[實用新型]復合輪-履-曲腿的越障行走系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020114841.2
• 申請日: 2010-02-12
• 公開（公告）號: CN201660033U
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設計）人: 李劍川
• 申請（專利權(quán)）人: 李劍川
• 主分類號: B62D57/028
• 分類號: B62D57/028;B62D57/032
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 何為;李宇

技術領域

本實用新型涉及一種復合輪-履-曲腿的越障行走系統(tǒng)。

背景技術

目前的越障裝置可分為輪式、履帶式、腿式及輪-履、輪-腿、履-腿、輪-履-腿復合式等。輪式越障裝置主要利用了行星輪系的工作原理，適合平地和低障礙越障；履帶式越障裝置接觸面大，適合沼澤地行駛，需要驅(qū)動動力較大，機動靈活性欠佳；上述兩種越障裝置對于90度直坡和超過輪直徑高度、履帶輪高度的障礙物無能為力。腿式機動性好，但控制復雜，且運動速度緩慢，對跨越高障礙需要具備比障礙長的腿；目前的復合式綜合了上述幾類的優(yōu)點，但是均在某方面使用了單項的基本功能，這些復合式裝置需要根據(jù)地形變化來控制行走機構(gòu)中的各個組成部件的位置和姿態(tài)，比如輪式腿的越障機構(gòu)，模仿了蟑螂的移動爬行，但是能達到的垂直翻越高度僅為輪式腿半徑的1.2倍；比如前擺臂式越障機構(gòu)或平行四邊形前擺臂機構(gòu)，也很難做到數(shù)十倍的輪直徑長度且具備大臂長的扭力，以上裝置對于全地形和很高的障礙(如懸崖、峭壁等數(shù)倍、數(shù)十倍腿高或輪高)均無能為力，對于崎嶇路面的運動速度也不高。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有越障行走系統(tǒng)的局限性，提供了一種適應于各種地形環(huán)境，且速度高的復合輪-履-曲腿的越障行走系統(tǒng)。

為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案為：-種復合輪-履-曲腿的越障行走系統(tǒng)，包括車體，該車體的兩側(cè)包裹能帶動車體前進的主動式履帶結(jié)構(gòu)或支持車體滑行的被動式無驅(qū)動履帶結(jié)構(gòu)，車體的兩側(cè)還安裝有至少4個車輪，該履帶結(jié)構(gòu)中的履帶輪直徑小于車輪的直徑；每一車輪分別通過驅(qū)動軸與車體連接，每個車輪驅(qū)動軸上還樞接有一根伸縮桿，伸縮桿上固定連接曲腿。

該曲腿至少為一條，也即可為單腿、雙腿、N(N≥3)腿。

本實用新型采用的另一種實施方式為一種復合輪-履-曲腿的群串越障行走系統(tǒng)，包括若干首尾相連的車體，每一車體的兩側(cè)包裹能帶動車體前進的主動式履帶結(jié)構(gòu)或支持車體滑行的被動式無驅(qū)動履帶結(jié)構(gòu)，車體的兩側(cè)還安裝有至少4個車輪，該履帶結(jié)構(gòu)中的履帶輪直徑小于車輪的直徑；每一車輪分別通過驅(qū)動軸與車體連接，每個車輪驅(qū)動軸上還樞接有一根伸縮桿，伸縮桿上固定連接曲腿；每一車體的前方設置有與另一輛車體連接用的插入桿，每一車體的尾部設置有連接用的插入孔，每一車體的尾部還設有鎖緊插入桿的鎖緊裝置。

上述兩種方式中的伸縮桿為液壓伸縮桿或機械伸縮桿。

上述兩種方式中的曲腿外面套設曲腿套。該曲腿套上還可設置防滑釘。

具體來講，本實用新型所介紹的復合輪-履-曲腿的越障行走系統(tǒng)全地形越障礙方法為：

1.平原平整路面：曲腿收縮至最短或卸下來，行走系統(tǒng)由傳統(tǒng)輪式系統(tǒng)完成(見圖2)，即成為普通4輪或6輪乃至N輪車。適合普通道路的高速機動。

2.丘陵山地、熱帶叢林：曲腿展開，根據(jù)山地的起伏程度改變伸縮桿和曲腿的長短，曲腿采用雙邊平衡接觸點方式進行，可以用固定躍進步態(tài)或自適應步態(tài)等控制方式行進。固定躍進步態(tài)指曲腿接觸地面和離開地面的旋轉(zhuǎn)速度一致。自適應步態(tài)是接觸地面時緩慢轉(zhuǎn)動等待平衡控制點位置(其他曲腿接地)，離開地面時快速轉(zhuǎn)動，直至接觸地面時旋轉(zhuǎn)速度變緩。

3.沼澤、水網(wǎng)、水中、海灘、雪地：沼澤地、雪地應更換為寬大的曲腿套和寬大的履帶，水面水中使用密封車體，同時更換寬大的直擺腿套，運動控制使用類魚式擺動行進(見圖5)。

4.高原、雪山、峽谷、懸崖、峭壁：數(shù)十個車體首尾相連成群串，盡量選擇平緩的斜坡而非垂直的90度懸崖，曲腿套也可以更換為長防滑釘?shù)那忍?圖8)，上高壁前采用前面車體固定抓牢，后面車體頂推的行進方式，并根據(jù)地形改變每個曲腿長度尋找攀爬固定點。大部分越過高壁后，采用前面車體群拖動方式帶動后面車體越障通過(見圖7)。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型所具有的有益效果為：

本實用新型的優(yōu)點與積極效果為：

1.本實用新型采用可控變長的伸縮桿、可控變化的曲腿，曲腿的曲率和長度以及曲腿套可變換，從而可以根據(jù)地形動態(tài)調(diào)節(jié)曲腿的邁進步長和曲腿的類型，通過使用傳感器實時探測地形，并通過計算機快速計算，自適應控制液壓桿長和曲腿曲率和曲腿長，可以適應不同地形障礙高度和環(huán)境。曲腿的應用改變了輪式行駛的歷史，利用了圓形輪滾動阻力小的力學原理，使用局部圓周輪的小阻力滾動方式，避開了滾動輪必須全接觸地面難以越過高障礙的情況，采用跨越障礙的腿式邁進方式，使二者良好的結(jié)合起來，提高了跨越障礙的速度，改變了目前機器人腿式越障裝置運動緩慢的弱點，是目前道路行進的輪式車輛系統(tǒng)的一次變革。