本發(fā)明涉及一種能夠適用于翻越障礙物以及復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中的行走機(jī)構(gòu)，尤其涉及一種全地形復(fù)合行走機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

圓形車輪雖然有機(jī)動、靈活和所需要的驅(qū)動力小等優(yōu)點，但也會存在一些問題，如接觸面小，接觸壓力大，越障能力差等。在面對復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境時，如積雪較深的地面，極其松軟的土壤、沙漠，雜草較高的草原等地形，圓形車輪容易陷落，并造成打滑而無法行走；而對于有凸起的障礙，如巖石，圓形車輪也會無法通行；而在結(jié)構(gòu)化環(huán)境中，圓形車輪往往也無法越過如臺階(樓梯)等障礙物。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種全地形復(fù)合行走機(jī)構(gòu)，本行走機(jī)構(gòu)不但能夠適應(yīng)復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化地形，而且能夠翻越覺有一定高度的臺階和陡坡，具有全地形行走和極強(qiáng)的越障能力。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種全地形復(fù)合行走機(jī)構(gòu)，包括履帶以及設(shè)置在履帶中部的主動輪，本行走機(jī)構(gòu)還包括如下組成部分：

一個驅(qū)動輪，設(shè)置在所述履帶的一個角處并與所述履帶嚙合，所述主動輪通過鏈條與驅(qū)動輪相連并帶動驅(qū)動輪動作；

至少兩個從動輪，分別設(shè)置在所述履帶的其他對應(yīng)的角處；

支架，與所述主動輪同軸設(shè)置，并用于限定所述驅(qū)動輪和從動輪的位置；

所述主動輪與驅(qū)動輪彼此配合，使本行走機(jī)構(gòu)在工作時處于如下兩種工作狀態(tài)：

自轉(zhuǎn)狀態(tài)，即主動輪通過鏈條帶動驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動，驅(qū)動輪在繞其自身中心轉(zhuǎn)動的同時驅(qū)動履帶繞主動輪的中心轉(zhuǎn)動，整個行走機(jī)構(gòu)正常前行的狀態(tài)；

公轉(zhuǎn)狀態(tài)，即當(dāng)碰到障礙物或因地形所困而使得所述履帶無法行走，或驅(qū)動輪制動時，此時履帶和驅(qū)動輪構(gòu)成一個整體而不能動作，主動輪驅(qū)動整個行走機(jī)構(gòu)繞主動輪的中心做整體翻轉(zhuǎn)并越過障礙物，越過障礙物后的整個行走機(jī)構(gòu)恢復(fù)到自轉(zhuǎn)狀態(tài)。

所述履帶為三角形履帶，所述從動輪設(shè)置為兩個。

優(yōu)選的，設(shè)主動輪的鏈傳動齒數(shù)為Z1，驅(qū)動輪的鏈傳動齒數(shù)為Z2，主動輪的中心與三角形履帶任一角轉(zhuǎn)動方向切線之間的間距為L1，驅(qū)動輪的中心與驅(qū)動輪所在角的轉(zhuǎn)動方向切線之間的間距為L2，則本行走機(jī)構(gòu)滿足如下公式：(Z2/Z1)＜(L2/L1)。

優(yōu)選的，本行走機(jī)構(gòu)還包括車架連接桿，所述車架連接桿與行走機(jī)構(gòu)相連接的一端設(shè)置在所述主動輪的轉(zhuǎn)軸上；本行走機(jī)構(gòu)還設(shè)置有公轉(zhuǎn)制動輔助裝置以及自轉(zhuǎn)制動輔助裝置，所述公轉(zhuǎn)制動輔助裝置用于使所述支架與車架連接桿保持相對靜止的狀態(tài)，所述自轉(zhuǎn)制動輔助裝置用于使支架與驅(qū)動輪保持相對靜止的狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述公轉(zhuǎn)制動輔助裝置包括用于鉗制支架和車架連接桿的公轉(zhuǎn)碟剎片以及公轉(zhuǎn)液壓碟剎泵；所述自轉(zhuǎn)制動輔助裝置用于鉗制支架和驅(qū)動輪的自轉(zhuǎn)碟剎片以及自轉(zhuǎn)液壓碟剎泵。

優(yōu)選的，本行走機(jī)構(gòu)還包括與支架固定連接的負(fù)重輪裝置，所述負(fù)重輪裝置中的負(fù)重輪向外壓迫所述三角形履帶，使得所述三角形履帶向外凸出。

優(yōu)選的，所述負(fù)重輪裝置設(shè)置為與三角形輪履帶的三邊相對應(yīng)的三個；每一個所述負(fù)重輪裝置均包括連接架、兩個支腿和兩個負(fù)重輪，所述連接架與支架相連接，兩個支腿對稱分布在連接架的兩端，且所述支腿與所述連接架鉸接在一起；每一支腿的下端分別與相對應(yīng)的負(fù)重輪相連接，兩支腿的上端通過用于減振的彈性連接機(jī)構(gòu)鉸接在一起。

優(yōu)選的，所述支架整體成板狀結(jié)構(gòu)，板狀的支架自主動輪處向三角形履帶的三個角處延伸并形成三叉式支撐結(jié)構(gòu)，所述支架的每一叉分別與相對應(yīng)的驅(qū)動輪或從動輪的轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地連接在一起。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)本發(fā)明中的主動輪通過鏈條與驅(qū)動輪連接在一起，也即主動輪與驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動方向相同，又由于驅(qū)動輪與三角形履帶彼此嚙合且同向轉(zhuǎn)動，因此主動輪與履帶的轉(zhuǎn)動方向也相同，則當(dāng)三角形履帶在行走過程中碰到障礙物時，不會發(fā)生因傳動系統(tǒng)而產(chǎn)生的倒轉(zhuǎn)回退現(xiàn)象，保證了行走機(jī)構(gòu)前進(jìn)方向的穩(wěn)定性和可靠性。

2)本行走機(jī)構(gòu)中的主動輪與驅(qū)動輪彼此配合產(chǎn)生公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)兩種工作狀態(tài)。所謂自轉(zhuǎn)，即正常行走狀態(tài)，此時動輪通過鏈條帶動驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動，驅(qū)動輪驅(qū)動履帶隨之轉(zhuǎn)動，整個行走機(jī)構(gòu)處于正常前行的狀態(tài)。所謂公轉(zhuǎn)，即本行走機(jī)構(gòu)行駛在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中，或者需要翻越臺階等具有一定高度的障礙物時而采用的行走狀態(tài)，此時履帶在地形或者障礙物的影響下而使得所述三角形履帶無法行走時，由于三角形履帶與驅(qū)動輪互相嚙合在一起，因此此時三角形履帶和驅(qū)動輪連接成一個整體而不能動作，則主動輪在電機(jī)的作用下驅(qū)動三角形履帶和驅(qū)動輪所構(gòu)成的整體做整體翻轉(zhuǎn)并越過障礙物或翻過所處不利地面，越過障礙物后的整個行走機(jī)構(gòu)恢復(fù)到自轉(zhuǎn)狀態(tài)。

由上述可知，本發(fā)明中的行走機(jī)構(gòu)不但具備在常規(guī)地面上高速機(jī)動、快速行駛的能力，同時也具備了在復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化地形中行駛的能力，并可較為輕松的翻越巖石、臺階等圓形車輪難以逾越的障礙，也突破了現(xiàn)有履帶行走機(jī)構(gòu)的越障能力，具有極強(qiáng)的全地形行駛能力。

3)本發(fā)明中的行走機(jī)構(gòu)對主動輪和驅(qū)動輪的關(guān)系做了限定，即設(shè)主動輪的鏈傳動齒數(shù)為Z1，驅(qū)動輪的鏈傳動齒數(shù)為Z2，主動輪的中心與三角形履帶任一角轉(zhuǎn)動方向切線之間的間距為L1，驅(qū)動輪的中心與驅(qū)動輪所在角的轉(zhuǎn)動方向切線之間的間距為L2，則本行走機(jī)構(gòu)滿足如下公式：(Z2/Z1)＜(L2/L1)。當(dāng)本行走機(jī)構(gòu)滿足上述公式時，主動輪能夠提供足夠強(qiáng)大的扭矩來帶動由三角形履帶和驅(qū)動輪所構(gòu)成的整體做整體翻轉(zhuǎn)，從而確保了本行走機(jī)構(gòu)能夠在復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化地形中進(jìn)行行駛，或者本行走機(jī)構(gòu)能夠翻越覺有較高高度的障礙物。

4)本發(fā)明中的行走機(jī)構(gòu)設(shè)置有公轉(zhuǎn)制動輔助裝置和自轉(zhuǎn)制動輔助裝置。

所述公轉(zhuǎn)制動輔助裝置包括用于鉗制支架和車架連接桿的公轉(zhuǎn)碟剎片以及公轉(zhuǎn)液壓碟剎泵，所述公轉(zhuǎn)碟剎片與所述支架固定聯(lián)接，當(dāng)公轉(zhuǎn)液壓碟剎泵工作時，公轉(zhuǎn)液壓碟剎泵上的制動塊與公轉(zhuǎn)碟剎片彼此配合，使支架和車架連接桿被緊緊地鉗制固定在一起，此時支架相對于車架連接桿不運動(即支架與車架連接桿相對靜止)，由此實現(xiàn)了公轉(zhuǎn)制動。在公轉(zhuǎn)制動的情況下，作為驅(qū)動源的電機(jī)仍然運轉(zhuǎn)，此時主動輪仍然在帶動驅(qū)動輪和履帶轉(zhuǎn)動，此時整個三角履帶輪只能自轉(zhuǎn)，即驅(qū)動輪在其位置不發(fā)生變化的同時與履帶共同轉(zhuǎn)動，則本行走機(jī)構(gòu)可以實現(xiàn)接近于輪式車輛的高速機(jī)動且靈活方便的運動方式。

所述自轉(zhuǎn)制動輔助裝置用于鉗制支架和驅(qū)動輪的自轉(zhuǎn)碟剎片以及自轉(zhuǎn)液壓碟剎泵，所述自轉(zhuǎn)碟剎片與驅(qū)動輪固定聯(lián)接，當(dāng)自轉(zhuǎn)液壓碟剎泵工作時，自轉(zhuǎn)液壓碟剎泵上的制動塊與自轉(zhuǎn)碟剎片彼此配合，使支架和驅(qū)動輪緊緊地鉗制固定在一起，此時驅(qū)動輪相對于支架不旋轉(zhuǎn)(即驅(qū)動輪與支架相對靜止)，由此實現(xiàn)了自轉(zhuǎn)制動。在自轉(zhuǎn)制動的情況下，電機(jī)仍然運轉(zhuǎn)，由于支架和驅(qū)動輪固定在一起，則主動輪將在電機(jī)的作用下驅(qū)動支架和驅(qū)動輪一起轉(zhuǎn)動，此時整個三角履帶輪只能公轉(zhuǎn)，即驅(qū)動輪與履帶同時繞主動輪的中心同步轉(zhuǎn)動，則本行走機(jī)構(gòu)可以實現(xiàn)在濕滑、泥濘路面或有障礙物的情況下翻滾前進(jìn)，有效地防止了履帶打滑，極大地提高了履帶輪的路面適應(yīng)能力。

5)本行走機(jī)構(gòu)中的履帶在負(fù)重輪的作用下向外凸出，則具有如下優(yōu)點：

當(dāng)履帶輪行走在堅實平鋪的路面上時，由于路面在行走機(jī)構(gòu)的壓迫下不會變形，因此履帶與路面的接觸面積較小，從而履帶與路面的摩擦力也較小，故此時行走機(jī)構(gòu)可以達(dá)到較高的運行速度。

當(dāng)履帶輪行走在松軟的土壤或沙地上時，由于土壤或沙地較為松軟，因此行走機(jī)構(gòu)的履帶將陷入到土壤或沙地中，此時履帶與地面的接觸面積較大，從而履帶與地面的摩擦力也增大，有利于履帶輪在土壤或沙地中安然快遞的行駛。

附圖說明

圖1、2、3均為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為履帶輪的三角尖處于向下狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記的含義如下：

10-行走機(jī)構(gòu) 11-主動輪 111-公轉(zhuǎn)碟剎片

112-公轉(zhuǎn)液壓碟剎泵 12-驅(qū)動輪 121-自轉(zhuǎn)碟剎片

122-自轉(zhuǎn)液壓碟剎泵 13-從動輪 14-支架

15-履帶 16-負(fù)重輪裝置 161-連接架 162-支腿

163-負(fù)重輪 164-彈性連接裝置 17-鏈條 20-車架連接桿

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1、2所示，一種全地形復(fù)合行走機(jī)構(gòu)，包括如下組成部分：

一個主動輪11，設(shè)置在三角形履帶15的中心處，所述主動輪11與作為驅(qū)動源的電機(jī)相連，并在電機(jī)的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動。

一個驅(qū)動輪12，設(shè)置在所述三角形履帶15的一個角處并與所述三角形履帶15嚙合，所述主動輪11通過鏈條17與驅(qū)動輪12相連并帶動驅(qū)動輪12動作。

兩個從動輪13，分別設(shè)置在所述三角形履帶15的其他兩個角處。

一條履帶15，所述履帶15呈三角形，三角形履帶旋繞在驅(qū)動輪12和兩個從動輪13的外部。

一個支架14，與所述主動輪11同軸設(shè)置，并用于限定所述驅(qū)動輪12和從動輪13的位置。所述支架14整體成板狀結(jié)構(gòu)，板狀的支架14自主動輪11處向三角形履帶15的三個角處延伸并形成三叉式支撐結(jié)構(gòu)，所述支架14的每一叉分別與相對應(yīng)的驅(qū)動輪12或從動輪13的轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地連接在一起。所述支架14上設(shè)置用于減重的長條狀孔。

一個車架連接桿20，所述車架連接桿20與行走機(jī)構(gòu)相連接的一端設(shè)置在所述主動輪11的轉(zhuǎn)軸上。

本行走機(jī)構(gòu)還包括與支架14固定連接的負(fù)重輪裝置16，所述負(fù)重輪裝置16中的負(fù)重輪163向外壓迫所述三角形履帶15，使得所述三角形履帶15向外凸出。所述負(fù)重輪裝置16設(shè)置為與三角形輪履帶15的三邊相對應(yīng)的三個；每一個所述負(fù)重輪裝置16均包括連接架161、兩個支腿162和兩個負(fù)重輪163，所述連接架161與支架14相連接，兩個支腿162對稱分布在連接架161的兩端，且所述支腿162與所述連接架161鉸接在一起；每一支腿162的下端分別與相對應(yīng)的負(fù)重輪163相連接，兩支腿162的上端通過用于減振的彈性連接機(jī)構(gòu)164連接在一起。

如圖1、2所示，本行走機(jī)構(gòu)還設(shè)置有公轉(zhuǎn)制動輔助裝置以及自轉(zhuǎn)制動輔助裝置，所述公轉(zhuǎn)制動輔助裝置用于使所述支架14與車架連接桿20保持相對靜止的狀態(tài)，所述自轉(zhuǎn)制動輔助裝置用于使支架14與驅(qū)動輪12保持相對靜止的狀態(tài)。所述公轉(zhuǎn)制動輔助裝置包括用于鉗制支架14和車架連接桿20的公轉(zhuǎn)碟剎片111以及公轉(zhuǎn)液壓碟剎泵112；所述自轉(zhuǎn)制動輔助裝置用于鉗制支架14和驅(qū)動輪12的自轉(zhuǎn)碟剎片121以及自轉(zhuǎn)液壓碟剎泵122。

如圖3所示，設(shè)主動輪11的鏈傳動齒數(shù)為Z1，驅(qū)動輪12的鏈傳動齒數(shù)為Z2，主動輪11的中心與三角形履帶15任一角轉(zhuǎn)動方向切線之間的間距為L1，驅(qū)動輪12的中心與驅(qū)動輪12所在角的轉(zhuǎn)動方向切線之間的間距為L2，則本行走機(jī)構(gòu)滿足如下公式：(Z2/Z1)＜(L2/L1)。

下面結(jié)合附圖對本行走機(jī)構(gòu)的工作過程做詳細(xì)說明。

公轉(zhuǎn)狀態(tài)：適用于松軟的土壤、沙漠等其他復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境，以及有較大較高障礙物的地形。此時自轉(zhuǎn)液壓碟剎泵122處于工作狀態(tài)，自轉(zhuǎn)液壓碟剎泵122上的制動塊與自轉(zhuǎn)碟剎片121彼此配合，使三叉式支架14和驅(qū)動輪12二者緊緊地聯(lián)接固定在一起，此時驅(qū)動輪12相對于支架14不旋轉(zhuǎn)，即驅(qū)動輪12與支架14彼此固接而處于相對靜止的狀態(tài)，由此實現(xiàn)了自轉(zhuǎn)制動。在自轉(zhuǎn)制動的情況下，電機(jī)仍然運轉(zhuǎn)，由于支架14和驅(qū)動輪12固定在一起，則主動輪11將在電機(jī)的作用下驅(qū)動支架14和驅(qū)動輪12一起轉(zhuǎn)動，即此時驅(qū)動輪12并不繞其自身中心轉(zhuǎn)動，而是與支架14以及履帶15一起繞主動輪11的中心同步轉(zhuǎn)動，也即作為行走機(jī)構(gòu)的整個三角履帶輪都繞著主動輪11的中心轉(zhuǎn)動，則本行走機(jī)構(gòu)可以實現(xiàn)在濕滑、泥濘路面或有障礙物的情況下翻滾前進(jìn)，有效地防止了履帶打滑，極大地提高了履帶輪的路面適應(yīng)能力。

自轉(zhuǎn)狀態(tài)：適用于堅實的鋪裝路面，或者較為堅硬的地面。自轉(zhuǎn)狀態(tài)時，公轉(zhuǎn)液壓碟剎泵112處于工作狀態(tài)，公轉(zhuǎn)液壓碟剎泵112上的制動塊與公轉(zhuǎn)碟剎片111彼此配合，使三叉式支架14和車架連接桿20緊緊地聯(lián)接固定在一起，此時支架14相對于車架連接桿20不運動，即支架14與車架連接桿20緊固在一起而相對靜止，由此實現(xiàn)了公轉(zhuǎn)制動。在公轉(zhuǎn)制動的情況下，作為驅(qū)動源的電機(jī)仍然運轉(zhuǎn)，此時主動輪11通過鏈條17帶動驅(qū)動輪12轉(zhuǎn)動，驅(qū)動輪12隨之驅(qū)動履帶15轉(zhuǎn)動，此時作為行走機(jī)構(gòu)的整個三角履帶輪只能自轉(zhuǎn)，即驅(qū)動輪12保持在原位并繞自身中心轉(zhuǎn)動，與此同時，履帶15繞主動輪11的中心轉(zhuǎn)動，則本行走機(jī)構(gòu)通過履帶15的轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)了較高速度的行駛。

需要特別指出的是，若履帶輪首先在公轉(zhuǎn)狀態(tài)下，使自轉(zhuǎn)液壓碟剎泵122處于工作狀態(tài)，由電機(jī)通過主動輪11驅(qū)動整個履帶輪(即整個行走機(jī)構(gòu)10)轉(zhuǎn)動而達(dá)到履帶輪的三角尖部與地面接觸時，然后自轉(zhuǎn)液壓碟剎泵122退出工作，公轉(zhuǎn)液壓碟剎泵112轉(zhuǎn)而處于工作狀態(tài)，則此時履帶輪可以實現(xiàn)履帶輪三角尖部向下的自轉(zhuǎn)狀態(tài)，由于進(jìn)一步減少了履帶15與地面的接觸面積，從而可以獲得接近于輪式車輛的高速機(jī)動且靈活方便的運動方式。

當(dāng)自轉(zhuǎn)液壓碟剎泵122和公轉(zhuǎn)液壓碟剎泵112同事處于工作狀態(tài)時，整個履帶輪停止運行，處于靜止或剎車狀態(tài)。

如圖3所示，所述驅(qū)動輪12即為驅(qū)動輪組件，驅(qū)動輪組件由與主動輪11構(gòu)成鏈傳動配合的驅(qū)動齒輪和與履帶相嚙合的傳動輪構(gòu)成，所述驅(qū)動齒輪的齒數(shù)為Z2，所述驅(qū)動齒輪與傳動輪同軸設(shè)置。