變形履輪復(fù)合懸架及具有其的移動(dòng)平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及移動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變形履輪復(fù)合懸架及具有其的移動(dòng)平臺(tái)，可用于移動(dòng)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]履帶行走懸架被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)平臺(tái)裝置尤其移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域，在救援救災(zāi)、探測(cè)偵察、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和軍事等方面占據(jù)重要地位，有良好的應(yīng)用前景，尤其是在復(fù)雜、艱難的環(huán)境中，具備輪式移動(dòng)機(jī)器人無(wú)法比擬的適應(yīng)性和通過(guò)性，履帶行走懸架是當(dāng)前熱門的研究領(lǐng)域。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研制了一種履帶移動(dòng)平臺(tái)用W形履帶懸架(申請(qǐng)?zhí)?CN201320552131.1)，其前后履帶單元呈不規(guī)則四邊形，履帶行走部總成呈W形，有四段坡形履帶段，有利于攀越障礙；履帶底部的水平段增加了履帶的接地面積，有利于克服松軟、泥濘地形環(huán)境。然而，該W形履帶懸架形狀不可調(diào)節(jié)，無(wú)法克服更復(fù)雜的地形環(huán)境，在某種程度上限制了其地形通過(guò)性和環(huán)境適應(yīng)能力，而當(dāng)前對(duì)可變形履帶行走懸架的報(bào)道相對(duì)較少。若履帶懸架可根據(jù)地形主動(dòng)的發(fā)生變形，將可提高履帶式移動(dòng)平臺(tái)的地形適應(yīng)性與地形通過(guò)性；通過(guò)履帶懸架的變形可以改變移動(dòng)平臺(tái)的重心位置以及履帶的接地尺寸進(jìn)而可提高移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。另外，履帶行走裝置的效率較低，功耗大，在一些平坦地形其優(yōu)勢(shì)弱于輪式行走裝置。在一些特殊的工況下，輪式行走裝置的優(yōu)勢(shì)更為明顯，如在軌道上采用了輪式行走裝置效率較高。為此，為了更好的地形適應(yīng)性，設(shè)計(jì)一種可變形的履輪復(fù)合懸架以及使用該懸架的移動(dòng)平臺(tái)十分必要。
[0003]在國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金(批準(zhǔn)號(hào):51205391)的支持下，本發(fā)明人團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步進(jìn)行研究，為克服上述的問(wèn)題，探索一種變形履輪復(fù)合懸架和具有該變形履輪復(fù)合懸架的移動(dòng)平臺(tái)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的一個(gè)目的旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提出一種變形履輪復(fù)合懸架和具有該變形履輪復(fù)合懸架的移動(dòng)平臺(tái)，該變形履輪復(fù)合懸架可根據(jù)地形的需要進(jìn)行變形調(diào)節(jié)，形成不同形狀的履帶行走機(jī)構(gòu)，提高了履帶行走機(jī)構(gòu)的地形適應(yīng)性、地形通過(guò)性以及運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性；也可進(jìn)行履帶式和輪式行走模式的變換，進(jìn)一步提高本實(shí)用新型的適應(yīng)性。
[0005]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的變形履輪復(fù)合懸架，包括:中間聯(lián)接架、變形履帶單元、變形驅(qū)動(dòng)組件和車輪單元。所述變形履帶單元為兩個(gè)，且包括第一變形履帶單元和第二變形履帶單元；兩個(gè)所述變形履帶單元均與所述中間聯(lián)接架相連，且呈對(duì)稱布置。所述變形履帶單元包括變形履帶架、履帶輪、履帶和履帶驅(qū)動(dòng)組件；所述變形履帶架與所述中間聯(lián)接架相連，所述變形履帶架包括一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)，所述四桿機(jī)構(gòu)包括四個(gè)桿件，分別為:機(jī)架，所述機(jī)架與所述中間聯(lián)接架相連；第一連架桿，所述第一連架桿與所述機(jī)架相連，構(gòu)成第一轉(zhuǎn)動(dòng)副；第二連架桿，所述第二連架桿與所述機(jī)架相連，構(gòu)成第四轉(zhuǎn)動(dòng)副；連桿，所述連桿的一端與所述第一連架桿相連，構(gòu)成第二轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述連桿的另一端與所述第二連架桿相連，構(gòu)成第三轉(zhuǎn)動(dòng)副。所述履帶輪不少于四個(gè)，所述履帶輪與所述四桿機(jī)構(gòu)相連，所述履帶輪包括驅(qū)動(dòng)輪和改向輪；其中四個(gè)所述履帶輪分別與所述四桿機(jī)構(gòu)的四個(gè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)副同軸線相連，且四個(gè)所述履帶輪的直徑相同。所述履帶包絡(luò)于所述履帶輪外，且所述履帶與所述驅(qū)動(dòng)輪相傳動(dòng)；所述履帶驅(qū)動(dòng)組件與所述驅(qū)動(dòng)輪相連并驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)輪。所述變形驅(qū)動(dòng)組件不多于兩個(gè)，所述變形驅(qū)動(dòng)組件與所述變形履帶單元的所述變形履帶架相連并驅(qū)動(dòng)所述變形履帶架變形。所述車輪單元為兩個(gè)，所述車輪單元與中間聯(lián)接架相連，且呈對(duì)稱布置，所述車輪單元包括車輪和車輪驅(qū)動(dòng)件；當(dāng)所述變形履帶單元與地面接觸時(shí)，所述車輪不與地面接觸；當(dāng)所述變形履帶單元向上發(fā)生變形時(shí)，所述變形履帶單元脫離地面，所述車輪可接觸并支撐地面。
[0006]作為可選的，所述履帶輪為四個(gè)，所述履帶輪包括第一履帶輪、第二履帶輪、第三履帶輪和第四履帶輪，且所述第一履帶輪、所述第二履帶輪、所述第三履帶輪和所述第四履帶輪的直徑相等，所述第一履帶輪、所述第二履帶輪、所述第三履帶輪和所述第四履帶輪分別與所述四桿機(jī)構(gòu)的所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、所述第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、所述第四轉(zhuǎn)動(dòng)副同軸線相連。當(dāng)所述履帶輪的數(shù)量多于四個(gè)時(shí)，所述履帶輪還可與所述四桿機(jī)構(gòu)的所第一連架桿、所述第二連架桿、所述連桿相連，所述履帶輪對(duì)履帶起到支撐改向作用。
[0007]作為進(jìn)一步可選的，所述履帶輪為五個(gè)，且所述履帶輪還包括第五履帶輪，所述第五履帶輪與所述四桿機(jī)構(gòu)的所述第一連架桿相連，且所述第五履帶輪中心處于所述第一連架桿兩端轉(zhuǎn)動(dòng)副中心連線的外側(cè)；所述履帶包絡(luò)于五個(gè)所述履帶輪外，形成可變形五邊形履帶。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述變形驅(qū)動(dòng)組件為兩個(gè)時(shí)，包括第一變形驅(qū)動(dòng)組件和第二變形驅(qū)動(dòng)組件，分別與所述第一變形履帶單元的所述變形履帶架和所述第二變形履帶單元的所述變形履帶架相連，并驅(qū)動(dòng)所述變形履帶架變形。所述變形驅(qū)動(dòng)組件為一個(gè)時(shí)，所述變形驅(qū)動(dòng)組件與所述中間聯(lián)接架相連，且所述變形驅(qū)動(dòng)組件與所述第一變形履帶單元和所述第二變形履帶單元均相連，并驅(qū)動(dòng)所述變形履帶架變形。
[0009]作為可選的，根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例，所述變形驅(qū)動(dòng)組件為一個(gè)，所述變形驅(qū)動(dòng)組件為齒輪式變形驅(qū)動(dòng)組件，且包括齒輪傳動(dòng)裝置、齒輪驅(qū)動(dòng)組件。所述齒輪傳動(dòng)裝置與兩個(gè)所述變形履帶單元的所述變形履帶架的所述四桿機(jī)構(gòu)均相連，且所述齒輪傳動(dòng)裝置包括:第一齒輪，所述第一齒輪與所述第一變形履帶單元的所述變形履帶架的所述四桿機(jī)構(gòu)的一個(gè)連架桿相連，且所述第一齒輪以所述連架桿與所述機(jī)架構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副為回轉(zhuǎn)中心；第二齒輪，所述第二齒輪與所述第二變形履帶單元的所述變形履帶架的所述四桿機(jī)構(gòu)的相應(yīng)的連架桿相連，且所述第二齒輪以所述連架桿與所述機(jī)架構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副為回轉(zhuǎn)中心，且所述第二齒輪與所述第一齒輪相嚙合。所述齒輪驅(qū)動(dòng)組件與所述齒輪傳動(dòng)裝置相連，并驅(qū)動(dòng)所述齒輪傳動(dòng)裝置嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)。作為進(jìn)一步可選，所述連架桿可選擇所述第一連架桿，也可以選擇所述第二連架桿。
[0010]作為另一可選的，根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例，所述變形驅(qū)動(dòng)組件為一個(gè)，所述變形驅(qū)動(dòng)組件為連桿滑塊式變形驅(qū)動(dòng)組件，且包括:驅(qū)動(dòng)連桿、滑塊、滑塊驅(qū)動(dòng)件。所述驅(qū)動(dòng)連桿為兩個(gè)，記為第一驅(qū)動(dòng)連桿和第二驅(qū)動(dòng)連桿，所述第一驅(qū)動(dòng)連桿與所述第一變形履帶單元的所述變形履帶架的所述四桿機(jī)構(gòu)的一個(gè)連架桿可樞轉(zhuǎn)地相連，所述第二驅(qū)動(dòng)連桿與所述第二變形履帶單元的所述變形履帶架的所述四桿機(jī)構(gòu)的相應(yīng)的連架桿可樞轉(zhuǎn)地相連，所述連架桿為三副元素構(gòu)件。所述滑塊與兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)連桿可樞轉(zhuǎn)地相連，且所述滑塊與所述中間聯(lián)接架可移動(dòng)地相連，構(gòu)成移動(dòng)副。所述滑塊驅(qū)動(dòng)件與所述滑塊相連，并驅(qū)動(dòng)滑塊沿所述中間聯(lián)接架移動(dòng)。
[0011]作為可選的，根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例，兩個(gè)所述變形履帶單元均以第一履帶輪作為驅(qū)動(dòng)輪，所述履帶驅(qū)動(dòng)組件為一個(gè)，所述履帶驅(qū)動(dòng)組件與兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)輪均相連并驅(qū)動(dòng)兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)輪。作為其他可選的，根據(jù)本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例，兩個(gè)所述變形履帶單元均以第三履帶輪作為驅(qū)動(dòng)輪，所述履帶驅(qū)動(dòng)組件為兩個(gè)，兩個(gè)所述履帶驅(qū)動(dòng)組件分別與兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)輪相連并驅(qū)動(dòng)兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)輪。
[0012]作為可選，所述車輪單元還包括車輪搖架，所述車輪搖架中部與中間聯(lián)接架可樞轉(zhuǎn)地相連，所述車輪與車輪搖架的一端相連；所述車輪搖架的另一端設(shè)有滾輪，所述滾輪可與所述變形履帶架的四桿機(jī)構(gòu)的桿件相接觸，所述四桿機(jī)構(gòu)的桿件可帶動(dòng)所述滾輪上下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述車輪搖架擺動(dòng)。
[0013]作為可選，所述車輪單元的所述車輪可采用普通車輪，所述車輪可采用輪轂電機(jī)車輪，所述車輪可采用軌道輪。
[0014]此外，本實(shí)用新型還提出了一種移動(dòng)平臺(tái)，其包括主車體和兩個(gè)上述變形履輪復(fù)合懸架，兩個(gè)變形履輪復(fù)合懸架連接在所述主車體的左右兩側(cè)。
[0015]通過(guò)上述技術(shù)方案，所述中間聯(lián)接架、兩個(gè)所述變形履帶單元、兩個(gè)車輪單元以及所述變形驅(qū)動(dòng)組件相連為一體，組成了所述變形履輪復(fù)合懸架；所述變形驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)兩個(gè)所述變形履帶單元實(shí)現(xiàn)變形，可改變所述變形履輪復(fù)合懸架的形狀，可變形成W形、近似梯形等。因此，所述變形履輪復(fù)合懸架可根據(jù)地形主動(dòng)的發(fā)生變形以滿足通過(guò)該地形的需要，這樣將可大大提高使用所述變形履輪復(fù)合懸架的履帶式移動(dòng)平臺(tái)的地形適應(yīng)性與地形通過(guò)性；因?yàn)樽冃胃淖兞艘苿?dòng)平臺(tái)的重心位置，以及接地履帶的長(zhǎng)度，也可提高移動(dòng)平臺(tái)的穩(wěn)定性；也可實(shí)現(xiàn)履帶行走模式與輪式行走模式的變換。
[0016]具體而言，所述變形履帶單元包括變形履帶架，所述變形履帶架包括一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)，所述四桿機(jī)構(gòu)的四個(gè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)副處均連接有所述履帶輪，四個(gè)所述履帶輪的直徑相等，所述履帶包絡(luò)于所述履帶輪外。采用此技術(shù)方案，所述四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，四個(gè)所述履帶輪的位置隨四桿機(jī)構(gòu)變形而發(fā)生變化，因此包絡(luò)在所述履帶輪外的所述履帶的形狀發(fā)生變化，且在所述變形履帶架變化過(guò)程