[發(fā)明專利]一種輪式多地面適應(yīng)性車輛及其越障方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711411735.3
• 申請日: 2017-12-23
• 公開（公告）號: CN107985443B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹學(xué)鵬;曹皓清;包翔宇;衛(wèi)昌辰;趙帥貴
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學(xué)
• 主分類號: B62D61/12
• 分類號: B62D61/12;B60W40/06;B60W30/182
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開了一種輪式多地面適應(yīng)性車輛及其越障方法，本發(fā)明的車輛通過支臂提供兩套副車輪，在正常通行時，將兩套副車輪收起，在越障時，能夠?qū)⒏避囕喎畔?，提供越障所需的支撐力，使車輛具有多地面適應(yīng)性，可以在處于平地時，通過主車輪的轉(zhuǎn)動來驅(qū)動車輛前行，監(jiān)測到路面突變時，借助其帶輪支臂輔助車輛完成越障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于車輛越障領(lǐng)域，具體涉及一種輪式多地面適應(yīng)性車輛及其越障方法。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們越來越多地使用一些智能化的裝置來代替人們做那些簡單卻具有一定危險性的工作，這樣既可以保證操作的準(zhǔn)確性又可以最大程度地保障人身安全，這也是當(dāng)今時代的發(fā)展趨勢。針對特定的工作場景，開發(fā)相應(yīng)的智能化裝置能更高效地完成工作任務(wù)。小型車輛因其具有體積小巧、靈活性好的特點而多用于狹窄地形的勘探或高危地區(qū)的偵察等，但由于其自帶的車輪較小、底盤高度低故通過性較差，只能用于工作區(qū)域為平整路面的地區(qū)，而現(xiàn)實生活中往往會有各種各樣的障礙，所以小型車輛需具有一定的越障能力才能真正運用于實際生活中。國內(nèi)外常見的行走式車輛主要有輪式、腿式、履帶式等，這三種方式又各有優(yōu)缺點。(1)輪式結(jié)構(gòu)。輪式結(jié)構(gòu)的車輛運行速度快，靈活性好，在平整路面運行平穩(wěn)，但由于車身的限制，車輪不能做得過大，故其底盤較低，通過性較差，在不平整路面運行時，車身顛簸大，對整車的沖擊較大，如果路面起伏較大，甚至?xí)霈F(xiàn)“托底”現(xiàn)象，使車輛不能正常工作。；(2)腿式結(jié)構(gòu)。腿式結(jié)構(gòu)機器人采用了仿生學(xué)設(shè)計，有很強的越障能力和一定的靈活性，但當(dāng)處于平整路面時，車身顛簸嚴(yán)重，且難以達到較快的速度，由于要控制多條支腿協(xié)調(diào)動作，故其控制難度較大；(3)履帶式結(jié)構(gòu)。履帶式結(jié)構(gòu)機器人有較強的越野能力，也能達到一定的速度，但其履帶結(jié)構(gòu)體積大、自重大、能耗高，故效率低。根據(jù)每種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，將其中兩種或兩種以上相結(jié)合，取長補短，發(fā)揮出各自的優(yōu)勢，就可大大提升行走式車輛的地面適應(yīng)性能。已有相關(guān)文獻和技術(shù)情況為，謝小強在其設(shè)計的越障輪結(jié)構(gòu)中，設(shè)計了槽輪結(jié)構(gòu)，遇到障礙時，伸出越障塊座孔的越障塊可以起到支腳作用，隨著車輪的轉(zhuǎn)動完成障礙的翻越。其不足之處為車輪本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計難度大，可靠性不高。樸春日等設(shè)計了一種六履帶四擺臂式移動機器人，利用機器人的履帶行走機構(gòu)將機器人抬升至障礙物的外角線，并通過攀爬動作使機器人的質(zhì)心越過障礙物的外角線完成越障。其不足之處為使用了較多履帶，使得機器人本身自重較大，導(dǎo)致載物能力不高。洪日等設(shè)計了具有三個車輪的自適應(yīng)越障輪機構(gòu)，遇到障礙時該機構(gòu)自動向前傾倒，通過三車輪交替受力來翻越障礙。其不足之處為越障輪本身的體積和質(zhì)量較大，且由于車輪的部分傳動機構(gòu)在三個車輪之間，易受車輪所卷起的雜質(zhì)影響而出現(xiàn)故障，故可靠性不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種輪式多地面適應(yīng)性車輛及其越障方法，從而解決了輪式結(jié)構(gòu)車輛越障能力弱、腿式結(jié)構(gòu)車輛的車身沖擊大和運行速度慢的不足。

為了達到上述目的，一種輪式多地面適應(yīng)性車輛，包括底盤，底盤上設(shè)置有四個分動器及驅(qū)動電機，底盤的前端和后端均鉸接有支臂，支臂上設(shè)置有連接臂，連接臂的兩側(cè)均設(shè)置有副車輪，四個分動器及驅(qū)動電機分別連接四個主車輪，底盤前端的兩個分動器及驅(qū)動電機連接底盤前端的支臂，底盤后端的兩個分動器及驅(qū)動電機連接底盤后端的支臂，底盤的前部設(shè)置有距離傳感器，距離傳感器連接中央控制模塊，中央控制模塊連接四個分動器及驅(qū)動電機；

中央控制模塊用于采集距離傳感器的信息，并分別控制四個分動器及驅(qū)動電機驅(qū)動主車輪或支臂。

分動器及驅(qū)動電機包括分動箱和驅(qū)動電機，分動箱包括第一軸、第二軸和第三軸，第一軸驅(qū)動主車輪，第二軸驅(qū)動支臂，第一軸上設(shè)置有第一斜齒輪，第二軸上設(shè)置有第二斜齒輪，第三軸上設(shè)置有能夠與第一斜齒輪嚙合的第三斜齒輪以及能夠與第二斜齒輪嚙合的第四斜齒輪，第三軸上設(shè)置有第一錐齒輪和第三錐齒輪，第二錐齒輪能夠與第一錐齒輪嚙合，第二錐齒輪與第三錐齒輪常嚙合，第三軸上設(shè)置有換擋撥桿，驅(qū)動電機驅(qū)動第二錐齒輪。

第二軸通過花鍵軸與支臂連接。

底盤上設(shè)置有用于固定支臂的支撐柱。