大变形仿形行走系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大变形仿形行走系统，属于车辆行走底盘。技术方案包括车架（３），通过减震器（２）与车架（３）相连接的仿形行走机构（１），仿形行走机构（１）包括一个或多个行走单元，每个行走单元包括ｎ个串联连接的刚性连杆（７），与所述刚性连杆（７）相连接的ｎ＋１个基本轮组和一个与基本轮组相连接的驱动装置，取ｎ≥１，ｎ为正整数；基本轮组包括安装在齿轮轴（９）上的齿轮（５）和驱动轮（８），在两个基本轮组之间设有中间轮６及中间轮轴１０。本发明专利技术采用简单的齿轮、连杆、减震机构，结构简单，设计合理，可延伸扩展，以满足不同场合的需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大变形仿形行走系统，属于车辆行走底盘(如图1所示)。这种大变形仿形行走系统，具有较强的地面仿形能力，可以在泥泞、凹凸不平的复杂路面以及田间、沼泽、山地、丘陵等条件下牵引或负重行走。
技术介绍
为了满足目前各种工矿情况下救灾抢险以及太空探索的需要，人类对行走系统的通过性和适应性提出越来越高的要求，要求行走系统能够用于人们不能进入或难以进入的区域作业、抢险以及未知空间的探索。目前常用的行走系统有足式、履带式、轮式。足式属于跨越式行走，具有较强的越障能力，但在同样负载的情况下，足式行走方式接触压力大，承载能力小，适合在承载压力大的路面行走，不宜在泥泞地面和田间、沼泽地行走；履带式行走方式地面接触压力小，承载能力大，附着力强，可以在承载压力小的地面行走；而轮式接触压力和承载能力介于足式和履带式之间，可以高速行驶。然而，现有的履带式和轮式这类连续式行走系统对地面的仿形能力差。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种大变形仿形行走系统，它采用连续式行走方式，地面接触压力较小，承载能力大，仿形能力强的行走系统，可以在泥泞、凹凸不平的复杂路面以及田间、沼泽、山地、丘陵等条件下牵引或负重行走。为了达到本专利技术的目的所采取的技术方案包括车架3，通过减震器2与车架3相连接的仿形行走机构1，其特征在于，仿形行走机构1包括一个或多个行走单元，每个行走单元包括n个串联连接的刚性连杆7，与所述刚性连杆7相连接的n+1个基本轮组和一个与基本轮组相连接的驱动装置，取n≥1，n为正整数；所述基本轮组包括安装在齿轮轴9上的齿轮5和驱动轮8，在两个基本轮组之间设有中间轮6及中间轮轴10；当n＝1时，齿轮轴91、中间轮轴101、齿轮轴92三轴等距顺序连接在刚性连杆71上，齿轮51与驱动轮81固联在一起，中间轮61套装在中间轮轴101上，齿轮51与齿轮52参数完全相同，齿轮51、中间轮61、齿轮52正确啮合传动，驱动轮81和驱动轮82直径相等；当n＝2时，在上述n＝1时的结构基础上，在其刚性连杆71的端部连接刚性连杆72，该刚性连杆72上等距顺序连接中间轮轴102和齿轮轴93，在中间轮轴102上空套有中间轮62，在齿轮轴93上装有齿轮53与驱动轮83，齿轮53与驱动轮83固联，中间轮62与齿轮52和齿轮53正确啮合，齿轮52与齿轮53参数完全相同，中间轮61与中间轮62的参数相同，驱动轮82与驱动轮83直径相等；随着n的增大，行走单元的结构按照上述规律变化；所述减震器2为二维减震器。上述的大变形仿形行走系统中，取n≥2，两个刚性连杆7之间为转动连接。上述的大变形仿形行走系统中，齿轮5与驱动轮8固联在齿轮轴9上，齿轮轴9与刚性连杆7转动连接，中间轮轴10与刚性连杆7固联。上述的大变形仿形行走系统中，固联在一起的齿轮5和驱动轮8套装在齿轮轴9上，齿轮轴9和中间轮轴10分别与刚性连杆7固定连接。上述的大变形仿形行走系统中，每个基本轮组中的齿轮轴9与对应的二维减震器2连接。上述的大变形仿形行走系统中，当行走单元为多个时，它们可对称布置在车架3上，如横向对称或纵向并排布置组成为复合式大变形仿形行走系统。上述的大变形仿形行走系统中，当n大于1时，两个刚性连杆7n-1和刚性连杆7n是通过齿轮轴9n连接起来的，刚性连杆7n-1相对刚性连杆7n可以转动。上述的大变形仿形行走系统中，所述的驱动轮为轮胎或链轮，当驱动轮为链轮时，在链轮上设有履带，由链轮带动履带驱动系统运动。本专利技术采用简单的齿轮、连杆、减震机构，结构简单，设计合理，可延伸扩展，以满足不同场合的需要。附图说明图1为本专利技术大变形仿形行走系统结构原理图；图2为本专利技术含有两个基本轮组时的仿形行走机构原理图；图3为本专利技术含有三个基本轮组时的仿形行走机构原理图；图4为本专利技术含有四个基本轮组时的仿形行走机构原理图；图5为本专利技术含有四个基本轮组时另一种连接关系的仿形行走机构原理图；图6为本专利技术的行走单元结构简图；图7为本专利技术的双自由度纵向仿形原理图；图8本专利技术的大变形仿形行走系统在平坦路面上行驶状态示意图；图9本专利技术的大变形仿形行走系统在斜坡路面的上行驶状态示意图；图10本专利技术的大变形仿形行走系统过埂行驶状态(越障)示意图；图11本专利技术的大变形仿形行走系统过沟行驶状态(跨越)示意图。具体实施方案下面根据附图对本专利技术的实施例进行描述。如图1所示，1为仿形行走机构，2为二维减震器，3为车架，仿形行走机构1通过二维减震器2与车架3相连接。本实施例的仿形行走机构1包括两个行走单元，且n＝3，即每个行走单元包括三个串联连接的刚性连杆7，与这三个刚性连杆7相连接的四个基本轮组和一个与基本轮组相连接的驱动装置4。每一个基本轮组包括安装在齿轮轴9上的齿轮5和驱动轮8，在两个基本轮组之间设有中间轮6(惰轮)及中间轮轴10。我们用n作为下标，表示随着n的变化，安装在不同位置的齿轮5、齿轮轴9、中间轮6、中间轮轴10、刚性连杆7和驱动轮8。在图4中，齿轮轴91、中间轮轴101、齿轮轴92三轴等距顺序连接在刚性连杆71上，其中齿轮轴91、齿轮轴92与刚性连杆71转动连接，中间轮轴101与刚性连杆71固联，齿轮51与驱动轮81固联在齿轮轴91上，齿轮52与驱动轮82固联在齿轮轴92上，中间轮61套装在中间轮轴101上，齿轮51、中间轮61、齿轮52正确啮合传动；在刚性连杆71的端部连接刚性连杆72，该刚性连杆72上等距顺序连接中间轮轴102和齿轮轴93，其中齿轮轴93与刚性连杆72为转动连接，中间轮轴102与刚性连杆72固联，在中间轮轴102上空套有中间轮62，在齿轮轴93上固联有齿轮53与驱动轮83，中间轮62与齿轮52和齿轮53正确啮合；在刚性连杆72的端部连接刚性连杆73，该刚性连杆73上等距顺序连接中间轮轴103和齿轮轴94，其中齿轮轴94与刚性连杆73为转动连接，中间轮轴103与刚性连杆73固联，在中间轮轴103上空套有中间轮63，在齿轮轴94上固联有齿轮54与驱动轮84，中间轮63与齿轮53和齿轮54正确啮合；齿轮51、齿轮52、齿轮53与齿轮54的参数完全相同，中间轮61、中间轮62和中间轮63仅齿数可以与齿轮5不同，其他的参数与齿轮5相同，驱动轮81、驱动轮82、驱动轮83和驱动轮84的直径相等。如图1所示，四个齿轮轴9分别与四个二维减震器2连接。刚性连杆71和刚性连杆72以及刚性连杆72和刚性连杆73分别通过齿轮轴92和93连接起来。刚性连杆71相对刚性连杆72可以转动，刚性连杆72相对刚性连杆73可以转动。由图1可知，仿形行走机构1的两个行走单元对称布置，通过二维减震器2连接仿形行走机构1和车架3，构成大变形仿形行走系统。两行走单元中的驱动装置4相对独立，即每个行走单元都有自己的驱动装置。由于一个行走单元中所有齿轮正确啮合传动，两个驱动装置4可以分别安装在各自行走单元中的任意一个齿轮上，驱动该齿轮即可驱动该行走单元中的所有驱动轮8，从而驱动系统行走；通过改变两个驱动装置的转速，可以实现系统的转向；各二维减震器2吸收驱动轮对地面11仿形时竖直和水平方向的变形量，实现系统行走过程中的纵向和横向仿形运动。图2所示为含有两个基本轮组时的仿形行走机构原理图。图中，刚性连杆71上连接等距齿轮轴91、中间轮轴10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大变形仿形行走系统包括车架（３），通过减震器（２）与车架（３）相连接的仿形行走机构（１），其特征在于，仿形行走机构（１）包括一个或多个行走单元，每个行走单元包括ｎ个串联连接的刚性连杆（７），与所述刚性连杆（７）相连接的ｎ＋１个基本轮组和一个与基本轮组相连接的驱动装置，取ｎ≥１，ｎ为正整数；所述基本轮组包括安装在齿轮轴（９）上的齿轮（５）和驱动轮（８），在两个基本轮组之间设有中间轮（６）及中间轮轴（１０）；当ｎ＝１时，齿轮轴（９↓［１］）、中间轮轴１０↓［１］）、齿轮轴（９↓［２］）三轴等距顺序连接在刚性连杆（７↓［１］）上，齿轮（５↓［１］）与驱动轮（８↓［１］）固联在一起，中间轮（６↓［１］）套装在中间轮轴（１０↓［１］）上，齿轮（５↓［１］）与齿轮（５↓［２］）参数完全相同，齿轮（５↓［１］）、中间轮（６↓［１］）、齿轮（５↓［２］）正确啮合传动，驱动轮（８↓［１］）和驱动轮（８↓［２］）直径相等；当ｎ＝２时，在上述ｎ＝１时的结构基础上，在其刚性连杆（７↓［１］）的端部连接刚性连杆（７↓［２］），该刚性连杆（７↓［２］）上等距顺序连接中间轮轴（１０↓［２］）和齿轮轴（９↓［３］），在中间轮轴１０↓［２］）上空套有中间轮（６↓［２］），在齿轮轴（９↓［３］）上装有齿轮（５↓［３］）与驱动轮（８↓［３］），齿轮（５↓［３］）与驱动轮（８↓［３］）固联，中间轮（６↓［２］）与齿轮（５↓［２］）和齿轮（５↓［３］）正确啮合，齿轮（５↓［２］）与齿轮（５）↓［３］参数完全相同，中间轮（６↓［１］）与中间轮（６↓［２］）的参数相同，驱动轮（８↓［２］）与驱动轮（８↓［３］）直径相等；随着ｎ的增大，行走单元的结构按照上述规律变化；所述减震器（２）为二维减震器。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏文军，于娅楠，张绍英，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]