本发明专利技术公开了一种轮履腿复合驱动系统及行走装置，包括轮式行走模块及履带式行走模块，所述轮式行走模块包括第一驱动电机、一端连接在第一驱动电机转子上的摆臂、连接在摆臂另一端上的行走轮；所述行走轮位于第一驱动电机轴线的侧面；所述履带式行走模块包括第一伸缩件、履带组件，所述履带组件其中一端的履带轮安装在第一伸缩件的伸缩输出端上，所述履带组件另一端的履带轮安装在摆臂上；所述行走轮的支撑轮面与履带组件上履带的支撑带面相平行。所述行走装置为所述驱动系统的具体运用。采用本方案提供的技术方案，在结构简单的基础上，可获得所需类型的行走状态。可获得所需类型的行走状态。可获得所需类型的行走状态。
【技术实现步骤摘要】
轮履腿复合驱动系统及行走装置
[0001]本专利技术涉及运动装置
，特别是涉及一种轮履腿复合驱动系统及行走装置。
技术介绍
[0002]拆弹排雷、地震救援、矿难搜救、丛林作战等任务中，地形环境复杂，作业条件艰苦，传统的作业方式通常是由人员直接作业，经常会造成人员伤亡、损失巨大，同时，野外作业需要携带大量的仪器设备，任务负载较重，而人员负载能力有限，故传统作业方式极大地限制了单次的任务效益。
[0003]以现有行走机器人为例，现有技术中，可自主运行的移动设备被广泛运用于执行各种任务，且随着与之配套的运动系统多样化和控制技术的发展，在军用、民用领域，这些移动设备均以具有人员直接作业无法比拟的优势在逐渐替代传统人工作业。
[0004]为适应多地形任务，近年来我国的轮履腿（行走轮、履带、支腿）复合式运动平台/移动机构/机器人结构多样，具体如专利申请申请号为：CN201310625042.X、CN201510819928.7、CN201922490199.1、CN201710310946.1等技术方案提供的运动平台/移动机构/机器人。
[0005]对多地形适应性运动平台/移动机构/机器人的结构进行进一步研究和优化，无疑会推进我国机器人技术的进一步发展。
技术实现思路
[0006]针对上述提出的对多地形适应性运动平台/移动机构/机器人的结构进行进一步研究和优化，无疑会推进我国机器人技术的进一步发展的技术问题，本专利技术提供了一种轮履腿复合驱动系统及行走装置。采用本方案提供的技术方案，在结构简单的基础上，可获得所需类型的行走状态。
[0007]针对上述问题，本专利技术提供的轮履腿复合驱动系统及行走装置通过以下技术要点来解决问题：轮履腿复合驱动系统，包括轮式行走模块及履带式行走模块，所述轮式行走模块包括第一驱动电机、一端连接在第一驱动电机转子上的摆臂、连接在摆臂另一端上的行走轮；所述行走轮位于第一驱动电机轴线的侧面；所述履带式行走模块包括第一伸缩件、履带组件，所述履带组件其中一端的履带轮安装在第一伸缩件的伸缩输出端上，所述履带组件另一端的履带轮安装在摆臂上；所述行走轮的支撑轮面与履带组件上履带的支撑带面相平行。
[0008]现有技术中，如申请号为CN201922490199.1的技术专利申请所提供的技术方案所述，为使得机器人具有良好的地形适应能力，可在各种复杂工况及天气情况下平稳运行，提供了一种可切换为轮式行走、履带式行走和腿式行走的技术方案。与以上方案类似的，如申请号为CN201710310946.1的专利技术专利提供的技术方案，该方案通过改变摆腿组件
的形态等，也可实现履带行走于轮式行走的切换，以适应不同的地形。
[0009]本方案在满足轮、履带、支腿式行走进行一体化集成的基础上，提供了一种结构更为简单、零部件利用率更高、驱动系统形态保持能力更强的技术方案。
[0010]具体方案中，通过设置为由驱动系统的一端至另一端，依次包括第一驱动电机、摆臂、履带组件及第一伸缩件，即履带组件作为摆臂和第一伸缩件的中间连接件。在具体使用时，驱动系统作为行走装置的支腿，与行走装置的机架连接成四连杆机构，这样：通过第一驱动电机自身或辅助其他角度约束件，约束摆臂和/或第一伸缩件相对于机架的角度；通过第一驱动电机驱动摆臂转动以及第一伸缩件发生主动伸缩，即可使得行走装置具有以下形态：形态一：在摆臂摆动以及第一伸缩件伸缩的过程中，通过履带组件两端分别相对于摆臂、第一伸缩件摆动，使得行走轮的轮面位于履带组件上履带支撑面的下方，此时通过驱动行走轮转动，即可使得行走装置处于轮式行走的支撑状态；状态二：在摆臂摆动以及第一伸缩件伸缩的过程中，通过履带组件两端分别相对于摆臂、第一伸缩件摆动，使得行走轮的轮面位于履带组件上履带支撑面的上方，且通过对履带倾斜角度的控制，使得行走装置处于履带支撑和履带行走的状态；状态三：在摆臂摆动以及第一伸缩件伸缩的过程中，通过履带组件两端分别相对于摆臂、第一伸缩件摆动，使得行走轮的轮面位于履带组件上履带支撑面的上方，且通过对履带倾斜角度的控制（此状态下履带的倾斜角度大于状态二情况下履带的支撑角度），使得行走装置在第一伸缩件的下端形成支撑，行走装置处于腿式行走的状态。
[0011]同时以上三个状态下，通过对摆臂倾斜角度的控制，可使得行走装置的重心高度可调，以平衡行走装置在当前地形下行走速度、通过能力的关系。如：在状态一下，行走装置行走于平坦、坚硬的地面上时，通过第一驱动电机带动摆臂转动，使得行走装置具有较低的重心，以在行走装置能够平稳行进的前提下，获得较快的行走速度；当前方存在障碍物时，通过第一驱动电机带动摆臂转动，使得机架被高位支撑，在获得障碍物通过能力后，通过降低行走速度，保证行走装置运行的平稳性。
[0012]在状态二下，行走装置行走于泥泞松软的地面上时，通过控制摆臂的角度、第一伸缩件的伸长量和角度，亦可调整履带在地面上的支撑形态。
[0013]在状态三下，行走装置行走于坑洼的地面上时，通过控制摆臂的角度、第一伸缩件的伸长量和角度，亦可调机架的被支撑高度。
[0014]同时在以上状态一、状态二和状态三下，具体驱动系统形态调整可以第一驱动电机和/或第一伸缩件作为动力源，状态一和状态二行走动力可来源于与履带组件、行走轮可传动连接的第二驱动电机，状态三行走动力可来源于第一伸缩件和/或第一驱动电机。故本驱动系统的形态调整动力和行走动力来源可为多源和多样。
[0015]本方案中，在任意状态和任意支撑高度下，能够匹配机架形成多连杆机构的驱动系统的形状保持可受限于第一伸缩件和摆臂，故区别于现有技术，本方案提供的驱动系统具有更好的形状保持能力；本方案中，在任意状态和任意支撑高度下，能够匹配机架形成多连杆机构的驱动系统的具体支撑可同时受限于第一伸缩件和摆臂，故区别于现有技术，本方案提供的驱动系统具有更好的机架支撑能力；
本方案中，在任意状态和任意支撑高度下，形状保持和支撑保持第一伸缩件和摆臂均可发生作用，相对于如现有技术中采用单独的悬臂杆实现腿式行走等方案，本方案还具有零件利用率高的特点。此特点便于使得行走装置具有更强的行走续航能力和弹跳能力。
[0016]同时本方案结构简单，制造成本低。
[0017]在具体运用时，为简化结构、便于制造和控制，以上第一驱动电机采用关节驱动电机，所述第一伸缩件采用气缸。为实现行走装置的轻载和弹跳力输出时的高爆发，第一伸缩件的气体动力来源可来源于压缩气瓶、汽油内燃气排气。更优的，针对履带组件设计，为使得履带组件在状态二下具有更好的抓地力，设置为在履带组件上包括数量大于2，且作为负重轮和拖带轮的多个履带轮，履带处于下方的带段被处于履带组件两端之间的履带轮约束为具有向下凸出的拐点。以上拐点用于改变所述带段的支撑面方向，以在摆臂摆动和第一伸缩杆长度改变过程中，使得履带不局限于为依靠摆臂和第一伸缩件的两端张设形式，达到获得更大触地面积的目的。
[0018]作为所述的轮履腿复合驱动系统更进一步的技术方案：为便于简化驱动系本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.轮履腿复合驱动系统，包括轮式行走模块及履带式行走模块，其特征在于，所述轮式行走模块包括第一驱动电机（2）、一端连接在第一驱动电机（2）转子上的摆臂（3）、连接在摆臂（3）另一端上的行走轮（6）；所述行走轮（6）位于第一驱动电机（2）轴线的侧面；所述履带式行走模块包括第一伸缩件（4）、履带组件（5），所述履带组件（5）其中一端的履带轮安装在第一伸缩件（4）的伸缩输出端上，所述履带组件（5）另一端的履带轮安装在摆臂（3）上；所述行走轮（6）的支撑轮面与履带组件（5）上履带的支撑带面相平行。2.根据权利要求1所述的轮履腿复合驱动系统，其特征在于，所述摆臂（3）上的履带轮与行走轮（6）同轴。3.根据权利要求2所述的轮履腿复合驱动系统，其特征在于，还包括行星减速器、锁定件（14）、第二驱动电机（7）；所述行星减速器包括主动齿轮（10）、行星架（16）、安装在行星架（16）上的行星轮（11）、设置在行星架（16）外侧的太阳轮（12），所述行星轮（11）的内、外侧分别与主动齿轮（10）、太阳轮（12）齿啮合；所述摆臂（3）上的履带轮与行走轮（6）两者中，其中一者同轴连接于太阳轮（12）上，另一者同轴连接于行星架（16）上；所述太阳轮（12）上还同轴安装有第二卡盘（15），所述行星架（16）上还同轴安装有第一卡盘（13）；所述锁定件（14）用于实现第一卡盘（13）的转动锁定和第二卡盘（15）的转动锁定，且第一卡盘（13）和第二卡盘（15）的锁定状态可调。4.根据权利要求1所述的轮履腿复合驱动系统，其特征在于，还包括固定连接于第一驱动电机（2）上的铰接座（9）；所述铰接座（9）上设置有转动关节，所述第一驱动电机（2）可绕所述转动关节产生如下形式的转动：第一驱动电机（2）的转动轴线与第一驱动电机（2）的轴线垂直。5.根据权利要求4所述的轮履腿复合驱动系统，其特征在于，还包括用于驱动所述第一驱动电机（2）绕所述转动关节转动的第二伸缩件（8）；所述转动关节位于第一驱动电机（2）长度方向的中部，所述第二伸缩件（8）为两个，两第二伸缩件（8）相对于转...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋越，徐小军，陈冠鹏，常雨康，徐海军，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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