一种行走机构、履带式行走系统及移动机械的制作方法

本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种行走机构、履带式行走系统及移动机械。

背景技术

现有的车体在高速运动过程中碰到障碍物时，车体与障碍物碰触产生的力反馈到车体，使得高速运动的车体被迫停止移动，难以翻越障碍。同时碰触产生的力和震动对车体、车轮系统产生冲击，影响其工作状态和工作寿命。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的第一个目的为提供一种行走机构；本发明的第二个目的为提供一种使用上述行走机构的履带式行走系统；本发明的第三个目的为提供一种移动机械，使用上述行走机构或履带式行走机构。本发明提供的行走机构、履带式行走系统及行走机械，通过设置辅助轮、安装架、张紧组件，在遇到阻碍或斜坡时，能够产生上抬的趋势，使车体顺利越障。

本发明提供的技术方案如下：

一种行走机构，包括引导轮、第一承重轮，还设有辅助轮，安装架、张紧组件，所述引导轮及所述辅助轮分别可旋转地安装在所述安装架上，所述引导轮位于所述第一承重轮前进方向的斜上方，所述辅助轮位于所述引导轮与所述第一承重轮之间，所述张紧组件的两端分别与所述安装架和所述第一承重轮相连。

优选地，还设有第一承重轮支架，所述第一承重轮可旋转地安装在所述第一承重轮支架上，所述张紧组件的两端分别与所述安装架和所述第一承重轮支架相连。

优选地，设有2-8个第一承重轮，多个所述第一承重轮分别可旋转地安装在所述第一承重轮支架上。

优选地，所述引导轮与所述辅助轮分别安装在所述安装架的两端，所述安装架与所述张紧组件相连处位于所述引导轮与所述安装架之间。

优选地，所述安装架设有第一安装轴、第二安装轴、第三安装轴，所述引导轮套设于所述第一安装轴，所述辅助轮套设于所述第二安装轴，所述第三安装轴位于所述第一安装轴与所述第二安装轴之间，所述张紧组件与所述第三安装轴固定连接。

一种履带式行走系统，包括上述任一项所述的行走机构，还包括绕设在所述行走机构外侧的履带，以及驱动所述履带运转的驱动轮、承托所述履带的托带轮。

优选地，所述引导轮的顶端在竖直方向的高度，高于所述驱动轮的顶端在竖直方向的高度。

优选地，还包括第二承重轮组件，所述第二承重轮组件包括第二承重轮支架，以及可旋转的安装在所述第二承重轮支架的第二承重轮。

优选地，所述第一承重轮支架和所述第二承重轮支架分别设有缓冲机构。

一种行走机械，包括车体，还包括上述任一项所述的行走机构，或上述任一项所述的履带式行走系统。

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种行走机构，包括引导轮、第一承重轮，还设有辅助轮，安装架、张紧组件，所述引导轮及所述辅助轮分别可旋转地安装在所述安装架上，所述引导轮位于所述第一承重轮前进方向的斜上方，所述辅助轮位于所述引导轮与所述第一承重轮之间，所述张紧组件的两端分别与所述安装架和所述第一承重轮相连。本发明通过在引导轮与第一承重轮之间增设辅助轮，并通过安装架和张紧组件将引导轮、辅助轮、第一承重轮连接，形成引导轮、辅助轮与第一承重轮的联动结构，并在承重轮前进方向的前方，形成引导轮-辅助轮-第一承重轮的结构，三个轮子的外侧位于一条曲线(或一条近似曲线的折线)上，可以在遇到障碍物时引导装配有本发明提供的行走机构的移动机械向上运动，顺利爬坡翻越障碍物。则装配有本发明提供的行走机构的移动机械在高速运动过程中遭遇障碍物时，引导轮-辅助轮-第一承重轮的结构，可以将高速运动的动能，转换为移动机械向上运动的动能，引导移动机械沿障碍物向上运动，直至翻越障碍物继续前进。

本发明还提供一种履带式行走机构，包括上述任一项所述的行走机构，还包括绕设在所述行走机构外侧的履带，以及驱动所述履带运转的驱动轮、承托所述履带的托带轮。使用本发明提供的行走机构，配合必要的驱动轮、托带轮及履带，可以组成履带式行走系统。由于引导轮与第一承重轮之间存在辅助轮对履带进行支撑，使得履带发生柔性形变的变形空间减小，防止机器人行走机构在跨越障碍物时，采用铰链连接的履带柔性形变导致的与承重轮、机架结构发生干涉等故障的发生，从而保证机器人平稳越障。

本发明还提供一种行走机械，包括车体，还包括上述任一项所述的行走机构，或上述任一项所述的履带式行走系统。当使用本发明提供的行走机构与车体连接时，该行走机械可以是汽车、摩托车或其他由车轮带动的行走机械，可以利用引导轮-辅助轮-第一承重轮的结构，将行走机械在水平方向的高速动能转换为沿障碍物外壁向上运动的动能，顺利越过障碍。当使用本发明提供的履带式行走系统与车体连接时，该行走机械可以是履带式机器人或其他履带式机械，通过引导轮-辅助轮-第一承重轮的结构支撑履带，防止履带发生柔性变形，同时也能够将行走机械在水平方向的高速动能转换为沿障碍物外壁向上运动的动能，顺利翻越障碍。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中履带式行走系统的立体示意图(与车体相连)；

图2为本发明实施例中履带式行走系统的侧面示意图(与车体相连)；

图3为本发明实施例中行走机构的部分放大示意图；

图4为本发明实施例中行走机构中安装架的结构示意图；

图5为本发明实施例中行走机械越平路障碍工作状态示意图；

图6为本发明实施例中行走机械越垂直障碍工作状态示。

附图标记：1-引导轮；2-第一承重轮；21-第一承重轮支架；3-辅助轮；4-安装架；41-第一安装轴；42-第二安装轴；43-第三安装轴；5-张紧组件；6-第二承重轮组件；61-第二承重轮支架；62-第二承重轮。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

请如图1至图6所示，本发明实施例提供一种行走机构，包括引导轮1、第一承重轮2，还设有辅助轮3，安装架4、张紧组件5，所述引导轮1及所述辅助轮3分别可旋转地安装在所述安装架4上，所述引导轮1位于所述第一承重轮2前进方向的斜上方，所述辅助轮3位于所述引导轮1与所述第一承重轮2之间，所述张紧组件5的两端分别与所述安装架4和所述第一承重轮2相连。

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种行走机构，包括引导轮1、第一承重轮2，还设有辅助轮3，安装架4、张紧组件5，所述引导轮1及所述辅助轮3分别可旋转地安装在所述安装架4上，所述引导轮1位于所述第一承重轮2前进方向的斜上方，所述辅助轮3位于所述引导轮1与所述第一承重轮2之间，所述张紧组件5的两端分别与所述安装架4和所述第一承重轮2相连。本发明通过在引导轮1与第一承重轮2之间增设辅助轮3，并通过安装架4和张紧组件5将引导轮1、辅助轮3、第一承重轮2连接，形成引导轮1、辅助轮3与第一承重轮2的联动结构，并在承重轮前进方向的前方，形成引导轮1-辅助轮3-第一承重轮2的结构，三个轮子的外侧位于一条曲线(或一条近似曲线的折线)上，可以在遇到障碍物时引导装配有本发明提供的行走机构的移动机械向上运动，顺利爬坡翻越障碍物。则装配有本发明提供的行走机构的移动机械在高速运动过程中遭遇障碍物时，引导轮1-辅助轮3-第一承重轮2的结构，可以将高速运动的动能，转换为移动机械向上运动的动能，引导移动机械沿障碍物向上运动，直至翻越障碍物继续前进。

具体而言，当装配有本发明提供的行走机构的通过平路障碍物(较低矮的障碍物)时，障碍物首先与辅助轮3接触，继续前行时，辅助轮3受到障碍物对它的反作用力，将带动安装架4做逆时针旋转，而此时，在张紧组件5的限位作用下，安装架4只能做小角度的逆时针旋转，安装架4的位置变化小，则辅助轮3的位置变化也较小，本发明提供的行走机构继续前进，在辅助轮3的指引下，第一承重轮2顺利越过平路障碍物。

当机器人通过垂直障碍物(等于或高于引导轮1的障碍物)时，障碍物首先与引导轮1接触，当本发明提供的行走机构继续前行时，引导轮1受到垂直障碍物对它的反作用力，将带动安装架4的连接点做顺时针旋转，而此时，由于张紧组件5的作用，使安装架4与张紧组件5的连接位点位置变化小，则障碍物给予引导轮1的反作用力，将使引导轮1产生向上的作用力，将带动车体产生向上抬起的运动趋势，且在向上抬起爬上垂直障碍物的过程中，辅助轮3、第一承重轮2依次接触垂直障碍物，从而使装配有本发明提供的行走机构的移动机械能以较高速度顺利的行驶过垂直障碍。

优选地，还设有第一承重轮支架21，所述第一承重轮2可旋转地安装在所述第一承重轮支架21上，所述张紧组件5的两端分别与所述安装架4和所述第一承重轮支架21相连。

优选设置第一承重轮支架21，用于安装第一承重轮2，并将张紧组件5的两端分别与所述安装架4和所述第一承重轮支架21相连。使用第一承重轮支架21，更加便于张紧组件5的安装以及位置的确定。第一承重轮支架21可以使用弧线型或s形或其他弯曲的形状，便于与第一承重轮2、张紧组件5进行组装，在需要与移动机械的车体连接时，也可将连接位点设置在第一承重轮支架21上，不会发生干涉。

优选地，设有2-8个第一承重轮2，多个所述第一承重轮2分别可旋转地安装在所述第一承重轮支架21上。

优选设置2-8个第一承重轮2，多个所述第一承重轮2分别可旋转地安装在所述第一承重轮支架21上。设置2个第一承重轮2时，可以将第一承重轮2分别设置在第一承重轮支架21在前进方向的前后两侧；当设置4个、6个第一承重轮2时，可以两个或三个组合的方式，成对或三个一排，分别设置在第一承重轮支架21的前进方向的前后两侧。也可通过设置支架等方式，沿第一承重轮支架21在前进方向的前后两侧设置多排第一承重轮2。

优选地，所述引导轮1与所述辅助轮3分别安装在所述安装架4的两端，所述安装架4与所述张紧组件5相连处位于所述引导轮1与所述安装架4之间。

优选所述引导轮1与所述辅助轮3分别安装在所述安装架4的两端，所述安装架4与所述张紧组件5相连处位于所述引导轮1与所述安装架4之间。以保证张紧组件5对安装架4的限位作用。优选张紧组件5为弹性张紧装置。例如弹簧。

优选地，所述安装架4设有第一安装轴41、第二安装轴42、第三安装轴43，所述引导轮1套设于所述第一安装轴41，所述辅助轮3套设于所述第二安装轴42，所述第三安装轴43位于所述第一安装轴41与所述第二安装轴42之间，所述张紧组件5与所述第三安装轴43固定连接。

优选通过设置第一安装轴41、第二安装轴42、第三安装轴43，分别用于安装引导轮1、辅助轮3、张紧组件5，便于拆装。

一种履带式行走系统，包括上述任一项所述的行走机构，还包括绕设在所述行走机构外侧的履带，以及驱动所述履带运转的驱动轮、承托所述履带的托带轮。

本发明还提供一种履带式行走系统，包括上述任一项所述的行走机构，还包括绕设在所述行走机构外侧的履带，以及驱动所述履带运转的驱动轮、承托所述履带的托带轮。使用本发明提供的行走机构，配合必要的驱动轮、托带轮及履带，可以组成履带式行走系统。由于引导轮1与第一承重轮2之间存在辅助轮3对履带进行支撑，使得履带发生柔性形变的变形空间减小，防止机器人行走机构在跨越障碍物时，采用铰链连接的履带柔性形变导致的与承重轮、机架结构发生干涉等故障的发生，从而保证机器人平稳越障。

当装配有本发明提供的履带式行走系统的移动机械遇到平路障碍物时，在张紧组件5的作用下安装架4的位置变化小，使得辅助轮3的位置也小，则辅助轮3可以压住履带，防止履带进一步变形。在遇到垂直障碍物时，障碍物给予引导轮1的反作用力，将使引导轮1产生向上的作用力，将装配有本发明提供的履带式行走系统的移动机械产生向上抬起的运动趋势，从而使该移动机械能以较高速度顺利的行驶过垂直障碍。

优选地，所述引导轮1的顶端在竖直方向的高度，高于所述驱动轮的顶端在竖直方向的高度。

作为优选，设置所述引导轮1的顶端在竖直方向的高度，高于所述驱动轮的顶端在竖直方向的高度。引导轮1的顶端在竖直方向的高度，高于所述驱动轮的顶端在竖直方向的高度，使得围绕引导轮1与驱动轮的履带呈现引导轮1一侧较高，而驱动轮一侧较矮的结构。而本发明提供的履带式行走系统的行进方向是由驱动轮向引导轮1的方向，则本发明提供的履带式行走系统在行进方向前方的履带呈现翘起的形状，更有利于翻越障碍物。

引导轮1的顶端在竖直方向的高度，是指引导轮1的轮子外径最高点的高度。同样的，驱动轮的顶端在竖直方向的高度，是指驱动轮的轮子外径最高点的高度。而根据引导轮1、驱动轮的尺寸不同，二者的圆心可能在一条水平线上，也可能存在高度差。

优选地，还包括第二承重轮组件6，所述第二承重轮组件包括第二承重轮支架61，以及可旋转的安装在所述第二承重轮支架61的第二承重轮62。

优选地，所述第一承重轮支架21和所述第二承重轮支架61分别设有缓冲机构。

作为优选，还包括第二承重轮组件6，所述第二承重轮组件包括第二承重轮支架61，以及可旋转的安装在所述第二承重轮支架61的第二承重轮62。更优选设置多组第二承重轮组件6，共同支持履带式行走系统的运行。优选所述第一承重轮支架21和所述第二承重轮支架61分别设有缓冲机构，用于缓冲路面起伏带来的震动。通常第一承重轮2、第二承重轮62分别在第一承重轮支架21和所述第二承重轮支架61处与车体连接，同时缓冲机构也连接车体与第一承重轮2或第二承重轮62，结构稳固，并能避免震动传递到车体。作为优选，将安装架4与装配有该履带式行走系统车体固的车体固定连接，使得安装架4保持与车体相对位置的稳定，以保持辅助轮3与履带相对位置的稳定，从而稳定维持其减小履带变形的作用。

一种行走机械，包括车体，还包括上述任一项所述的行走机构，或上述任一项所述的履带式行走系统。

本发明还提供一种行走机械，包括车体，还包括上述任一项所述的行走机构，或上述任一项所述的履带式行走系统。当使用本发明提供的行走机构与车体连接时，该行走机械可以是汽车、摩托车或其他由车轮带动的行走机械，可以利用引导轮1-辅助轮3-第一承重轮2的结构将行走机械在水平方向的高速动能转换为沿障碍物外壁向上运动的动能，顺利越过障碍。当使用本发明提供的履带式行走系统与车体连接时，该行走机械可以是履带式机器人或其他履带式机械，通过引导轮1-辅助轮3-第一承重轮2的结构支撑履带，防止履带发生柔性变形，同时也能够将行走机械在水平方向的高速动能转换为沿障碍物外壁向上运动的动能，顺利翻越障碍。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。