行星轮履带复合式行走机构设计的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种行星轮履带复合式行走机构设计，该机构在路况较差的情况下具备良好的环境自适应性和高越障能力。该机构是由行星轮(11)驱动内齿轮(1)运动从而使整车运动的。行星轮(11)则是由单独的电机驱动，驱动轮部分可根据不同的路况变为行星轮系或周转轮系。平坦路面时，太阳轮(8)驱动行星轮(11)，使小车平稳快速行驶。碰到较低障碍物时依靠行星轮(11)改变自身高度，从而提高车体重心完成越障。机构前支撑轴上有控制履带轮保持架(12)即手臂和履带轮(17)自转的齿轮结构，由不同电机驱动，实现手臂摆动与履带自转同轴式转动，在高越障的情况下为车体提供主要支撑。两节式车体的设计，是作为高越障过程中的辅助机构，能防止车体被障碍物卡住的情况。该机构具有结构简单、操作轻便的特点，同时具备较高的行走速度和优异的越障能力。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型采用行星轮系和履带手臂复合、两节式车体的行走机构，具备良好的 高越障能力。 行星轮履带复合式行走机构设计
【背景技术】
[0002] 目前存在的行走机构可分为：轮式、腿式、履带式及复合式。其中，轮式结构具有较 快的行驶速度且结构简单，但其对于环境的适应性差、越障能力低；履带式机构具有较强的 越野能力，但自重过高、能耗大；腿式结构通过腿部姿态调整，能适应多种地形，但其需要大 量的驱动器、制动及转向装置，使系统结构复杂，稳定步态规划和稳定平衡控制难以实现。
【发明内容】
[0003] 本实用新型提出一种在环境较为恶劣的情况下，能够自适应环境变化并且具备强 越障能力的行星轮履带复合式行走机构。该机构融合了轮式、腿式和履带式机构的特点，可 以根据不同的路面状况来改变其运动模式，而且结构简单，操作便捷。在平缓路面轮式结构 能实现较高的行走速度，行星轮结构能辅助越过较低障碍物，履带式结构能辅助越过高障 碍物，车体结构设计能保证该行走机构在越障过程中不会被障碍物卡住。
[0004] 为实现行星轮系在不同路面状况下的变换，太阳轮轴（7)通过轴承安装在车体内 部，在前车身（24)内安装太阳轮轴的驱动装置，太阳轮轴（7)由前车体（24)提供支撑，安 装在车体内部。太阳轮（8)则安装在太阳轮轴（7)在车体外一侧的端部；太阳轮（8)驱动 的行星轮（11)安装在内齿轮轴（4)上，保证了在驱动轮内齿轮（1)被障碍物卡住时行星轮 (11)仍能运动来改变自身高度，从而改变重心位置来实现越障；为实现该机构的基本行驶 运动，内齿轮轴（4)由外部内齿轮保持架（21)来提供支撑，外部内齿轮保持架（21)安装在 前车身（24)外部，保证了行星轮系的运动和驱动轮内齿轮（1)的运动不会产生干涉，使得 该行走机构能实现平稳的行走运动。
[0005] 在越障过程中，可实现履带式手臂前后摆动与履带轮（17)自转共轴线。前支撑 轴（14)位于驱动力电机（27)前方，用轴承固定在前车身（24)上，中间的驱动前支撑轴运 动齿轮（20)和两端履带轮（17)通过键连接安装在轴上，驱动前支撑轴齿轮（20)由单独的 电机驱动，使前支撑轴（13)不受驱动轮内齿轮（1)影响独立运动，使安装在上方的履带轮 (17)转动，从而实现了履带轮（17)自转。中间驱动履带轮保持架齿轮（20)与另一单独电 机驱动的主动齿轮（24)啮合；套筒（18)另一端用销与履带轮保持架（12)连接在一起；当 齿轮（19)被驱动时，套筒（18)旋转带动履带轮保持架（12)运动，实现了履带式手臂的前 后摆动；在遇到直径大于小车驱动轮半径的障碍物时，履带轮保持架（12)向前摆动，支撑 起前车身，靠履带的转动产生摩擦力，帮助前车体先越过障碍物，从而实现了整个高越障的 过程。
[0006] 在进行高越障的过程中，考虑到车体可能出现卡在障碍物上的情形，运用双节式 车体，前车身（24)和后车身（23)是通过中间的万向联轴器（22)连接在一起，当前车身 (24)靠手臂支撑起来时，能使前后车身形成一定的角度，前车身（24)不必受后车身（23)的 束缚，有利于车体越过障碍物；当越过障碍物之后，由于前轮为驱动轮，小车继续往前运动， 后车身（23)便跟着越过障碍向前运动。
[0007] 本实用新型的有益效果是，不仅能在各种不同情况的路面平顺地行驶，还具备高 越障能力，结构简单，能耗较小。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1行走机构总体装配图；
[0009] 图2行走机构驱动轮装配图；
[0010] 图3驱动轮装配草图；
[0011] 图4行走机构履带轮手臂装配图；
[0012] 图5履带轮手臂剖面图；
[0013] 图6行走机构前支撑轴部分；
[0014] 以下是说明书附图中各项内容的具体说明：
[0015] 1.驱动轮内齿轮2.太阳轮用减速腹板式齿轮3.行星架用轴承4.内齿轮轴5.内 齿轮轴保持架用轴承6.连接销7.太阳轮轴8.太阳轮9.太阳轴连接车身用轴承10.行星 架11.行星轮12.履带轮保持架13.前支撑轴14.连接车架轴承15.套筒用轴承16.履 带轮保持架用轴承17.履带轮18.套筒19.驱动履带轮保持架齿轮20.驱动前支撑轴齿轮 21.内齿轮保持架22.万向联轴器23.后车身24.前车身25.主动齿轮26.谐波齿轮减速 器27.电机
【具体实施方式】
[0016] 图3中太阳轮轴（7) -端固定在车体内，车体内的一端还安装有一个减速的从动 腹板式齿轮（2)，由电机和主动齿轮驱动。另一端伸出车体外，安装有驱动车轮运动的太阳 轮（7)。太阳轮轴（7)末端用销连接（6)的方式将太阳轴（7)和内齿轮轴（4)固定在一起。 太阳轮（8)与行星轮（11)啮合，用轴承与行星架（10)组合，再通过轴承（3)固定在内齿轮 轴（4)上。内齿轮以内齿轮轴（4)为中心旋转，内齿轮轴（4)在伸出内齿轮（1)外端有内 齿轮保持架用轴承（5)，使得内齿轮轴（4)和内齿轮保持架（21)相连。从图6中可以看出 内齿轮保持架（21)固定在前车身（24)上，从而保证了在平坦的路面状况下，被驱动的太阳 轮（8)使行星轮（11)转动，驱动小车向前行驶。这种情况下，履带手臂不起作用。
[0017] 当小车遇到直径约为车轮半径的障碍物时，行星轮系变为周转轮系，太阳轮（8) 保持不动的状态，行星轮（11)作周转轮改变车体重心使整个车体越过障碍物。
[0018] 图5中前支撑轴（13)位于图3太阳轮用减速腹板式齿轮⑵前方，由图5中两 轴端连接车架轴承（14)固定在车架上。其中中间的驱动前支撑轴齿轮（20)和两端履带 轮（17)都是通过键连接在前支撑轴（13)上，由单独的电机驱动，使前支撑轴（13)不受驱 动轮内齿轮（1)影响独立转动，则履带轮（17)也随之转动，实现了履带式手臂的履带自转。 履带自转是在小车越障过程中摩擦力的主要来源。驱动履带轮保持架齿轮（19)与图6中 另一单独电机驱动的主动齿轮（25)啮合。从图5中可以看出，套筒（18)另一端用销与履 带轮保持架（12)连接在一起。齿轮（19)被驱动时，套筒（18)旋转带动图5履带轮保持架 (12)运动，实现了履带式手臂的前后摆动。
[0019] 在遇到直径大于小车驱动轮半径的障碍物时，履带轮保持架向前摆动，支撑起前 车身，靠履带的转动产生摩擦力，帮助前车体越过障碍物。从图6中可以看到前车身（24) 和后车身（23)是通过中间的万向联轴器（22)连接在一起的，当前车身（24)靠履带手臂越 过障碍物之后，由于前轮为驱动轮，小车继续往前运动，后车身（23)便跟着越过障碍向前 运动，从而实现了整个高越障的过程。
【权利要求】
1. 一种由行星轮组驱动，履带式手臂辅助越障的两节车体行走机构，其特征在于：该 行走机构为对称式结构，两个驱动行星轮组运动的电力装置相互独立，由太阳轮（8)的转 动通过行星轮（11)驱动内齿轮（1)行走，保证了行星轮组不受其他运动形式影响，在平坦 路面上快速行驶；根据不同的路面状况，行星轮系可变为周转轮系的结构装置，障碍物和地 面摩擦使得内齿轮（5)停止运动，此时行星轮（11)作以太阳轮轴（7)为圆心的周转运动， 改变机构重心，帮助越过障碍物；用于高越障过程的履带式手臂装置，履带轮保持架（12) 能够实现前后360°自由摆动，与地面接触产生作用力支撑起车体，使前后车体形成一定 的角度配合越障；能给上述越障过程中提供主要摩擦力的履带轮（17)的结构装置，履带轮 (17) 上装的履带，在履带轮保持架（12)摆动的同时，履带轮（17)也进行自转，利用履带的 纹路产生摩擦力，进一步给小车提供驱动力。
2. 根据权利要求1所述的行走机构，其特征在于：为实现行星轮系在不同路面状况下 的变换，太阳轮轴（7)通过轴承安装在车体内部，在前车身（24)内安装太阳轮轴的驱动装 置，太阳轮轴（7)由前车身（24)提供支撑，安装在车体内部；太阳轮（8)则安装在太阳轮轴 (7)在车体外一侧的端部；太阳轮（8)驱动的行星轮（11)安装在内齿轮轴（4)上，保证了 在驱动轮内齿轮（1)被障碍物卡住时行星轮（11)仍能运动来改变自身高度，从而改变重心 位置来实现越障；为实现该机构的基本行驶运动，内齿轮轴（4)由外部内齿轮保持架（21) 来提供支撑，外部内齿轮保持架（21)安装在前车身（24)外部，保证了行星轮系的运动和驱 动轮内齿轮（1)的运动不会产生干涉，使得该行走机构能实现平稳的行走运动。
3. 根据权利要求1所述的行走机构，其特征在于：在越障过程中，可实现履带式手臂前 后摆动与履带轮（17)自转共轴线，即对车体产生一定的支撑力，又能与地面形成足够的摩 擦力，帮助车体越障。
4. 根据权利要求3所述的行走结构，其特征在于：前支撑轴（13)位于驱动电机（27) 前方，用轴承固定在前车身（24)上，中间的驱动前支撑轴齿轮（20)和两端履带轮（17)通 过键连接安装在轴上，驱动前支撑轴运动齿轮（20)由单独的电机驱动，使前支撑轴（13)不 受驱动轮影响独立运动，使安装在上方的履带轮（17)转动，从而实现了履带式手臂的履带 自转；中间驱动履带轮保持架齿轮（19)与另一单独电机驱动的主动齿轮（25)啮合；套筒 (18) 另一端用销与履带轮保持架（12)连接在一起；当驱动履带轮保持架齿轮（19)被驱动 时，套筒（18)旋转带动履带轮保持架（12)运动，实现了履带式手臂的前后摆动；在遇到直 径大于小车驱动轮半径的障碍物时，履带轮保持架（12)向前摆动，支撑起前车身（24)，靠 履带的转动产生摩擦力，帮助前车体先越过障碍物，从而实现了整个高越障的过程。
5. 根据权利要求1所述的行走机构，其特征在于：在进行高越障的过程中，考虑到车体 可能出现卡在障碍物上的情形，运用双节式车体，前车身（24)和后车身（23)是通过中间的 万向联轴器（22)连接在一起，当前车身（24)靠手臂支撑起来时，能使前后车身形成一定的 角度，前车身（24)不必受后车身（23)的束缚，有利于车体越过障碍物；当越过障碍物之后， 由于前轮为驱动轮，小车继续往前运动，后车身（23)便跟着越过障碍向前运动。
6. 根据权利要求1所述的行走机构，其特征在于：不仅能实现较高的行走速度，自适应 环境的变化，还能越过较高的障碍物。
【文档编号】B62D57/028GK203864836SQ201420264815
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】郑嫦娥, 刘博平, 雷宁, 徐凯 申请人:北京林业大学