CN207078218U - 一种轮‑履复合型无人移动平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轮‑履复合型无人移动平台，包括车体、两组履带轮机构、前桥、后桥和四个轮履切换机构，前桥设置在车体前端，后桥设置在车体后端，两组履带轮机构对称设置在车体两侧，且位于前桥和后桥之间，两个轮履切换机构设置在同一组履带轮机构的内壁两端。本实用新型通过轮履切换机构实现移动平台轮履行走方式的完全切换，做到纯轮、纯履单一行走方式独立行走；通过电缸推动切换机构执行功能，电缸任意位置可停，使得车桥角度、高度可调，实现主被动悬架结合；爬坡、爬楼梯角度可控，适应性强；利用连杆机构的自锁功能，使轮履切换后稳定可靠，电缸动作结束后不再受力。

Description

一种轮-履复合型无人移动平台

技术领域

本实用新型属于机器人技术，具体涉及一种轮-履复合型无人移动平台。

背景技术

在城市废墟搜救和工程探险勘测、灾害侦察、消防巡逻、救险救援等复杂环境下事件的应对中，人员的伤亡十分严重，为实现不以牺牲人员的生命为代价执行高危任务的需求，开发一种结合轮式行走和履带越障功能的新型移动平台。

目前的无人移动平台存在的问题有，配备履带式行走方式的移动平台，虽然拥有很强地面通过性和环境生存力，却失去了机动灵活快速响应的特性，不足以应对状况凶险的救援现场。拥有轮式驱动的作战平台机动灵活，反映快速，但地面通过性和环境适应性较差。所以轮履复合行走方式是移动平台研究的热点与趋势。

国内比较有名的沈阳自动化研究所自行研制开发的 “灵蜥”系列化机器人，虽然是采用轮-履复合移动机构，但履带式行走方式配以直径很小的轮子时，最大直线运动速度仅为40m/min，且无法原地旋转，反映不够灵活；履带行走方式配以直径较大的轮子时，越障功能削弱，载重变小。还有一些其他轮履复合机器人，只是做到简单粗暴的结合，轮履并不能实现自由切换，实现纯轮、或纯履的滚动。国内外普遍通用一种三角履带总成是针对不同环境进行轮履更换，更换意味着临时改变车子构造，且要自备两种轮子，考虑到在无人作业平台的工作环境下，对其自主性要求较高，人为更换轮履方式不适用实际环境；还有一种基于变胞原理的轮-履复合式，根据环境和工况的变化及任务需求，进行自我重组和重构。如采用的以色列 Galileo 公司研制的轮履复合式底盘的Viper机器人。其底盘的履带变形机构可将履带收缩于轮体内或展开成三角履带状，从而使机器人具有轮式和履带式两种运动形态。但是这种变胞方式的复合可靠性难以保证，且内部结构较为复杂，控制困难。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种轮-履复合型无人移动平台，实现了轮、履的自由切换，做到纯轮、或纯履的滚动，而不是其中一种行走方式为主，另一种只起辅助作用或者只可短时启用的缺点；同时装有轮、履两种行走模块避免复杂环境下的人为更换；此外，这种复合方式切换简单，控制方便可靠。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种轮-履复合型无人移动平台，包括车体、两组履带轮机构、前桥、后桥，还包括四个轮履切换机构，两组履带轮机构对称设置在车体两侧，前桥设置在车体前端，后桥设置在车体后端，两组履带轮机构对称设置在车体两侧，且位于前桥和后桥之间，两个轮履切换机构设置在同一组履带轮机构的内壁两端，与前桥同侧的两个轮履切换机构分别与车体和前桥连接，与后桥同侧的两个轮履切换机构分别与车体和后桥连接。

所述轮履切换机构包括电缸、铰接件、第一连杆、第二连杆、第三连杆和底座，电缸水平放置，推杆端朝向车桥，另一端通过铰接件设置在车体上部，电缸的推杆顶端与第一连杆一端转动连接，第一连杆的另一端与底座转动连接，底座设置在车体下部，第一连杆中部有孔，与第二连杆一端转动连接，第二连杆另一端与第三连杆中部转动连接，所述转动连接处的第三连杆上设有限位块，第三连杆水平放置，朝向车体的一端与底座转动连接，朝向车桥的一端与车桥。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点在于：

（1）通过轮履切换机构实现移动平台轮履行走方式的完全切换，做到纯轮、纯履单一行走方式独立行走；（2）通过电缸推动切换机构执行功能，电缸任意位置可停，使得车桥角度、高度可调，实现主被动悬架结合。爬坡、爬楼梯角度可控，适应性强；（3）利用连杆机构的自锁功能，使轮履切换后稳定可靠，电缸动作结束后不再受力。

附图说明

图1为本实用新型轮-履复合型无人移动平台的整体结构示意图。

图2为本实用新型轮-履复合型无人移动平台的三种形态示意图，其中（a）为在平坦地面的轮式形态，（b）为越障形态，（c）为复杂地面的履带形态。

图3为本实用新型轮-履复合型无人移动平台轮履的切换示意图，其中（a）为切换至履带状态，（b）为切换至轮式状态。

图4为本实用新型轮-履复合型无人移动平台的轮-履切换机构的结构示意图，其中（a）为切换至履带状态时的机构位置状态，（b）为切换至轮式状态时的机构位置状态。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

结合图1，一种轮-履复合型无人移动平台，包括车体1、两组履带轮机构2（在具有自适应能力轮-履复合变形移动机器人的开发文献中公开）、前桥3、后桥4和四个轮履切换机构5，两组履带轮机构2对称设置在车体1两侧，前桥3设置在车体1前端，后桥4设置在车体1后端，两组履带轮机构2对称设置在车体1两侧，且位于前桥3和后桥4之间，两个轮履切换机构5设置在同一组履带轮机构2的内壁两端，与前桥3同侧的两个轮履切换机构5分别与车体1和前桥3连接，与后桥4同侧的两个轮履切换机构5分别与车体1和后桥4连接。

本实用新型通过轮履切换机构5实现对移动平台的轮履切换功能，使其具有轮式、履式两种行走方式；另外，轮履切换机构5中的动力源--电缸6的推杆任意位置可停，通过连杆机构可实现前桥3和后桥4抬升高度、角度的可控，主动适应不同路面状况；轮履切换机构5利用连杆机构的自锁功能，在切换为轮式行走方式时，电缸6的推杆在不撤回情况下，结构固定不可变，而此时电缸6的推杆几乎不受力。

结合图3、图4，所述轮履切换机构5包括电缸6、铰接件7、第一连杆8、第二连杆9、第三连杆10、底座11和若干根销栓，电缸6水平放置，推杆端朝向车桥（分别朝向对应的前桥3和后桥4），另一端通过铰接件7设置在车体1上部。电缸6的推杆顶端与第一连杆8一端铰接，第一连杆8的另一端与底座11铰接，底座11设置在车体1下部，第一连杆8中部有孔，与第二连杆9一端铰接，第二连杆9另一端与第三连杆10中部铰接，所述铰接处的第三连杆10上设有限位块，第三连杆10水平放置，朝向车体1的一端与底座11铰接，朝向车桥的一端与车桥（分别与对应的前桥3和后桥4）固连。其中第一连杆8、第二连杆9、第三连杆10构成连杆机构。

所述轮-履复合型无人移动平台的运用，行走方式由履带式向轮式切换时，此时电缸6的推杆由缩回变为伸出，第一连杆8的顶部由倾向车体1变为竖直，电缸6整体通过铰接件7顺时针转动，第二连杆9绕与第一连杆8中间孔铰接处，逆时针旋转，即与第一连杆8的铰接端向上升高，与第三连杆10的铰接端向下降低，由于第二连杆9的运动，推动第三连杆10绕与底座11的铰接处逆时针转动，连接车桥的一端自然将车轮放下，车轮着地后，电缸6的推杆继续伸出，将车体1和两组履带轮机构2抬升，脱离地面，电缸6的推杆继续伸出，直至第一连杆8完全竖直，与第二连杆9重合，同时第三连杆10上有限位块抵住第二连杆9，使得第二连杆9一侧被限位块抵住，另一侧被电缸6的推杆推住，两侧都不能转动。此时连杆机构为死点位置，实现自锁。地面传递给轮子的力最终有第二连杆9在竖直方向承受，电缸6只是在侧边扶住，保持结构不变，几乎不受力，避免了震动可能对电推造成的损坏。（如图3、图4所示）。

所述轮-履复合型无人移动平台的运用，行走方式由轮式向履带式切换时，此时电缸6的推杆由伸出变为缩回，第一连杆8的顶部由竖直变为倾向车体1，连杆机构脱离死点位置，第二连杆9离开竖直方向位置，结构改变，电缸6整体通过铰接件7逆时针转动，第二连杆9绕与第一连杆8中间孔铰接处，顺时针旋转，即与第一连杆8铰接端向下降低，与第三连杆10铰接端向上升高，第二连杆9的运动，拉动第三连杆10绕与底座11的铰接处顺时针转动，连接车桥的一端自然将车轮抬起，履带轮机构2着地后，电缸6的推杆继续收缩，将车桥整体抬升，脱离地面，电缸6的推杆继续收缩，直至完全缩回。（如图3、图4所示）。

爬楼梯过程：轮履切换机构5将先接触台阶一端的车桥（前桥3）抬升，超越台阶面高度，后桥4暂不抬升。平台继续前进，履带轮机构2中的履带接触台阶，其中的履带轮半径高于台阶面，外齿与楼梯棱角接触，并翻越楼梯棱角，此时要求轮子抬起伸出距离不能先于履带轮抵到第二层台阶，不能阻挡履带攀爬台阶。履带顺利爬上楼梯后，后桥4不抬升，起助推支撑作用，直至履带完全脱离地面，登上楼梯，再将后桥4抬起。（如图2所示）。

本实用新型通过轮履切换机构实现移动平台轮履行走方式的完全切换，做到纯轮、纯履单一行走方式独立行走；通过电缸推动切换机构执行功能，电缸任意位置可停，使得车桥角度、高度可调，实现主被动悬架结合；爬坡、爬楼梯角度可控，适应性强；利用连杆机构的自锁功能，使轮履切换后稳定可靠，电缸动作结束后不再受力。

Claims (2)

1.一种轮-履复合型无人移动平台，包括车体（1）、两组履带轮机构（2）、前桥（3）、后桥（4），其特征在于：还包括四个轮履切换机构（5），两组履带轮机构（2）对称设置在车体（1）两侧，前桥（3）设置在车体（1）前端，后桥（4）设置在车体（1）后端，两组履带轮机构（2）对称设置在车体（1）两侧，且位于前桥（3）和后桥（4）之间，两个轮履切换机构（5）设置在同一组履带轮机构（2）的内壁两端，与前桥（3）同侧的两个轮履切换机构（5）分别与车体（1）和前桥（3）连接，与后桥（4）同侧的两个轮履切换机构（5）分别与车体（1）和后桥（4）连接。

2.根据权利要求1所述的轮-履复合型无人移动平台，其特征在于：所述轮履切换机构（5）包括电缸（6）、铰接件（7）、第一连杆（8）、第二连杆（9）、第三连杆（10）和底座（11），电缸（6）水平放置，推杆端朝向车桥，另一端通过铰接件（7）设置在车体（1）上部，电缸（6）的推杆顶端与第一连杆（8）一端转动连接，第一连杆（8）的另一端与底座（11）转动连接，底座（11）设置在车体（1）下部，第一连杆（8）中部有孔，与第二连杆（9）一端转动连接，第二连杆（9）另一端与第三连杆（10）中部转动连接，所述转动连接处的第三连杆（10）上设有限位块，第三连杆（10）水平放置，朝向车体（1）的一端与底座（11）转动连接，朝向车桥的一端与车桥。