一种可变形平行四边形履带式的地面无人平台的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种可变形平行四边形履带式的地面无人平台，包括车身平台以及对称布置在该车身平台两侧的至少两对可变形履带行走机构，该可变形履带行走机构与车身平台之间通过悬挂系统连接，所述可变形履带行走机构包括在竖直平面上呈平行四边形的驱动机构，以及用于调节该驱动机构平行四边形高度的变形机构。本发明通过驱动轮、导向轮和履带在竖直平面上构成平行四边形的几何形状，利用变形驱动电机控制变形连接杆之间的夹角，进而控制驱动机构平行四边形的几何形状，以获得履带可变形机构的不同运动姿态，通过可变形履带行走机构姿态的变化及其相互组合来适应多种复杂地形，极大地提高了地面无人平台的地形适应性。
【专利说明】
一种可变形平行四边形履带式的地面无人平台
技术领域
[0001]本发明涉及地面无人车辆技术领域，具体涉及一种可变形平行四边形履带式的地面无人平台。
【背景技术】
[0002]地面无人平台具有高机动性、搭载能力强特点，在巡逻侦察、反恐维稳、未爆弹药处理、战场救护、简易爆炸装置探测、探扫雷和后勤保障的等任务上都能发挥巨大的作用。对于地面无人平台来说，良好通过性是最重要的性能之一，尤其是在非结构化环境下作业时，更要求具备良好的灵活性和适应性。由于履带式具有牵引力大、接地比压低、爬坡能力强、转弯半径小等优点，在沙石、泥泞以及崎岖路面上具有较高的通过性，在各类地面无人平台和移动机器人上得到广泛的应用。目前履带系统从结构外形上主要有倒梯形和扁长形结构，倒梯形履带与地面接触面积小，转向摩擦阻力小，易于在平坦路面高速行驶及转向，其机动性能优越，但不利于攀爬较大的陡坡或垂直阶梯墙。扁长型履带与地面接触面积大，底盘重心低，易于在各种复杂的地形环境下行驶和作业，但其灵活性和机动性能不足。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种机动性高，能适应各种复杂的地形，且具有很强的越障、越壕、攀爬能力的可变形平行四边形履带式地面无人平台。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0005]—种可变形平行四边形履带式的地面无人平台，包括车身平台以及对称布置在该车身平台两侧的至少两对可变形履带行走机构，该可变形履带行走机构与车身平台之间通过悬挂系统连接，所述可变形履带行走机构包括在竖直平面上呈平行四边形的驱动机构，以及用于调节该驱动机构平行四边形高度的变形机构。
[0006]进一步地，所述驱动机构包括构成平行四边形四个端点的驱动轮、第一导向轮、第二导向轮和第三导向轮，以及用于依次连接驱动轮、第一导向轮、第二导向轮和第三导向轮的履带，所述驱动轮与第一导向轮、第一导向轮与第二导向轮、第二导向轮与第三导向轮以及第三导向轮与驱动轮之间均通过驱动连接杆铰接。
[0007]优选地，所述驱动轮内设置有行走驱动电机。
[0008]进一步地，所述变形机构包括通过变形驱动电机驱动连接的变形轴，以及分别用于连接该变形轴四侧的驱动连接杆的变形连接杆，该变形连接杆的两端分别与变形轴和驱动连接杆铰接。
[0009]优选地，相邻两个变形连接杆的夹角Θ通过变形驱动电机旋转调节，该夹角Θ的调节范围为30°?150°。
[0010]进一步地，所述悬挂系统包括减震器杆以及套设在该减震器杆上的减震弹簧，该减震器杆的一端通过安装支架与可变形履带行走机构铰接，减震器杆的另一端与车身平台固定连接。
[0011]优选地，所述悬挂系统还包括与可变形履带行走机构和车身平台铰接的横拉杆，用于对可变形履带行走机构与车身平台的横向间距进行限位。
[0012]优选地，所述可变形履带行走机构数量为六个。
[0013]由以上技术方案可知，本发明通过驱动轮、导向轮和履带在竖直平面上构成平行四边形的几何形状，利用变形驱动电机控制变形连接杆之间的夹角，进而控制驱动机构平行四边形的几何形状，以获得履带可变形机构的不同运动姿态，通过可变形履带行走机构姿态的变化及其相互组合来适应多种复杂地形，极大地提高了地面无人平台的地形适应性。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的轴测图；
[0015]图2为本发明的使用状态图，其中夹角Θ等于90°;
[0016]图3为本发明的侧视图；
[0017]图4为本发明中可变形履带行走机构和悬挂系统的装配图；
[0018]图5为本发明中可变形履带行走机构的结构示意图；
[0019]图6为本发明中驱动机构平行四边形调节的原理图。
[0020]图中:10、车身平台，20、可变形履带行走机构，30、悬挂系统，31、减震器杆，32、减震弹簧，33、安装支架，34、横拉杆，40、驱动机构，41、驱动轮，42、第一导向轮，43、第二导向轮，44、第三导向轮，45、履带，46、驱动连接杆，47、行走驱动电机，50、变形机构，51、变形驱动电机，52、变形轴，53、变形连接杆。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
[0022]如图1和3所示，所述地面无人平台包括车身平台10、可变形履带行走机构20和悬挂系统30，其中可变形履带行走机构布置在车身平台的两侧，并通过悬挂系统与车身平台连接，用于带动车身平台移动。
[0023]本实施例中，采用六个可变形履带行走机构，分成三对对称布置在车身平台的两侦U，依次分成前轮、中轮和后轮，每套可变形履带行走机构均由单独的电机驱动行走，车身平台的转向功能依靠其两侧可变形履带行走机构之间的差速控制来实现，从而形成地面无人平台6X6驱动模式。
[0024]如图4和5所示，所述可变形履带行走机构20包括在竖直平面上呈平行四边形的驱动机构40，以及用于调节该驱动机构平行四边形高度的变形机构50。
[0025]所述驱动机构40包括驱动轮41、第一导向轮42、第二导向轮43、第三导向轮44和履带45，其中驱动轮、第一导向轮、第二导向轮和第三导向轮构成平行四边形的四个端点，所述履带45用于依次连接驱动轮、第一导向轮、第二导向轮和第三导向轮，所述驱动轮41内设置有行走驱动电机47，该驱动轮轴连接行走驱动电机的输出轴，行走驱动电机控制驱动轮转动，带动履带的转动，从而实现地面无人平台在地面上的行走。
[0026]所述驱动轮41与第一导向轮42、第一导向轮42与第二导向轮43、第二导向轮43与第三导向轮44以及第三导向轮44与驱动轮41之间均通过驱动连接杆46铰接。
[0027]所述变形机构50包括变形驱动电机51、变形轴52和变形连接杆53，本实施例中示出了四根变形连接杆，四根变形连接杆的一端分别与变形轴52的四侧铰接，四根变形连接杆的另一端分别与四根驱动连接杆46的中点铰接。所述变形轴52与变形驱动电机51的输出轴相连，变形驱动电机转动控制相邻两个变形连接杆之间的夹角Θ，从而改变平行四边形履带的几何形状，获得地面无人平台不同的运动姿态，提高地面无人平台对复杂地形的适应性。相邻两个变形连接杆的夹角Θ通过变形驱动电机旋转调节，该夹角Θ的调节范围为30°?150°，图2示出了夹角Θ在90°的时候，可变形履带行走机构的高度达到最高，地面无人平台的通过性最好。
[0028]如图3和4所示，所述悬挂系统30包括减震器杆31以及套设在该减震器杆上的减震弹簧32，该减震器杆的一端通过安装支架33与变形驱动电机51的机座铰接，减震器杆的另一端与车身平台10固定连接。为了对可变形履带行走机构与车身平台的横向间距进行限位，悬挂系统还包括与可变形履带行走机构和车身平台铰接的横拉杆34。
[0029]图6示出了可变形履带行走机构的变形工作原理，变形驱动电机51的输出轴与变形轴52直接相连，四根变形连接杆53共同铰接在变形轴52上，随着变形驱动电机的旋转可改变相邻变形连接杆之间的夹角Θ，进而改变由驱动轮41、第一导向轮42、第二导向轮43、第三导向轮44和履带45共同构成的平行四边形几何形状。当利用变形驱动电机51控制夹角Θ变成90°时，平行四边形变成是矩形，变形轴52距离地面的高度增大，而变形轴通过悬挂系统30与车身平台相连，随着变形轴距离地面高度的增加，车身平台10的离地间隙也增大，参见图6，从而使得地面无人平台具有良好的通过性。
[0030]本发明利用可变形履带行走机构平行四边形中的一条边触地，使得地面无人平台具有较大的接近角，再通过改变平行四边行的几何形状，可以实现车身平台高度的调节，从而使地面无人平台具有良好的通过性。
[0031]以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种可变形平行四边形履带式的地面无人平台，其特征在于，包括车身平台(10)以及对称布置在该车身平台两侧的至少两对可变形履带行走机构(20)，该可变形履带行走机构与车身平台之间通过悬挂系统(30)连接，所述可变形履带行走机构(20)包括在竖直平面上呈平行四边形的驱动机构(40)，以及用于调节该驱动机构平行四边形高度的变形机构(50)。2.根据权利要求1所述的地面无人平台，其特征在于，所述驱动机构(40)包括构成平行四边形四个端点的驱动轮(41)、第一导向轮(42)、第二导向轮(43)和第三导向轮(44)，以及用于依次连接驱动轮、第一导向轮、第二导向轮和第三导向轮的履带(45)，所述驱动轮与第一导向轮、第一导向轮与第二导向轮、第二导向轮与第三导向轮以及第三导向轮与驱动轮之间均通过驱动连接杆(46)铰接。3.根据权利要求2所述的地面无人平台，其特征在于，所述驱动轮(41)内设置有行走驱动电机(47)。4.根据权利要求2或3所述的地面无人平台，其特征在于，所述变形机构(50)包括通过变形驱动电机(51)驱动连接的变形轴(52)，以及分别用于连接该变形轴四侧的驱动连接杆(46)的变形连接杆(53)，该变形连接杆的两端分别与变形轴和驱动连接杆铰接。5.根据权利要求4所述的地面无人平台，其特征在于，相邻两个变形连接杆(53)的夹角Θ通过变形驱动电机(51)旋转调节，该夹角Θ的调节范围为30°?150°。6.根据权利要求1所述的地面无人平台，其特征在于，所述悬挂系统(30)包括减震器杆(31)以及套设在该减震器杆上的减震弹簧(32)，该减震器杆的一端通过安装支架(33)与可变形履带行走机构(20)铰接，减震器杆的另一端与车身平台(10)固定连接。7.根据权利要求1所述的地面无人平台，其特征在于，所述悬挂系统(30)还包括与可变形履带行走机构和车身平台分别铰接的横拉杆(34)，用于对可变形履带行走机构与车身平台的横向间距进行限位。8.根据权利要求1所述的地面无人平台，其特征在于，所述可变形履带行走机构(20)数量为六个。
【文档编号】B62D55/10GK106005068SQ201610589125
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月24日
【发明人】朱茂飞, 梁华为, 丁骥, 陶翔, 丁袆, 李碧春
【申请人】中国科学院合肥物质科学研究院