面向复杂地形的轮履复合移动平台制造技术

本发明专利技术公开了一种面向复杂地形的轮履复合移动平台。本发明专利技术在结构上包括四个轮履驱动机构、两个摇臂俯仰电机组件、两个车轮驱动电机组件、两个摇臂俯仰用锥齿轮组件、车架等组件；所述移动平台，采用两组电机组件实现四个车轮/履带的驱动，两组电机组件实现四个摇臂的俯仰；车轮驱动电机组件在车体上对称布置，摇臂俯仰电机组件在车体上对称布置，四个轮履驱动机构传动机构相同；所述轮履复合移动平台通过车轮驱动电机组件的等速、差速驱动，可实现移动平台的前进、后退转弯等。本发明专利技术根据地形的不同来选择不同的驱动方式(轮驱动、履驱动、轮履复合驱动)，从而实现轮履复合移动平台在复杂地形中的快速移动。在复杂地形中的快速移动。在复杂地形中的快速移动。

【技术实现步骤摘要】
面向复杂地形的轮履复合移动平台


[0001]本专利技术涉及一种采用轮驱动和履带驱动复合的地面移动平台，属于机器人
，可用于工业设备、地面机器人、空间机器人等有移动功能需求的平台或装置中。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的发展，对移动机器人的地形适应能力、越障能力、移动速度等提出了越来越高的要求，要求移动机器人不仅能够在复杂地形中移动、快速越障，还要求有高的移动速度。对于地球表面等非结构化环境中的移动机器人而言，其移动路径中可能存在碎石、凹坑、陡坡、丛林等不规则障碍，对移动机器人移动能力造成不利影响。对于地外星球(月球、火星等)表面移动机器人而言，由于星表存在岩石、陨石坑、软质易沉陷星壤等恶劣地形，对机器人移动能力提出极大挑战。为了提高机器人在复杂地形中的移动能力，保证移动速度、越障能力、抗沉陷能力等，需要设计一种在复杂地形中具有快速移动能力的平台。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术设计了一种面向复杂地形的轮履复合移动平台，其既具有轮行能力，又具有履行能力，该移动平台可实现在地球或地外星体等复杂地形表面的快速移动。
[0004]能够解决上述技术问题的面向复杂地形的轮履复合移动平台，其技术方案包括四个轮履驱动机构、两个摇臂俯仰电机组件、两个车轮驱动电机组件、四个车轮驱动用同步带轮、两个车轮驱动用同步带、两个摇臂俯仰用锥齿轮组件、车架、两个同步带张紧机构等。
[0005]进一步，所述轮履复合移动平台，采用两个车轮驱动电机组件实现四个车轮/履带的驱动，两个摇臂俯仰电机组件实现四个摇臂的俯仰；所述车轮驱动电机组件和摇臂俯仰电机组件分别在车架上对称布置；所述四个轮履驱动机构传动机构相同，位于轮履复合移动平台上对角位置的轮履驱动机构可互换。
[0006]进一步，所述轮履驱动机构包括联轴器、四边形悬挂、车轮、密封挡板、履带支撑组件、摇臂驱动组件、驱动轮、履带等；所述轮履复合移动平台根据地形的不同来选择不同的驱动方式(轮驱动、履驱动、轮履复合驱动)，从而实现车体在复杂地形中的快速移动。
[0007]进一步，所述轮履复合移动平台具有轮行、履行、轮履复合行走等移动模式；在平坦地面上，采用轮行提高移动速度；在复杂地面上，采用轮履复合行走提高越障能力；在易沉陷地面上，采用轮履复合行走提高抗沉陷能力；车轮发生故障时，可使用摇臂将车轮抬起，采用履带移动，实现车轮故障隔离；履带发生故障时，使用摇臂将履带抬起，采用车轮移动，实现履带故障隔离。在复杂地面移动时，可通过摇臂将车架抬升，提高车体离地高度，防止突起物对平台移动造成卡滞。
[0008]进一步，所述轮履驱动机构与车架之间设有四边形悬挂；当移动平台快速移动时，所述四边形悬挂可减轻车架的冲击，提高了平台快速移动的稳定性。
[0009]进一步，所述摇臂驱动组件包括摇臂驱动轴、角接触球轴承、摇臂固定螺母、摇臂
等构件。
[0010]进一步，所述车轮驱动轴与摇臂驱动轴同轴设计，使得驱动机构更加紧凑；所述摇臂可绕车轮轴线单向连续转动。
[0011]进一步，所述车轮外圈的线速度与履带运动的线速度相同，保证轮履复合运动时，车轮与履带之间速度匹配。
[0012]进一步，所述前后车轮之间的距离应不小于摇臂上履带的长度，保证履带可折叠到车架的两侧。
[0013]进一步，所述移动平台通过前后摇臂不同抬升高度，可调整车体姿态，实现车架上设备不同的工作姿态。
[0014]进一步，所述密封挡板与车轮内圈之间形成迷宫式密封，保证轮履复合驱动机构中的轴系处于密封环境，使得轮履复合驱动机构具有一定的防水、防尘能力。
[0015]进一步，所述轮履复合移动平台具有直线移动、转弯、差速转向等能力；所述轮履复合移动平台用于实现在复杂不平坦地形中的移动，通过车轮驱动电机组件的等速、差速驱动，可实现移动平台的前进、后退转弯等。
[0016]进一步，所述轮履复合移动平台具有全轮、全履、全轮履、前轮后履等多种运动模式，为了减小体积包络，可将轮履驱动机构中履带折叠到前后车轮之间。
[0017]进一步，所述轮履驱动机构为双驱动输入、双输出结构，轮履驱动机构传动的动力源来源于摇臂俯仰电机组件，车轮驱动电机组件。
[0018]进一步，所述履带支撑组件包括副支撑轮和主支撑轮；所述履带的张紧由副支撑轮，主支撑同时实现；主支撑轮主要实现履带外包络形状保持，同时防止履带在驱动轮上脱落；副支撑轮主要实现履带的张紧，保证履带与地面贴合。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020](1)本专利技术采用两组驱动机构实现四个车轮和履带的移动，采用另外两组驱动机构实现四个摇臂的俯仰运动，驱动组件少；采用车轮和履带驱动，可实现轮行、履行、车轮履带复合等多种移动模式，也可实现车轮或履带的故障隔离；
[0021](2)本专利技术设有悬挂系统，提高了驱动机构在不平坦地形中的移动能力。悬挂用阻尼器和减振弹簧位于悬挂系统外侧，利于更换维护。
[0022](3)本专利技术的四个轮履复合驱动机构采用模块化设计，传动机构相同或镜像对称，易于互换。
[0023](4)本专利技术的轮履复合驱动机构采用中空双轴传动设计，结构紧凑。
附图说明
[0024]图1为本专利技术一种实施方式的结构示意图。
[0025]图2为图1实施方式中轮履复合驱动机构的三维剖视图。
[0026]图3为图1实施方式中轮履复合驱动机构的三维结构示意图。
[0027]图4为图1实施方式的不同构型状态示意图。
[0028]图中：轮履驱动机构(1，2，3，4)；摇臂俯仰电机组件(5
‑
1，5
‑
2)；车轮驱动电机组件(6
‑
1，6
‑
2)；同步带轮(7
‑
1，7
‑
2，7
‑
3，7
‑
4)；同步带(8
‑
1，8
‑
2)；锥齿轮组件(9
‑
1，9
‑
2)；车架10；同步带张紧机构(11
‑
1，11
‑
2)；联轴器(车轮联轴器1
‑1‑
1，摇臂联轴器1
‑1‑
2)；四边形悬
挂(左侧板1
‑2‑
1、上连杆1
‑2‑
2、下连杆1
‑2‑
3、右侧板1
‑2‑
4、阻尼器1
‑2‑
5、减振弹簧1
‑2‑
6)；车轮组件(车轮1
‑3‑
1、密封挡板1
‑3‑
2)；车轮驱动组件(角接触球轴承1
‑4‑
1、车轮驱动轴1
‑4‑
2、小齿轮1
‑4‑
3、大齿轮1
‑5‑
1、角接触球轴承1
‑5‑
2、支撑轴1
‑5‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.面向复杂地形的轮履复合移动平台，包括四个轮履驱动机构(1，2，3，4)、两个摇臂俯仰电机组件(5
‑
1，5
‑
2)、两个车轮驱动电机组件(6
‑
1，6
‑
2)、四个车轮驱动用同步带轮(7
‑
1，7
‑
2，7
‑
3，7
‑
4)、两个车轮驱动用同步带(8
‑
1，8
‑
2)、两个摇臂俯仰用锥齿轮组件(9
‑
1，9
‑
2)、车架10、两个同步带张紧机构(11
‑
1，11
‑
2)等组成，其特征在于：所述轮履复合移动平台既具有轮行能力，又具有履行能力，可实现在地球或地外星体等复杂地形表面的快速移动。2.根据权利要求1所述的面向复杂地形的轮履复合移动平台，其特征在于：采用车轮驱动电机组件(6
‑
1，6
‑
2)实现四个车轮1
‑3‑
1/履带1
‑
11的驱动，两组摇臂俯仰电机组件(5
‑
1，5
‑
2)实现四个摇臂(1
‑7‑
4)的俯仰；所述车轮驱动电机组件(6
‑
1，6
‑
2)和摇臂俯仰电机组件(5
‑
1，5
‑
2)分别在车架(10)上对称布置。3.根据权利要求1所述的面向复杂地形的轮履复合移动平台，其特征在于：所述轮履驱动机构与车架(10)之间设计有四边形悬挂，当移动平台快速移动时，四边形悬挂可减轻车架(10)的冲击。4.根据权利要求1所述的面向复杂地形的轮履复合移动平台，其特征在于：所述车轮驱动轴(1
‑4‑
2)与摇臂驱动轴(1
‑7‑

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志军，唐玲，王耀兵，魏世民，朱赣闽，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：