一种无障碍底盘及其运行方法
【专利摘要】本发明涉及一种无障碍底盘，其特征在于该底盘包括：摆动履带组件（100）、摆动履带控制装置（200）、车体（300）、驱动装置（400）、轮系控制装置（500）、固定履带组件（600）、转向装置（700），其中：摆动履带组件（100）、摆动履带控制装置（200）、驱动装置（400）、轮系控制装置、固定履带组件（600）、转向装置（700）分别安装于车体（300）；本发明所述底盘在平路上行驶时，车轮作为工作部件，驱动电机产生的驱动力全部输出给车轮，可以达到高速行驶的目的，同时另一条驱动力传递路径断开，避免了能量的损失。同时，该底盘有较好的越障和上下楼梯的能力，首先将车轮脱离地面，让履带开始工作，借用履带较强的越野能力，完成越障和上下楼梯。
【专利说明】一种无障碍底盘及其运行方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车、轮椅、多功能车、专用车等车辆的底盘装置，具体涉及一种无障碍底盘。
【背景技术】
[0002]随着社会的进步、科技的发展，如何为人类创造方便成为人们比较关心的话题，具体到汽车、轮椅、多功能车、专用车等车辆的底盘，当前的一些底盘局限性较强，有些底盘注重速度和稳定性，如汽车底盘，但其跨越障碍的能力较薄弱，有些底盘注重越野能力，如坦克、装甲车底盘，但其速度相对较低，有些底盘稳定性较差，如轮椅、电动轮椅，平路状态下可以人力驱动或电驱动，但在上下坡时就需要人力辅助等。
【发明内容】
[0003]基于上述问题，本发明提出了一种无障碍底盘，可以解决上述问题:日常行驶时可保证速度与稳定性，当需要越障时，其越障碍能力即可凸显出来。
[0004]解决上述技术问题采取的技术构思为，采用两组轮系的组合，即圆形车轮和履带轮的组合，当路况较好时，圆形车轮开始工作，可以满足速度的需求，当路况较差，或跨越障碍时，比如上下楼梯，履带轮开始工作，以满足越障的需求。考虑到有两组轮系，需要有一套切换驱动力的装置，同时还需要有一套两组轮系着地的转换装置。
[0005]本发明所采用的技术方案为:一种无障碍底盘，其特征在于该底盘包括:摆动履带组件、摆动履带控制装置、车体、驱动装置、轮系控制装置、固定履带组件、转向装置，其中:摆动履带组件、摆动履带控制装置、驱动装置、轮系控制装置、固定履带组件、转向装置分别安装于车体；其中:
[0006]摆动履带组件、摆动履带控制装置、驱动装置位于底盘的前部，摆动履带组件后端与驱动装置连接在一起，可使摆动履带组件上的摆动履带运动，摆动履带控制装置控制摆动履带组件做扇形摆动；
[0007]驱动装置中的前车轮与转向装置中的后车轮组成第一组轮系，摆动履带组件与固定履带组件组成第二组轮系；
[0008]轮系控制装置用于控制前车轮和后车轮的上下运动，固定履带组件安装在车体上，其前端与驱动装置连接在一起，可使固定履带组件上的固定履带运动；
[0009]转向装置位于底盘的后部，用于控制轮系的转向。
[0010]进一步地，摆动履带组件包括:摆动履带固定架、摆动履带、摆动履带施力轴、第一惰齿轮、第二惰齿轮、第三惰齿轮、第四惰齿轮、第一驱动齿轮，摆动履带固定架与摆动履带施力轴固联在一起，第一惰齿轮、第二惰齿轮、第三惰齿轮、第四惰齿轮、第一驱动齿轮都安装在摆动履带固定架上，并相对于摆动履带固定架可绕各自的轴线转动。
[0011]进一步地，摆动履带控制装置包括:第一电机及丝杠固定支架、丝杠、上下丝杠滑块、摆动连杆、第一电机，其中第一电机及丝杠固定支架固定在车体框架上，丝杠和第一电机都安装在第一电机及丝杠固定支架上，丝杠可与第一电机及丝杠固定支架发生相对转动；上下丝杠滑块套在丝杠上，同时被约束在第一电机及丝杠固定支架的滑槽中，当第一电机接收到向上摆动的指令信号时，第一电机发生转动，带动丝杠一起转动，使上下丝杠滑块沿丝杠的轴线方向向上运动，从而带动摆动连杆向上运动，拉动摆动履带施力轴向上运动。
[0012]进一步地，驱动装置包括:前车轮、链轮盘、链条、链轮轴、双电磁离合器输出外轴、双电磁离合器、双电磁离合器输入轴、减速箱壳体、减速大锥齿轮、减速小锥齿轮、驱动电机；其中，驱动电机的输出轴与减速小锥齿轮通过相连，减速小锥齿轮和减速大锥齿轮安装在减速箱壳体内并相互啮合，双电磁离合器输入轴通过花键与减速大锥齿轮的花键孔配合，双电磁离合器输入轴与双电磁离合器的输入端紧固连接，双电磁离合器输出外轴与双电磁离合器的外侧紧固连接，链轮轴一端与双电磁离合器的内侧紧固连接，双电磁离合器输出外轴与链轮轴同轴并可相对转动。
[0013]进一步地，轮系控制装置包括:前摆动臂、前摆动臂连接杆、前拉杆、前丝杠滑块、正反丝杠、第二电机及丝杠固定支架、后丝杠滑块、后拉杆、第二电机、后摆动臂连接杆、后摆动臂；其中，前摆动臂、第二电机及丝杠固定支架、后摆动臂均固定在车体框架上，前摆动臂、后摆动臂通过轴承与车体框架连接并可进行转动；前摆动臂与前摆动臂连接杆紧固连接，后摆动臂与后摆动臂连接杆紧固连接，前拉杆的前端与前摆动臂连接杆铰接，前拉杆的后端与如丝杠滑块的两端绞接，后拉杆的后端与后摆动臂连接杆绞接，后拉杆的如端与后丝杠滑块的两端铰接；正反丝杠与第二电机都安装在第二电机及丝杠固定支架上，其中第二电机与第二电机及丝杠固定支架紧固连接，正反丝杠与第二电机的输出轴连接，并可与第二电机及丝杠固定支架发生转动。
[0014]进一步地，前丝杠滑块与后丝杠滑块都套在正反丝杠上，同时被约束在第二电机及丝杠固定支架的滑槽中，随着正反丝杠的正转或反转，前丝杠滑块与后丝杠滑块可沿正反丝杠的轴线方向作相对或背离的直线运动。
[0015]进一步地，固定履带组件包括:第二驱动齿轮、第五惰齿轮、第六惰齿轮、第七惰齿轮、第八惰齿轮、第九惰齿轮、第十惰齿轮、履带安装螺栓、固定履带固定架、固定履带；其中，固定履带固定架通过履带安装螺栓与车体框架固联在一起，第二驱动齿轮、第五惰齿轮、第六惰齿轮、第七惰齿轮、第八惰齿轮、第九惰齿轮、第十惰齿轮都安装在固定履带固定架上，并相对于固定履带固定架可绕各自的轴线转动。
[0016]进一步地，转向装置包括:后车轮、转向节、转向轴、横拉杆、齿轮齿条转向器、转向电机、后悬架固定架；其中，后悬架固定架与后摆动臂紧固在一起，转向电机与齿轮齿条转向器紧固连接在一起，并同时安装在后悬架固定架上，齿轮齿条转向器的两端通过球头与横拉杆一端连接，横拉杆另一端通过球头与转向节连接，转向节通过转向轴与后悬架固定架铰接连接在一起，后车轮与转向节连接在一起，可发生相对转动。
[0017]进一步地，本发明还提出了一种无障碍底盘的运行方法，其特征在于:
[0018]当无障碍底盘平路行驶时，包括如下步骤:
[0019]步骤1、车轮着地，前车轮为驱动轮，后车轮为转向轮；
[0020]步骤2、摆动履带组件在摆动履带控制装置的控制下保持与固定履带组件下表面平齐；
[0021]进一步地，本发明还提出了一种无障碍底盘的运行方法，其特征在于:当无障碍底盘上楼梯时，包括如下步骤:
[0022]步骤1、底盘接近楼梯；
[0023]步骤2、摆动履带组件上摆；
[0024]步骤3、驱动力切换、履带运动；
[0025]步骤4、车轮上升，履带着地；
[0026]步骤5、摆动履带组件接触楼梯；
[0027]步骤6、摆动履带组件回正，进入履带爬楼阶段；
[0028]步骤7、至楼梯顶端后，摆动履带组件下摆，维持底盘姿态的稳定过度；
[0029]步骤8、摆动履带组件的摆动履带下表面回到与固定履带组件的固定履带的下表面平齐的状态；
[0030]步骤9、恢复平路工况姿态。
[0031]进一步地，本发明还提出了一种无障碍底盘的运行方法，其特征在于:当无障碍底盘下楼梯时，包括如下步骤:
[0032]步骤1、底盘接近楼梯；
[0033]步骤2、驱动力切换、履带运动；
[0034]步骤3、车轮上升，履带着地；
[0035]步骤4、摆动履带组件越过楼梯；
[0036]步骤5、摆动履带组件下摆，接触到楼梯台阶；
[0037]步骤6、摆动履带组件回正,进入履带下楼阶段；
[0038]步骤7、至楼梯底部后，摆动履带组件上摆，再次维持底盘姿态的稳定过度；
[0039]步骤8、恢复平路工况姿态。
[0040]采用本发明的技术方案所带来的技术效果是:
[0041](I)在平路上行驶时，车轮作为工作部件，驱动电机产生的驱动力全部输出给车轮，可以达到高速行驶的目的，同时另一条驱动力传递路径断开，避免了能量的损失。
[0042](2)该底盘有较好的越障和上下楼梯的能力，首先将车轮脱离地面，让履带开始工作，借用履带较强的越野能力，完成越障和上下楼梯。
[0043](3)本发明的摆动履带组件可增强底盘的适应性，因摆动履带组件(100)可根据实际路况不断的进行角度调整，在遭遇较大障碍的路况时，适应性和平顺性都能够得到保障。
[0044](4)本发明的摆动履带控制装置、轮系控制装置的设计可提高控制和使用的可靠性，其通过电机驱动丝杠运动，而丝杠有专用的安装机构支撑，一方面，较好的利用了丝杠传动灵敏平顺性，使控制更加可靠，另一方面，丝杠具有传动刚度高的特性，遭遇恶劣的运行环境时，避免控制失效，增加使用可靠性。
[0045](5)本发明的固定履带组件可保证在履带运动时候的稳定性，固定履带组件尺寸较长，即时在摆动履带组件不参与行进运动时，整个无障碍底盘的重心依然在固定履带组件的上方，依然可以正常的稳定的行进。
【专利附图】
【附图说明】
[0046]现在将描述如本发明的优选但非限制性的实施例，本发明的这些和其他特征、方面和优点在参考附图阅读如下详细描述时将变得显而易见，其中:[0047]图1是无障碍底盘示意图；
[0048]图2是无障碍底盘组成图；
[0049]图3是摆动履带组件组成示意图；
[0050]图4是摆动履带控制装置组成示意图；
[0051]图5是车体组成示意图；
[0052]图6是驱动装置组成示意图；
[0053]图7是驱动装置驱动路线示意图；
[0054]图8是轮系控制装置组成示意图；
[0055]图9是轮系控制装置运动示意图；
[0056]图10是固定履带组件组成示意图；
[0057]图11是转向装置组成示意图；
[0058]图12是上楼示意图；
[0059]图13是下楼示意图。
[0060]100-摆动履带组件、200-摆动履带控制装置、300-车体、400-驱动装置、500-轮系控制装置、600-固定履带组件、700-转向装置。
[0061]101-摆动履带固定架、102-摆动履带、103-摆动履带施力轴、104-第一惰齿轮、105-第二惰齿轮、106-第三惰齿轮、107-第四惰齿轮、108-第一驱动齿轮。
[0062]201-固定支架、202-丝杠、203-上下丝杠滑块、204-摆动连杆、205-第一电机。
[0063]301-车体框架、302-控制器、303-电池箱。
[0064]401-前车轮、402-链轮盘、403-链条、404-链轮轴、405-双电磁离合器输出外轴、406-双电磁离合器、407-双电磁离合器输入轴、408-减速箱壳体、409-减速大锥齿轮、410-减速小锥齿轮、411-驱动电机。
[0065]501-前摆动臂、502-前摆动臂连接杆、503-前拉杆、504-前丝杠滑块、505-正反丝杠、506-第二电机及丝杠固定支架、507-后丝杠滑块、508-后拉杆、509-第二电机、510-后摆动臂连接杆、511-后摆动臂。
[0066]601-第二驱动齿轮、602-第五惰齿轮、603-第六惰齿轮、604-第七惰齿轮、605-第八惰齿轮、606-第九惰齿轮、607-第十惰齿轮、608-履带安装螺栓、609-固定履带固定架、610-固定履带。
[0067]701-后车轮、702-转向节、703-转向轴、704-横拉杆、705-齿轮齿条转向器、706-转向电机、707-后悬架固定架。
【具体实施方式】
[0068]以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。应当理解的是，在全部附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。
[0069]以下将结合图1-13对无障碍底盘的结构组成及单个总成的技术方案进行详细描述。
[0070]如图2所示，本发明所述的无障碍底盘包括:摆动履带组件100、摆动履带控制装置200、车体300、驱动装置400、轮系控制装置500、固定履带组件600、转向装置700。其中:摆动履带组件100、摆动履带控制装置200、驱动装置400、轮系控制装置500、固定履带组件600、转向装置700都是安装在车体300上。
[0071]驱动装置400中的前车轮401与转向装置700中的后车轮701组成第一组轮系，摆动履带组件100与固定履带组件600组成第二组轮系，两组轮系可根据实际情况适时转换。
[0072]摆动履带组件100、摆动履带控制装置200、驱动装置400位于底盘的前部，摆动履带组件100后端与驱动装置400连接在一起，可使摆动履带组件100上的摆动履带102运动，摆动履带控制装置200可以控制摆动履带组件100做扇形摆动。
[0073]轮系控制装置500用于控制前车轮401和后车轮701的上下运动，固定履带组件600固定在车体300上，其前端与驱动装置400连接在一起，可使固定履带组件600上的固定履带610运动。
[0074]转向装置700位于底盘的后部，用于控制轮系的转向。
[0075]如图3所示，摆动履带组件100的主要具备导向和行驶两种功能，即在履带行驶的过程中，遇到障碍物或阶梯时，可以优先接触到障碍物或阶梯，保持底盘的平稳。它包括:摆动履带固定架101、摆动履带102、摆动履带施力轴103、第一惰齿轮104、第二惰齿轮105、第三惰齿轮106、第四惰齿轮107、第一驱动齿轮108。其中，摆动履带固定架101与摆动履带施力轴103固联在一起，第一惰齿轮104、第二惰齿轮105、第三惰齿轮106、第四惰齿轮107、第一驱动齿轮108都安装在摆动履带固定架101上，并相对于摆动履带固定架101可绕各自的轴线转动，摆动履带102是柔性的，被约束在两块摆动履带固定架101之间，使摆动履带102只能在摆动履带固定架101内部运动，避免摆动履带102脱开，其外部呈波浪形，可增大与抓地力，内部分布着齿型突起，可分别与第一惰齿轮104、第二惰齿轮105、第三惰齿轮106、第四惰齿轮107、第一驱动齿轮108啮合，在该子系统中，第一驱动齿轮108为驱动齿轮，第一驱动齿轮108的转动可以带动摆动履带102运动，因为第一惰齿轮104、第二惰齿轮105、第三惰齿轮106、第四惰齿轮107均与摆动履带102啮合，即第一惰齿轮104、第二惰齿轮105、第三惰齿轮106、第四惰齿轮107都随着摆动履带102的运动一起转动，达到约束摆动履带102形状的目的。
[0076]如图4所示，摆动履带控制装置200主要控制摆动履带组件100的摆动，它可以根据行驶工况，手动或自动调整摆动履带组件100摆动的角度。它包括:第一电机及丝杠固定支架201、丝杠202、上下丝杠滑块203、摆动连杆204、第一电机205。其中第一电机及丝杠固定支架201固定在车体框架301上，丝杠202和第一电机205都安装在第一电机及丝杠固定支架201上，其中第一电机205与固定支架201紧固在一起，丝杠202与第一电机205的输出轴通过花键连接，同时，丝杠202可与第一电机及丝杠固定支架201发生相对转动；上下丝杠滑块203套在丝杠202上，同时被约束在第一电机及丝杠固定支架201的滑槽中，随着丝杠202的正转或反转，上下丝杠滑块203可沿丝杠202的轴线方向直线运动；上下丝杠滑块203的两端与摆动连杆204 —端铰接，摆动连杆204的另一端与摆动履带施力轴103铰接。当第一电机205接收到向上摆动的指令信号时，第一电机205发生转动，带动丝杠202 —起转动，使上下丝杠滑块203沿丝杠202的轴线方向向上运动，从而带动摆动连杆204向上运动,拉动摆动履带施力轴103向上运动,达到上下摆动的效果。
[0077]如图5所示，车体300主要功能是作为一个用于安装零部件的载体，它包括:车体框架301、控制器302、电池箱303。其中，控制器302、电池箱303都紧固在车体框架301上，电池箱303提供无障碍底盘的电力能量，控制器302提供无障碍底盘各部位的控制信号。
[0078]如图6和图7所示，驱动装置400主要是为无障碍底盘提供驱动力，同时可以控制驱动力的传递。它包括:前车轮401、链轮盘402、链条403、链轮轴404、双电磁离合器输出外轴405、双电磁离合器406、双电磁离合器输入轴407、减速箱壳体408、减速大锥齿轮409、减速小锥齿轮410、驱动电机411。其中，减速箱壳体408和驱动电机411都与车体框架301固联，驱动电机411的输出轴与减速小锥齿轮410通过螺栓连接在一起，减速小锥齿轮410通过轴承安装在减速箱壳体408内，减速大锥齿轮409也通过轴承安装在减速箱壳体408内，减速小锥齿轮410与减速大锥齿轮409啮合，双电磁离合器输入轴407通过花键与减速大锥齿轮409的花键孔配合,双电磁离合器输入轴407与双电磁离合器406的输入端紧固连接，双电磁离合器输出外轴405与双电磁离合器406的外侧紧固连接，链轮轴404 —端与双电磁离合器406的内侧紧固连接，双电磁离合器输出外轴405与链轮轴404同轴，通过轴承连接在一起，可相对转动，第一驱动齿轮108、第二驱动齿轮601都套在双电磁离合器输出外轴405上，通过花键连接，链轮轴404另一端通过轴承与车体框架301连接；链轮盘402通过轴承与前摆动臂501连接在一起，链轮盘402与前车轮401通过螺栓紧固在一起；链条403分别与链轮盘402和链轮轴404上的链轮配合。
[0079]驱动电机411接收到行驶指令后开始转动，其输出轴带动减速小锥齿轮410转动，减速小锥齿轮410与减速大锥齿轮409啮合，也带动减速大锥齿轮409转动，双电磁离合器输入轴407通过花键与减速大锥齿轮409的花键孔配合也发生转动，双电磁离合器输入轴407与双电磁离合器406的输入端紧固连接，故双电磁离合器406的输入端也转动。当需要车轮行驶时，指示信号控制双电磁离合器406的内侧与输入端连接，开始转动，链轮轴404 —端与双电磁离合器406的内侧紧固连接，使链轮轴404转动，链轮轴404上的链轮通过链条403将转动传递至链轮盘402的链轮上，使链轮盘402转动，从而带动前车轮401转动，达到车轮行驶的目的；当需要履带行驶时，指示信号控制双电磁离合器406的外侧与输入端连接，开始转动，双电磁离合器输出外轴405与双电磁离合器406的外侧紧固连接，第一驱动齿轮108、第二驱动齿轮601都套在双电磁离合器输出外轴405上，并通过花键连接，则双电磁离合器输出外轴405与第一驱动齿轮108、第二驱动齿轮601 —起转动,从而将动力传递给摆动履带组件100和固定履带组件600，达到履带行驶的目的。
[0080]如图8和图9所示，轮系控制装置500主要功能是控制两组轮系的交替使用，它包括:前摆动臂501、前摆动臂连接杆502、前拉杆503、前丝杠滑块504、正反丝杠505、第二电机及丝杠固定支架506、后丝杠滑块507、后拉杆508、第二电机509、后摆动臂连接杆510、后摆动臂511。其中，前摆动臂501、第二电机及丝杠固定支架506、后摆动臂511均固定在车体框架301上，第二电机及丝杠固定支架506与车体框架301紧固，前摆动臂501、后摆动臂511通过轴承与车体框架301连接，可发生转动；前摆动臂501与前摆动臂连接杆502紧固连接，后摆动臂511与后摆动臂连接杆510紧固连接，前拉杆503的前端与前摆动臂连接杆502铰接，前拉杆503的后端与前丝杠滑块504的两端铰接，后拉杆508的后端与后摆动臂连接杆510铰接，后拉杆508的前端与后丝杠滑块507的两端铰接；正反丝杠505与第二电机509都安装在第二电机及丝杠固定支架506上，其中第二电机509与第二电机及丝杠固定支架506紧固连接，正反丝杠505与第二电机509的输出轴通过花键连接，并可与第二电机及丝杠固定支架506发生转动；前丝杠滑块504与后丝杠滑块507都套在正反丝杠505上，同时被约束在第二电机及丝杠固定支架506的滑槽中，随着正反丝杠505的正转或反转，前丝杠滑块504与后丝杠滑块507可沿正反丝杠505的轴线方向作相对或背离的直线运动。
[0081]当需要车轮行驶时，第二电机509接受指令开始转动，带动正反丝杠505转动，前丝杠滑块504与后丝杠滑块507背离运动至最远距离，前拉杆503的后端与前丝杠滑块504的两端铰接，后拉杆508的前端与后丝杠滑块507的两端铰接，从而推动前拉杆503向前运动，后拉杆508向后运动，由于，前摆动臂501、后摆动臂511通过轴承与车体框架301连接，可发生转动；前摆动臂501与前摆动臂连接杆502紧固连接，后摆动臂511与后摆动臂连接杆510紧固连接，前拉杆503的前端与前摆动臂连接杆502铰接，后拉杆508的后端与后摆动臂连接杆510铰接，从而使前摆动臂501、后摆动臂511发生转动，从底盘左侧向右侧看，前摆动臂501逆时针旋转至极限位置，后摆动臂511顺时针旋转至极限位置，前车轮401与后车轮701的位置比履带低，与地面接触，履带离开地面，进入车轮行驶工况。当需要履带行驶时，第二电机509接受指令开始反向转动，带动正反丝杠505反向转动，前丝杠滑块504与后丝杠滑块507相对运动至最近距离，前拉杆503的后端与前丝杠滑块504的两端绞接，后拉杆508的如端与后丝杠滑块507的两端绞接，从而拉动如拉杆503向后运动，后拉杆508向前运动，由于，前摆动臂501、后摆动臂511通过轴承与车体框架301连接，可发生转动；前摆动臂501与前摆动臂连接杆502紧固连接，后摆动臂511与后摆动臂连接杆510紧固连接，前拉杆503的前端与前摆动臂连接杆502铰接，后拉杆508的后端与后摆动臂连接杆510铰接，从而使前摆动臂501、后摆动臂511发生转动，从底盘左侧向右侧看，前摆动臂501顺时针旋转至极限位置，后摆动臂511逆时针旋转至极限位置，此时前车轮401与后车轮701的位置比履带高，履带与地面接触，车轮离开地面，进入履带行驶工况。
[0082]如图10所示，固定履带组件600的主要具备行驶的功能，它包括:第二驱动齿轮
601、第五惰齿轮602、第六惰齿轮603、第七惰齿轮604、第八惰齿轮605、第九惰齿轮606、第十惰齿轮607、履带安装螺栓608、固定履带固定架609、固定履带610。其中，固定履带固定架609通过履带安装螺栓608与车体框架301固联在一起，第二驱动齿轮601、第五惰齿轮602、第六惰齿轮603、第七惰齿轮604、第八惰齿轮605、第九惰齿轮606、第十惰齿轮607都安装在固定履带固定架609上，并相对于固定履带固定架609可绕各自的轴线转动，固定履带610是柔性的，被约束在两块固定履带固定架609之间，使固定履带610只能在固定履带固定架609内部运动，避免固定履带610脱开，其外部呈波浪形，可增大与抓地力，内部分布着齿型突起，可分别与第二驱动齿轮601、第五惰齿轮602、第六惰齿轮603、第七惰齿轮604、第八惰齿轮605、第九惰齿轮606、第十惰齿轮607啮合，在该子系统中，第二驱动齿轮601为驱动齿轮，第二驱动齿轮601的转动可以带动固定履带610运动，因为第五惰齿轮602、第六惰齿轮603、第七惰齿轮604、第八惰齿轮605、第九惰齿轮606、第十惰齿轮607均与固定履带610啮合，即第五惰齿轮602、第六惰齿轮603、第七惰齿轮604、第八惰齿轮605、第九惰齿轮606、第十惰齿轮607都随着固定履带610的运动一起转动，达到约束固定履带610形状的目的。
[0083]如图11所示，转向装置700主要用于控制无障碍底盘的转向，它包括:后车轮701、转向节702、转向轴703、横拉杆704、齿轮齿条转向器705、转向电机706、后悬架固定架707。其中，后悬架固定架707与后摆动臂511紧固在一起，转向电机706与齿轮齿条转向器705紧固连接在一起，并同时安装在后悬架固定架707上，齿轮齿条转向器705的两端通过球头与横拉杆704 —端连接，横拉杆704另一端通过球头与转向节702连接，转向节702通过转向轴703与后悬架固定架707铰接连接在一起，后车轮701与转向节702连接在一起，可发生相对转动。
[0084]当接受到转向指令时，转向电机706开始转动，带动齿轮齿条转向器705内的小齿轮转动，驱动齿条直线在齿轮齿条转向器705壳体内直线运动，分别推动左右的横拉杆704一起运动，横拉杆704的另一端通过球头与转向节702连接，转向节702通过转向轴703与后悬架固定架707铰接连接在一起，故横拉杆704推动转向节702绕转向轴703转动，后车轮701与转向节702连接在一起，即后车轮701开始转向。
[0085]以上7大部件组成的无障碍底盘，其中车体300是用于安装零部件的载体，固定履带组件600固定在车体300上，摆动履带组件100和摆动履带控制装置200位于车体前部，利用其上下摆动的特点，用于导向，同时也可以行驶，驱动装置400为无障碍底盘提供驱动力，同时可以控制驱动力的传递，可根据工况分别接通或断开车轮、履带的驱动力，轮系控制装置500是控制两组轮系的交替，可使车轮接地或者履带接地，转向装置700用于控制无障碍底盘的转向，以上系统的组合使用，可满足多种工况下的自由行驶，使通用性更佳。
[0086]本发明所述的无障碍底盘平路行驶时，驱动力传递及各部件的运动关系描述如下:
[0087]无障碍底盘平路行驶时，车轮着地，前车轮为驱动轮，后车轮为转向轮。
[0088]由于需要车轮着地，其运动过程为:第二电机509接受指令转动，带动正反丝杠505转动，前丝杠滑块504与后丝杠滑块507背离运动至最远距离，前拉杆503的后端与前丝杠滑块504的两端铰接，后拉杆508的前端与后丝杠滑块507的两端铰接，从而推动前拉杆503向前运动，后拉杆508向后运动，由于，前摆动臂501、后摆动臂511通过轴承与车体框架301连接，可发生转动；前摆动臂501与前摆动臂连接杆502紧固连接，后摆动臂511与后摆动臂连接杆510紧固连接，前拉杆503的前端与前摆动臂连接杆502铰接，后拉杆508的后端与后摆动臂连接杆510铰接，从而使前摆动臂501、后摆动臂511发生转动，从底盘左侧向右侧看，前摆动臂501逆时针旋转至极限位置，后摆动臂511顺时针旋转至极限位置，前车轮401与后车轮701的位置比履带低，此时车轮着地。
[0089]前车轮401是驱动轮，驱动过程为:驱动电机411接收到行驶指令后开始转动，其输出轴带动减速小锥齿轮410转动，减速小锥齿轮410与减速大锥齿轮409啮合，也带动减速大锥齿轮409转动，双电磁离合器输入轴407通过花键与减速大锥齿轮409的花键孔配合也发生转动，双电磁离合器输入轴407与双电磁离合器406的输入端紧固连接,故双电磁离合器406的输入端也转动。由于需要车轮行驶，指不信号控制双电磁离合器406的内侧与输入端连接，开始转动，链轮轴404 —端与双电磁离合器406的内侧紧固连接，使链轮轴404转动，链轮轴404上的链轮通过链条403将转动传递至链轮盘402的链轮上，使链轮盘402转动，从而带动前车轮401转动，达到车轮行驶的目的，而双电磁离合器406的外侧与输入端处于断开状态，故履带此时不运动。
[0090]后车轮701为转向轮，其运动过程为:当接受到转向指令时，转向电机706开始转动，带动齿轮齿条转向器705内的小齿轮转动，驱动齿条直线在齿轮齿条转向器705壳体内直线运动，分别推动左右的横拉杆704 —起运动,横拉杆704的另一端通过球头与转向节702连接，转向节702通过转向轴703与后悬架固定架707铰接连接在一起，故横拉杆704推动转向节702绕转向轴703转动，后车轮701与转向节702连接在一起，即后车轮701开始转向。
[0091]摆动履带组件100在摆动履带控制装置200的控制下保持与固定履带组件600下表面平齐，其运动过程为:当第一电机205接收到平齐指令后，第一电机205发生转动，带动丝杠202 —起转动，使上下丝杠滑块203沿丝杠202的轴线方向运动，运动至丝杠202的中部,丝杠滑块203带动摆动连杆204运动，拉动摆动履带施力轴103运动，上述运动完成后，第一电机205停止转动，丝杠202停止转动，丝杠滑块203固定在丝杠202的中部，使摆动履带组件100停留在与固定履带组件600下表面平齐的位置。
[0092]此外，如图12所示，本发明所述无障碍底盘上楼梯时，驱动力传递及各部件的运动关系描述如下:
[0093]I)底盘接近楼梯:无障碍底盘在平路上运动，快接近楼梯时，速度减慢，等待后续系统工作；
[0094]2)摆动履带组件上摆:第一电机205开始转动，带动丝杠202 —起转动，使上下丝杠滑块203沿丝杠202的轴线方向向上运动，从而带动摆动连杆204向上运动，拉动摆动履带施力轴103向上运动,带动,摆动履带固定架101向上运动，由于摆动履带组件100后端的驱动齿轮108与驱动装置400连接，不能转动，而驱动齿轮108与摆动履带固定架101可发生相对转动，故摆动履带固定架101绕着驱动齿轮108的轴线向上摆动，摆动履带102与第一惰齿轮104、第二惰齿轮105、第三惰齿轮106、第四惰齿轮107啮合，且被约束在摆动履带固定架101内，故摆动履带102会与驱动齿轮108发生相对啮合运动，当摆动到极限位置时，上述运动停止，并保持上摆极限位置。
[0095]3)驱动力切换、履带运动:此时切换驱动力，让履带开始行驶，指示信号控制双电磁离合器406的外侧与输入端连接,开始转动，双电磁离合器输出外轴405与双电磁离合器406的外侧紧固连接,第一驱动齿轮108、第二驱动齿轮601都套在双电磁离合器输出外轴405上，并通过花键连接，则双电磁离合器输出外轴405与第一驱动齿轮108、第二驱动齿轮601 一起转动，从而将动力传递给摆动履带组件100和固定履带组件600，达到履带行驶的目的。而双电磁离合器406的内侧与输入端断开，车轮无驱动力输入，保持低速惯性滑行。
[0096]4)车轮上升，履带着地:第二电机509接受指令开始反向转动，带动正反丝杠505反向转动，前丝杠滑块504与后丝杠滑块507相对运动至最近距离，前拉杆503的后端与前丝杠滑块504的两端铰接，后拉杆508的前端与后丝杠滑块507的两端铰接，从而拉动前拉杆503向后运动，后拉杆508向前运动，由于，前摆动臂501、后摆动臂511通过轴承与车体框架301连接，可发生转动；前摆动臂501与前摆动臂连接杆502紧固连接，后摆动臂511与后摆动臂连接杆510紧固连接，前拉杆503的前端与前摆动臂连接杆502铰接，后拉杆508的后端与后摆动臂连接杆510铰接，从而使前摆动臂501、后摆动臂511发生转动，从底盘左侧向右侧看，前摆动臂501顺时针旋转至极限位置，后摆动臂511逆时针旋转至极限位置，此时前车轮401与后车轮701的位置比履带高，固定履带组件600与地面接触，车轮离开地面，进入履带行驶工况。而摆动履带组件100由于上摆至极限位置，故不与地面接触，但履带依然在运动。
[0097]5)摆动履带组件接触楼梯:随着履带行驶,带动底盘继续向前运动,使摆动履带组件100接触到楼梯。此时，除了固定履带组件600产生向前行驶的力，摆动履带组件100产生沿楼梯向上的力，在这两组力的合力下，无障碍底盘开始爬楼，即前部抬升，固定履带组件600的固定履带610的下表面与地面的接触面积逐步由整个接触，变为只有后部接触。
[0098]6)摆动履带组件回正，进入履带爬楼阶段:摆动履带组件100在前期只是起到引导的作用，当整个底盘前端抬起后，固定履带组件600的固定履带610的下表面都与台阶接触时，第一电机205也逐步带动丝杠202 —起转动，使上下丝杠滑块203沿丝杠202的轴线方向向下运动，从而带动摆动连杆204向下运动，拉动摆动履带施力轴103向下运动，摆动履带固定架101向下运动，使摆动履带组件100的摆动履带101的下表面逐渐回到与固定履带组件600的固定履带610的下表面平齐状态，整个底盘就处于爬楼状态。
[0099]7)至顶端后，摆动履带组件100下摆，维持底盘姿态的稳定过度:当底盘爬楼至楼梯顶端是，摆动履带组件100先与楼梯脱离，为了防止底盘的重心越过最上一级台阶后，底盘姿态的突然改变，摆动履带组件100下摆，即第一电机205带动丝杠202 —起转动，使上下丝杠滑块203沿丝杠202的轴线方向继续向下运动，从而带动摆动连杆204向下运动，拉动摆动履带施力轴103向下运动,摆动履带固定架101向下运动,使摆动履带组件100的摆动履带101的下表面前端接触到上楼后的平地，起到支撑作用，同时又可向前运动。
[0100]8)摆动履带组件100的摆动履带101的下表面回到与固定履带组件600的固定履带610的下表面平齐的状态。继续向前向上运动，当整个底盘运动至两点支撑状态时，即摆动履带组件100的摆动履带101的下表面前端与地面接触，固定履带组件600的固定履带610的下表面后端与地面接触，此时，摆动履带组件100上摆，即第一电机205带动丝杠202 一起转动，使上下丝杠滑块203沿丝杠202的轴线方向继续向上运动，从而带动摆动连杆204向上运动，拉动摆动履带施力轴103向上运动,摆动履带固定架101向上运动,使摆动履带组件100的摆动履带101的下表面又回到与固定履带组件600的固定履带610的下表面平齐的状态。
[0101]9)恢复平路工况:切换驱动力至车轮，断开履带的驱动力；车轮下降，使车轮着地，恢复至平路行驶工况。
[0102]如图13所示，本发明所述的无障碍底盘下楼梯时，驱动力传递及各部件的运动关系描述如下:
[0103]I)底盘接近楼梯:无障碍底盘在平路上运动，快接近楼梯时，速度减慢，等待后续系统工作；
[0104]2)驱动力切换、履带运动:此时切换驱动力，让履带开始行驶，指示信号控制双电磁离合器406的外侧与输入端连接,开始转动，双电磁离合器输出外轴405与双电磁离合器406的外侧紧固连接,第一驱动齿轮108、第二驱动齿轮601都套在双电磁离合器输出外轴405上，并通过花键连接，则双电磁离合器输出外轴405与第一驱动齿轮108、第二驱动齿轮601 一起转动，从而将动力传递给摆动履带组件100和固定履带组件600，达到履带行驶的目的。而双电磁离合器406的内侧与输入端断开，车轮无驱动力输入，保持低速惯性滑行。
[0105]3)车轮上升，履带着地:第二电机509接受指令开始反向转动，带动正反丝杠505反向转动，前丝杠滑块504与后丝杠滑块507相对运动至最近距离，前拉杆503的后端与前丝杠滑块504的两端铰接，后拉杆508的前端与后丝杠滑块507的两端铰接，从而拉动前拉杆503向后运动，后拉杆508向前运动，由于，前摆动臂501、后摆动臂511通过轴承与车体框架301连接，可发生转动；前摆动臂501与前摆动臂连接杆502紧固连接，后摆动臂511与后摆动臂连接杆510紧固连接，前拉杆503的前端与前摆动臂连接杆502铰接，后拉杆508的后端与后摆动臂连接杆510铰接，从而使前摆动臂501、后摆动臂511发生转动，从底盘左侧向右侧看，前摆动臂501顺时针旋转至极限位置，后摆动臂511逆时针旋转至极限位置，此时前车轮401与后车轮701的位置比履带高，固定履带组件600与地面接触，车轮离开地面，进入履带行驶工况。而摆动履带组件100由于上摆至极限位置，故不与地面接触，但履带依然在运动。
[0106]4)摆动履带组件越过楼梯:无障碍底盘在平路上运动，速度减慢，当摆动履带组件100越过楼梯时，由于底盘的重心靠后，依然可以通过固定履带组件600维持底盘的姿态，等待后续系统工作；
[0107]5)摆动履带组件下摆,接触到楼梯台阶:第一电机205开始转动,带动丝杠202 —起转动，使上下丝杠滑块203沿丝杠202的轴线方向向下运动，从而带动摆动连杆204向下运动，拉动摆动履带施力轴103向下运动，带动，摆动履带固定架101向下运动，使摆动履带组件100的摆动履带101的下表面接触到楼梯的台阶。随着履带行驶，带动底盘继续向前运动，当底盘的重心越过支撑点时，无障碍底盘开始下楼，固定履带组件600的固定履带610的下表面的后端组建离地，而下表面中间某个部位与楼梯的接触，共同支撑着底盘的运动，同时保持底盘姿态缓慢的平稳过渡。
[0108]6)摆动履带组件回正，进入履带下楼阶段:摆动履带组件100在前期只是起到维持姿态的作用，当整个底盘中部悬空后，固定履带组件600的固定履带610的下表面只有一个点与台阶接触，第一电机205也逐步带动丝杠202 —起转动，使上下丝杠滑块203沿丝杠202的轴线方向向上运动，从而带动摆动连杆204向上运动，拉动摆动履带施力轴103向上运动，摆动履带固定架101向上运动,使摆动履带组件100的摆动履带101的下表面逐渐回到与固定履带组件600的固定履带610的下表面平齐状态，整个底盘就处于下楼状态。
[0109]7)至底部后，摆动履带组件100上摆，再次维持底盘姿态的稳定过度:当底盘爬楼至楼梯底部时，摆动履带组件100先接触到平地，随着继续向下运动，底盘的中部又会被架空，由于固定履带组件600与台阶只有一点接触,故当两个台阶过渡时,会产生一顿一顿的冲击感，为了防止这种现象的出现，摆动履带组件100开始上摆，使底盘中部的高度下降，保持固定履带组件600的固定履带610的下表面至少有两点与台阶接触。
[0110]8)摆动履带组件100的摆动履带101的下表面前端与地面全部接触，固定履带组件600的固定履带610的下表面后端与地面全部接触。
[0111]继续向前向下运动，当整个底盘逐步离开楼梯的过程中，摆动履带组件100下摆，即第一电机205带动丝杠202 —起转动，使上下丝杠滑块203沿丝杠202的轴线方向继续向下运动，从而带动摆动连杆204向下运动,拉动摆动履带施力轴103向下运动,摆动履带固定架101向下运动，使摆动履带组件100的摆动履带101的下表面又回到与固定履带组件600的固定履带610的下表面平齐的状态。即摆动履带组件100的摆动履带101的下表面前端与地面全部接触，固定履带组件600的固定履带610的下表面后端与地面全部接触。
[0112]9)恢复平路工况:切换驱动力至车轮，断开履带的驱动力；车轮下降，使车轮着地，恢复至平路行驶工况。
[0113]需要说明的是，本申请的技术方案中所述的信号输出部分和实施部分，信号输出部分的结构在前述只有两种结构，结构原理是一样的，但是不排除其他结构形式的信号输出装置，只要信号输出装置能获取人的操作意图即可。
【权利要求】
1.一种无障碍底盘，其特征在于该底盘包括:摆动履带组件(100)、摆动履带控制装置(200)、车体(300)、驱动装置(400)、轮系控制装置(500)、固定履带组件(600)、转向装置(700)，其中:摆动履带组件(100)、摆动履带控制装置(200)、驱动装置(400)、轮系控制装置、固定履带组件(600)、转向装置(700)分别安装于车体(300);其中: 摆动履带组件(100)、摆动履带控制装置(200)、驱动装置(400)位于底盘的前部，摆动履带组件(100)后端与驱动装置(400)连接在一起，可使摆动履带组件(100)上的摆动履带(102)运动，摆动履带控制装置(200)控制摆动履带组件(100)做扇形摆动； 驱动装置(400)中的前车轮(401)与转向装置(700)中的后车轮(701)组成第一组轮系，摆动履带组件(100)与固定履带组件(600)组成第二组轮系； 轮系控制装置用于控制前车轮(401)和后车轮(701)的上下运动，固定履带组件(600 )安装在车体(300 )上，其前端与驱动装置(400 )连接在一起，可使固定履带组件(600 )上的固定履带(610)运动； 转向装置(700)位于底盘的后部，用于控制轮系的转向。
2.根据权利要求1所述的无障碍底盘，其特征在于:摆动履带组件(100)包括:摆动履带固定架(101)、摆动履带(102)、摆动履带施力轴(103)、第一惰齿轮(104)、第二惰齿轮(105)、第三惰齿轮(106)、第四惰齿轮(107)、第一驱动齿轮(108)，摆动履带固定架(101)与摆动履带施力轴(103)固联在一起，第一惰齿轮(104)、第二惰齿轮(105)、第三惰齿轮(106)、第四惰齿轮(107)、第一驱动齿轮(108)都安装在摆动履带固定架(101)上，并相对于摆动履带固定架(101)可绕各自的轴线转动。
3.根据权利要求1 所述的无障碍底盘，其特征在于:摆动履带控制装置(200)包括:第一电机及丝杠固定支架(201)、丝杠(202)、上下丝杠滑块(203)、摆动连杆(204)、第一电机(205)，其中第一电机及丝杠固定支架(201)固定在车体框架(301)上，丝杠(202)和第一电机(205 )都安装在第一电机及丝杠固定支架(201)上，丝杠(202 )可与第一电机及丝杠固定支架(201)发生相对转动；上下丝杠滑块(203)套在丝杠(202)上，同时被约束在第一电机及丝杠固定支架(201)的滑槽中，当第一电机(205)接收到向上摆动的指令信号时，第一电机(205)发生转动，带动丝杠(202) —起转动，使上下丝杠滑块(203)沿丝杠(202)的轴线方向向上运动，从而带动摆动连杆(204)向上运动,拉动摆动履带施力轴(103)向上运动。
4.根据权利要求1所述的无障碍底盘，其特征在于:驱动装置(400)包括:前车轮(401)、链轮盘(402)、链条(403)、链轮轴(404)、双电磁离合器输出外轴(405)、双电磁离合器(406 )、双电磁离合器输入轴(407 )、减速箱壳体(408 )、减速大锥齿轮(409 )、减速小锥齿轮(410)、驱动电机(411);其中，驱动电机(411)的输出轴与减速小锥齿轮(410)通过相连，减速小锥齿轮(410)和减速大锥齿轮(409)安装在减速箱壳体(408)内并相互啮合，双电磁离合器输入轴(407)通过花键与减速大锥齿轮(409)的花键孔配合，双电磁离合器输入轴(407)与双电磁离合器(406)的输入端紧固连接,双电磁离合器输出外轴(405)与双电磁离合器(406)的外侧紧固连接，链轮轴(404)—端与双电磁离合器(406)的内侧紧固连接，双电磁离合器输出外轴(405)与链轮轴(404)同轴并可相对转动。
5.根据权利要求1所述的无障碍底盘，其特征在于:轮系控制装置(500)包括:前摆动臂(501)、前摆动臂连接杆(502)、前拉杆(503)、前丝杠滑块(504)、正反丝杠(505)、第二电机及丝杠固定支架(506)、后丝杠滑块(507)、后拉杆(508)、第二电机(509)、后摆动臂连接杆(510)、后摆动臂(511);其中，前摆动臂(501)、第二电机及丝杠固定支架(506)、后摆动臂(511)均固定在车体框架(301)上，前摆动臂(501)、后摆动臂(511)通过轴承与车体框架(301)连接并可进行转动；前摆动臂(501)与前摆动臂连接杆(502)紧固连接，后摆动臂(511)与后摆动臂连接杆(510)紧固连接，前拉杆(503)的前端与前摆动臂连接杆(502)铰接，前拉杆(503)的后端与前丝杠滑块(504)的两端铰接，后拉杆(508)的后端与后摆动臂连接杆(510)铰接，后拉杆(508)的前端与后丝杠滑块(507)的两端铰接；正反丝杠(505)与第二电机(509)都安装在第二电机及丝杠固定支架(506)上，其中第二电机(509)与第二电机及丝杠固定支架(506)紧固连接，正反丝杠(505)与第二电机(509)的输出轴连接，并可与第二电机及丝杠固定支架(506)发生转动。
6.根据权利要求5所述的无障碍底盘，其特征在于:前丝杠滑块(504)与后丝杠滑块(507)都套在正反丝杠(505)上，同时被约束在第二电机及丝杠固定支架(506)的滑槽中，随着正反丝杠(505)的正转或反转，前丝杠滑块(504)与后丝杠滑块(507)可沿正反丝杠(505)的轴线方向作相对或背离的直线运动。
7.根据权利要求1所述的无障碍底盘，其特征在于:固定履带组件(600)包括:第二驱动齿轮(601)、第五惰齿轮(602)、第六惰齿轮(603)、第七惰齿轮(604)、第八惰齿轮(605)、第九惰齿轮(606)、第十惰齿轮(607)、履带安装螺栓(608)、固定履带固定架(609)、固定履带(610);其中，固定履 带固定架(609)通过履带安装螺栓(608)与车体框架(301)固联在一起，第二驱动齿轮(601)、第五惰齿轮(602)、第六惰齿轮(603)、第七惰齿轮(604)、第八惰齿轮(605)、第九惰齿轮(606)、第十惰齿轮(607)都安装在固定履带固定架(609)上，并相对于固定履带固定架(609)可绕各自的轴线转动。
8.根据权利要求1所述的无障碍底盘的运行方法，其特征在于: 当无障碍底盘平路行驶时，包括如下步骤: 步骤1、车轮着地，前车轮(401)为驱动轮，后车轮(701)为转向轮； 步骤2、摆动履带组件(100 )在摆动履带控制装置(200 )的控制下保持与固定履带组件(600)下表面平齐。
9.根据权利要求1所述的无障碍底盘的运行方法，其特征在于:当无障碍底盘上楼梯时，包括如下步骤: 步骤1、底盘接近楼梯； 步骤2、摆动履带组件(100)上摆； 步骤3、驱动力切换、履带运动； 步骤4、车轮上升，履带着地； 步骤5、摆动履带组件(100)接触楼梯； 步骤6、摆动履带组件(100)回正,进入履带爬楼阶段； 步骤7、至楼梯顶端后，摆动履带组件(100)下摆，维持底盘姿态的稳定过度； 步骤8、摆动履带组件(100)的摆动履带(101)下表面回到与固定履带组件(600)的固定履带(610)的下表面平齐的状态； 步骤9、恢复平路工况姿态。
10.根据权利要求1所述的无障碍底盘的运行方法，其特征在于:当无障碍底盘下楼梯时，包括如下步骤:步骤1、底盘接近楼梯； 步骤2、驱动力切换、履带运动； 步骤3、车轮上升，履带着地； 步骤4、摆动履带组件(100)越过楼梯； 步骤5、摆动履带组件(100)下摆，接触到楼梯台阶； 步骤6、摆动履带组件(100)回正,进入履带下楼阶段； 步骤7、至楼梯底部后，摆动履带组件(100)上摆，再次维持底盘姿态的稳定过度； 步骤8、摆动履带组件(100)的摆 动履带(101)的下表面前端与地面全部接触，固定履带组件(600)的固定履带(610)的下表面后端与地面全部接触； 步骤9、恢复平路工况姿态。
【文档编号】B60K7/00GK103448815SQ201310423248
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】王彬, 郑生文, 胡朝辉, 王国春 申请人:湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司