[發(fā)明專(zhuān)利]輻條旋轉(zhuǎn)變形式輪履腿復(fù)合行走裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710281333.X
• 申請(qǐng)日: 2017-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107140045B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐小軍;周發(fā)亮;徐海軍;張湘;鄒騰安;楊軍宏;張雷;潘存云;蔡彤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B62D57/02
• 分類(lèi)號(hào): B62D57/02;B60B19/02
• 代理公司: 湖南兆弘專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長(zhǎng)清

本發(fā)明公開(kāi)了一種輻條旋轉(zhuǎn)變形式輪履腿復(fù)合行走裝置，包括輪圈、行進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和變形輪部件，輪圈的外側(cè)包裹有履帶，行進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、履帶驅(qū)動(dòng)輪和履帶從動(dòng)輪，履帶驅(qū)動(dòng)輪和履帶從動(dòng)輪固定于固定輪架上，固定輪架沿著輪圈的徑向方向布置且兩端與輪圈接觸形成支撐；變形輪部件包括變形輻條和變形電機(jī)，變形輻條為兩根以上，呈交叉狀布置并連接于輪圈的中心位置，變形輻條的兩端分別于位于輪圈上開(kāi)設(shè)的滑槽內(nèi)，滑槽沿著輪圈的周向方向開(kāi)設(shè)；變形電機(jī)的輸出端與變形輻條相連，并用來(lái)驅(qū)動(dòng)變形輻條轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變相鄰變形輻條之間的夾角，變形輻條在滑槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)令輪圈改變形狀。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、運(yùn)動(dòng)方式靈活、地形適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及到機(jī)器行走裝置領(lǐng)域，特指一種輻條旋轉(zhuǎn)變形式輪履腿復(fù)合行走裝置，尤其適用于移動(dòng)機(jī)器人、工程車(chē)輛等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

眾所周知，用于火災(zāi)、礦難、核泄漏等危險(xiǎn)作業(yè)的小型地面移動(dòng)機(jī)器人以其體積小、成本低、生存能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)成為移動(dòng)機(jī)器人研究領(lǐng)域的又一熱點(diǎn)。移動(dòng)機(jī)器人最基本的行走方式有輪式、履帶式及腿式三種：其中輪式結(jié)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)、高速高效，然而其越障能力、適應(yīng)復(fù)雜地形的能力卻非常有限；履帶式行走裝置接地比壓小，能夠適應(yīng)沙土、泥濘等松軟地形，但同時(shí)也存在轉(zhuǎn)彎性較差、速度及效率較低等缺點(diǎn)；腿式結(jié)構(gòu)具有越障能力強(qiáng)、適應(yīng)性好的優(yōu)點(diǎn)，但是其行進(jìn)速度低、能耗高。

有從業(yè)者，提出一種輪履腿復(fù)合形式的結(jié)構(gòu)，它包括底盤(pán)和行進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，行進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括行進(jìn)動(dòng)力裝置、履帶驅(qū)動(dòng)輪和履帶從動(dòng)輪，底盤(pán)上安裝有三個(gè)以上變形輪部件，變形輪部件包括變形輪圈和變形切換機(jī)構(gòu)，變形輪圈包括由多個(gè)弧形輪圈片首尾鉸接相連成一個(gè)輪圈，輪圈的外側(cè)包裹有履帶，履帶用來(lái)與履帶驅(qū)動(dòng)輪和履帶從動(dòng)輪發(fā)生配合形成履帶驅(qū)動(dòng)狀態(tài)；變形切換機(jī)構(gòu)采用的是絲杠螺母推動(dòng)“X”交叉型伸縮桿的鉸接點(diǎn)，以驅(qū)動(dòng)輪圈變形。也就是說(shuō)，在驅(qū)動(dòng)下可以通過(guò)伸縮令相鄰弧形輪圈片之間發(fā)生位移從而改變輪圈的形狀和行進(jìn)姿態(tài)。在圓輪模式下，“X”交叉型伸縮桿的四個(gè)端點(diǎn)分別對(duì)四段圓弧輪圈形成支撐，起到輻條的作用，之所以要做成可伸縮的，是因?yàn)檩喨τ蓤A形變?yōu)椤啊扌巍钡倪^(guò)程中，兩相對(duì)的支撐點(diǎn)之間的距離L是不斷變化的。

通過(guò)長(zhǎng)期的研究發(fā)現(xiàn)，上述方案在實(shí)踐過(guò)程中仍然存在一些難以解決的問(wèn)題：

1、由于變形輪的輪圈被分成了四段，因此必須在四個(gè)圓弧鉸接點(diǎn)形成支撐，才能使輪圈保持圓形。上述方案雖然在水平方向上的兩個(gè)鉸接點(diǎn)有輪架作為支撐，但是在豎直方向上的兩個(gè)鉸接點(diǎn)卻并沒(méi)有。雖然“X”型的輻條支撐于相鄰的兩個(gè)交接點(diǎn)之間，但是為了輪圈能夠變形，輪架和輻條都是可以伸長(zhǎng)的，因此輪架和輻條都只能給輪圈提供支撐力卻不能提供拉力，這都使得輪圈在豎直方向上缺乏保持力。當(dāng)水平方向受到擠壓力時(shí)，輪圈能夠在輪架的支撐下保持圓形；而當(dāng)豎直方向受到擠壓力時(shí)，輪圈則容易發(fā)生變形。

2、由于對(duì)伸縮桿長(zhǎng)度變化規(guī)律的限制，使得伸縮桿對(duì)輪圈的支撐點(diǎn)位置距離輪圈的受力點(diǎn)較遠(yuǎn)，經(jīng)計(jì)算可得，這就導(dǎo)致“X”型輻條對(duì)輪圈的支撐效果并不好，即輪圈的輪圈結(jié)構(gòu)的受力性能不好。

3、“X”型輻條采用伸縮桿，包含有滑動(dòng)副，當(dāng)滑動(dòng)副配合較緊密時(shí)，容易導(dǎo)致卡死，伸縮不靈活使得變形不可靠；當(dāng)滑動(dòng)副配合較為松動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)副間的間隙較大，使得伸縮桿的晃動(dòng)大，導(dǎo)致整個(gè)輪圈結(jié)構(gòu)的空程增大，即輪圈不能夠保持圓形，會(huì)降低運(yùn)動(dòng)精度與結(jié)構(gòu)可靠度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、運(yùn)動(dòng)方式靈活、地形適應(yīng)能力強(qiáng)的輻條旋轉(zhuǎn)變形式輪履腿復(fù)合行走裝置。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：