[發(fā)明專利]一種輪式聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110395196.5
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102490803A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宇俊;李君科;萬婷;葛耿育;李飛龍;譚艷;萬能清
• 申請（專利權(quán)）人: 西南大學(xué)
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所 50123
• 代理人: 康海燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于移動(dòng)機(jī)器人、越障車和障礙機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，具體涉及一種可自適應(yīng)障礙物的越障行走機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著我國探險(xiǎn)救援、航空航天、消防排爆、核能工業(yè)、軍事偵察等眾多領(lǐng)域的快速發(fā)展，迫切需要一種能在野外環(huán)境和復(fù)雜地形(如礦難現(xiàn)場、地震廢墟)中自由行走和越障的移動(dòng)設(shè)備，如機(jī)器人、探測車等。現(xiàn)有移動(dòng)設(shè)備的行走機(jī)構(gòu)大致可分為：輪式、履帶式、多足式、混合式(如輪-履混合式、輪-腿混合式)和特殊形式(如蛇形滑動(dòng)式、多邊形翻滾式)。其中多足式和特殊形式大多屬于仿生類行走機(jī)構(gòu)，具有很強(qiáng)的越障能力與地形適應(yīng)性，但這兩類行走機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制難度極大、機(jī)動(dòng)性相對較差，目前正處于研究與開發(fā)應(yīng)用的初級階段。履帶經(jīng)過一百多年的發(fā)展已經(jīng)被證明是一種能適應(yīng)復(fù)雜地形與惡劣環(huán)境的行走機(jī)構(gòu)，不過它的缺點(diǎn)也很明顯：笨重、需要大功率驅(qū)動(dòng)器，因此，對于便攜式或?qū)β视袊?yán)格限制的移動(dòng)設(shè)備來說履帶并不合適。輪子早在三千多年前就已經(jīng)出現(xiàn)，被認(rèn)為是能量輪換效率最高的行走機(jī)構(gòu)，輪子具有輕便簡潔、高速度、高效率和控制簡單等優(yōu)勢使得它經(jīng)久不衰，但輪子面對野外環(huán)境和復(fù)雜地形時(shí)便顯得無能為力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)構(gòu)簡潔可靠、效率高、地表適應(yīng)性好、越障能力強(qiáng)的輪式聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)，適合于野外環(huán)境和復(fù)雜地形，可供移動(dòng)機(jī)器人、越障車和越障機(jī)械等需要在非平整地面行走的移動(dòng)設(shè)備使用。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種輪式聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)，其包括輪子與越障連桿，輪子有n個(gè)，直徑相等，其中n可取1、2、3、4?……?，即n為整數(shù)且≥1。輪子上設(shè)有定位孔，越障連桿也對應(yīng)設(shè)有定位孔，由活動(dòng)銷軸通過定位孔將輪子和越障連桿連在一起。所述輪子上的定位孔位置的選擇應(yīng)最大限度地靠近于輪子的圓周，且各個(gè)輪子的定位孔到各自軸心孔的距離要一致。所述輪子的軸心孔與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)軸連接。?

本發(fā)明聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)在行走時(shí)可以有輪式行走方式與越障行走方式，并根據(jù)障礙物靈活地在這兩種行走方式之間自動(dòng)切換，在平坦硬質(zhì)地表上行走時(shí)效率接近于普通車輪，遇到障礙物后行走方式自動(dòng)切換，越過障礙物后行走方式自動(dòng)切換，越障能力強(qiáng)，地面適應(yīng)性好，無需控制系統(tǒng)的檢測與控制，提高了可靠性與穩(wěn)定性；使需要越障的移動(dòng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)簡潔高效。該聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)是一種高效率、高可靠性、機(jī)構(gòu)簡潔、越障能力較強(qiáng)的越障行走機(jī)構(gòu)。

附圖說明

圖1是聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)中輪子的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)中一種越障聯(lián)桿的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)有兩個(gè)輪子的示意圖；

圖4是圖3的聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)在輪式行走方式時(shí)某一瞬間效果圖；

圖5是圖3的聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)在越障行走方式時(shí)某一瞬間效果圖；?

圖6A-圖6I是聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)越障原理圖；

圖7是n=1時(shí)的聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)效果圖；

圖8是n=3時(shí)的聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)效果圖；?

圖9是n=4時(shí)的聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)效果圖。?

具體實(shí)施方法

以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)：

參見圖1、圖2和圖3，以n=2即兩個(gè)輪子為例，聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)由兩輪子1、3和一根越障連桿2組成。輪子的直徑相等，這樣便于利用這個(gè)行走機(jī)構(gòu)越障。所有的輪子可由一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置（現(xiàn)有技術(shù)，圖中未畫出）通過與輪子的軸心孔5安裝配合來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，也可每個(gè)輪子由一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，這個(gè)可以根據(jù)實(shí)際情況來選用。輪子上設(shè)有定位孔4，越障連桿2上設(shè)有定位孔7，通過活動(dòng)銷軸將輪子1與輪子3與越障連桿連在一起，輪子上的定位孔4位于靠近于輪子的圓周的位置。越障連桿的底部設(shè)有防滑齒6，它的兩端有向上的折彎8，以便搭到障礙物上，并防止滑動(dòng)，越障連桿2可以是金屬、木質(zhì)、塑料等任何能完成這一功能的材料。每個(gè)輪子的外圓周上也可以有類似于越障連桿的防滑齒。

該聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)可安裝于移動(dòng)機(jī)器人、越障車等移動(dòng)設(shè)備上，安裝此越障機(jī)構(gòu)的數(shù)量不限。

安裝該聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)時(shí)，只須將輪子上的定位孔與越障連桿上的定位孔通過活動(dòng)銷軸連接在一起，將動(dòng)力裝置輸出軸裝在輪子的軸心孔上即可，越障連桿2位于該機(jī)構(gòu)中輪子的同側(cè)，所有輪子的定位孔高度和朝向應(yīng)相同。

聯(lián)動(dòng)越障行走機(jī)構(gòu)有兩種行走形式：輪式行走形式和越障行走形式。越障行走機(jī)構(gòu)在行走時(shí)可根據(jù)地面平坦與否在這兩種行走模式間自動(dòng)切換，在較平坦地面行走時(shí)為輪式行走模式，遇到障礙物時(shí)自動(dòng)切換成越障行走模式。