全地形复合行走机构的制作方法

本发明涉及一种能够适用于翻越障碍物以及复杂的非结构化环境中的行走机构，尤其涉及一种全地形复合行走机构。

背景技术：

圆形车轮虽然有机动、灵活和所需要的驱动力小等优点，但也会存在一些问题，如接触面小，接触压力大，越障能力差等。在面对复杂的非结构化环境时，如积雪较深的地面，极其松软的土壤、沙漠，杂草较高的草原等地形，圆形车轮容易陷落，并造成打滑而无法行走；而对于有凸起的障碍，如岩石，圆形车轮也会无法通行；而在结构化环境中，圆形车轮往往也无法越过如台阶(楼梯)等障碍物。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种全地形复合行走机构，本行走机构不但能够适应复杂非结构化地形，而且能够翻越觉有一定高度的台阶和陡坡，具有全地形行走和极强的越障能力。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种全地形复合行走机构，包括履带以及设置在履带中部的主动轮，本行走机构还包括如下组成部分：

一个驱动轮，设置在所述履带的一个角处并与所述履带啮合，所述主动轮通过链条与驱动轮相连并带动驱动轮动作；

至少两个从动轮，分别设置在所述履带的其他对应的角处；

支架，与所述主动轮同轴设置，并用于限定所述驱动轮和从动轮的位置；

所述主动轮与驱动轮彼此配合，使本行走机构在工作时处于如下两种工作状态：

自转状态，即主动轮通过链条带动驱动轮转动，驱动轮在绕其自身中心转动的同时驱动履带绕主动轮的中心转动，整个行走机构正常前行的状态；

公转状态，即当碰到障碍物或因地形所困而使得所述履带无法行走，或驱动轮制动时，此时履带和驱动轮构成一个整体而不能动作，主动轮驱动整个行走机构绕主动轮的中心做整体翻转并越过障碍物，越过障碍物后的整个行走机构恢复到自转状态。

所述履带为三角形履带，所述从动轮设置为两个。

优选的，设主动轮的链传动齿数为Z1，驱动轮的链传动齿数为Z2，主动轮的中心与三角形履带任一角转动方向切线之间的间距为L1，驱动轮的中心与驱动轮所在角的转动方向切线之间的间距为L2，则本行走机构满足如下公式：(Z2/Z1)＜(L2/L1)。

优选的，本行走机构还包括车架连接杆，所述车架连接杆与行走机构相连接的一端设置在所述主动轮的转轴上；本行走机构还设置有公转制动辅助装置以及自转制动辅助装置，所述公转制动辅助装置用于使所述支架与车架连接杆保持相对静止的状态，所述自转制动辅助装置用于使支架与驱动轮保持相对静止的状态。

优选的，所述公转制动辅助装置包括用于钳制支架和车架连接杆的公转碟刹片以及公转液压碟刹泵；所述自转制动辅助装置用于钳制支架和驱动轮的自转碟刹片以及自转液压碟刹泵。

优选的，本行走机构还包括与支架固定连接的负重轮装置，所述负重轮装置中的负重轮向外压迫所述三角形履带，使得所述三角形履带向外凸出。

优选的，所述负重轮装置设置为与三角形轮履带的三边相对应的三个；每一个所述负重轮装置均包括连接架、两个支腿和两个负重轮，所述连接架与支架相连接，两个支腿对称分布在连接架的两端，且所述支腿与所述连接架铰接在一起；每一支腿的下端分别与相对应的负重轮相连接，两支腿的上端通过用于减振的弹性连接机构铰接在一起。

优选的，所述支架整体成板状结构，板状的支架自主动轮处向三角形履带的三个角处延伸并形成三叉式支撑结构，所述支架的每一叉分别与相对应的驱动轮或从动轮的转轴可转动地连接在一起。

本发明的有益效果在于：

1)本发明中的主动轮通过链条与驱动轮连接在一起，也即主动轮与驱动轮的转动方向相同，又由于驱动轮与三角形履带彼此啮合且同向转动，因此主动轮与履带的转动方向也相同，则当三角形履带在行走过程中碰到障碍物时，不会发生因传动系统而产生的倒转回退现象，保证了行走机构前进方向的稳定性和可靠性。

2)本行走机构中的主动轮与驱动轮彼此配合产生公转和自转两种工作状态。所谓自转，即正常行走状态，此时动轮通过链条带动驱动轮转动，驱动轮驱动履带随之转动，整个行走机构处于正常前行的状态。所谓公转，即本行走机构行驶在复杂的非结构化环境中，或者需要翻越台阶等具有一定高度的障碍物时而采用的行走状态，此时履带在地形或者障碍物的影响下而使得所述三角形履带无法行走时，由于三角形履带与驱动轮互相啮合在一起，因此此时三角形履带和驱动轮连接成一个整体而不能动作，则主动轮在电机的作用下驱动三角形履带和驱动轮所构成的整体做整体翻转并越过障碍物或翻过所处不利地面，越过障碍物后的整个行走机构恢复到自转状态。

由上述可知，本发明中的行走机构不但具备在常规地面上高速机动、快速行驶的能力，同时也具备了在复杂非结构化地形中行驶的能力，并可较为轻松的翻越岩石、台阶等圆形车轮难以逾越的障碍，也突破了现有履带行走机构的越障能力，具有极强的全地形行驶能力。

3)本发明中的行走机构对主动轮和驱动轮的关系做了限定，即设主动轮的链传动齿数为Z1，驱动轮的链传动齿数为Z2，主动轮的中心与三角形履带任一角转动方向切线之间的间距为L1，驱动轮的中心与驱动轮所在角的转动方向切线之间的间距为L2，则本行走机构满足如下公式：(Z2/Z1)＜(L2/L1)。当本行走机构满足上述公式时，主动轮能够提供足够强大的扭矩来带动由三角形履带和驱动轮所构成的整体做整体翻转，从而确保了本行走机构能够在复杂非结构化地形中进行行驶，或者本行走机构能够翻越觉有较高高度的障碍物。

4)本发明中的行走机构设置有公转制动辅助装置和自转制动辅助装置。

所述公转制动辅助装置包括用于钳制支架和车架连接杆的公转碟刹片以及公转液压碟刹泵，所述公转碟刹片与所述支架固定联接，当公转液压碟刹泵工作时，公转液压碟刹泵上的制动块与公转碟刹片彼此配合，使支架和车架连接杆被紧紧地钳制固定在一起，此时支架相对于车架连接杆不运动(即支架与车架连接杆相对静止)，由此实现了公转制动。在公转制动的情况下，作为驱动源的电机仍然运转，此时主动轮仍然在带动驱动轮和履带转动，此时整个三角履带轮只能自转，即驱动轮在其位置不发生变化的同时与履带共同转动，则本行走机构可以实现接近于轮式车辆的高速机动且灵活方便的运动方式。

所述自转制动辅助装置用于钳制支架和驱动轮的自转碟刹片以及自转液压碟刹泵，所述自转碟刹片与驱动轮固定联接，当自转液压碟刹泵工作时，自转液压碟刹泵上的制动块与自转碟刹片彼此配合，使支架和驱动轮紧紧地钳制固定在一起，此时驱动轮相对于支架不旋转(即驱动轮与支架相对静止)，由此实现了自转制动。在自转制动的情况下，电机仍然运转，由于支架和驱动轮固定在一起，则主动轮将在电机的作用下驱动支架和驱动轮一起转动，此时整个三角履带轮只能公转，即驱动轮与履带同时绕主动轮的中心同步转动，则本行走机构可以实现在湿滑、泥泞路面或有障碍物的情况下翻滚前进，有效地防止了履带打滑，极大地提高了履带轮的路面适应能力。

5)本行走机构中的履带在负重轮的作用下向外凸出，则具有如下优点：

当履带轮行走在坚实平铺的路面上时，由于路面在行走机构的压迫下不会变形，因此履带与路面的接触面积较小，从而履带与路面的摩擦力也较小，故此时行走机构可以达到较高的运行速度。

当履带轮行走在松软的土壤或沙地上时，由于土壤或沙地较为松软，因此行走机构的履带将陷入到土壤或沙地中，此时履带与地面的接触面积较大，从而履带与地面的摩擦力也增大，有利于履带轮在土壤或沙地中安然快递的行驶。

附图说明

图1、2、3均为本发明的结构示意图。

图4为履带轮的三角尖处于向下状态时的结构示意图。

图中标记的含义如下：

10-行走机构 11-主动轮 111-公转碟刹片

112-公转液压碟刹泵 12-驱动轮 121-自转碟刹片

122-自转液压碟刹泵 13-从动轮 14-支架

15-履带 16-负重轮装置 161-连接架 162-支腿

163-负重轮 164-弹性连接装置 17-链条 20-车架连接杆

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1、2所示，一种全地形复合行走机构，包括如下组成部分：

一个主动轮11，设置在三角形履带15的中心处，所述主动轮11与作为驱动源的电机相连，并在电机的驱动下转动。

一个驱动轮12，设置在所述三角形履带15的一个角处并与所述三角形履带15啮合，所述主动轮11通过链条17与驱动轮12相连并带动驱动轮12动作。

两个从动轮13，分别设置在所述三角形履带15的其他两个角处。

一条履带15，所述履带15呈三角形，三角形履带旋绕在驱动轮12和两个从动轮13的外部。

一个支架14，与所述主动轮11同轴设置，并用于限定所述驱动轮12和从动轮13的位置。所述支架14整体成板状结构，板状的支架14自主动轮11处向三角形履带15的三个角处延伸并形成三叉式支撑结构，所述支架14的每一叉分别与相对应的驱动轮12或从动轮13的转轴可转动地连接在一起。所述支架14上设置用于减重的长条状孔。

一个车架连接杆20，所述车架连接杆20与行走机构相连接的一端设置在所述主动轮11的转轴上。

本行走机构还包括与支架14固定连接的负重轮装置16，所述负重轮装置16中的负重轮163向外压迫所述三角形履带15，使得所述三角形履带15向外凸出。所述负重轮装置16设置为与三角形轮履带15的三边相对应的三个；每一个所述负重轮装置16均包括连接架161、两个支腿162和两个负重轮163，所述连接架161与支架14相连接，两个支腿162对称分布在连接架161的两端，且所述支腿162与所述连接架161铰接在一起；每一支腿162的下端分别与相对应的负重轮163相连接，两支腿162的上端通过用于减振的弹性连接机构164连接在一起。

如图1、2所示，本行走机构还设置有公转制动辅助装置以及自转制动辅助装置，所述公转制动辅助装置用于使所述支架14与车架连接杆20保持相对静止的状态，所述自转制动辅助装置用于使支架14与驱动轮12保持相对静止的状态。所述公转制动辅助装置包括用于钳制支架14和车架连接杆20的公转碟刹片111以及公转液压碟刹泵112；所述自转制动辅助装置用于钳制支架14和驱动轮12的自转碟刹片121以及自转液压碟刹泵122。

如图3所示，设主动轮11的链传动齿数为Z1，驱动轮12的链传动齿数为Z2，主动轮11的中心与三角形履带15任一角转动方向切线之间的间距为L1，驱动轮12的中心与驱动轮12所在角的转动方向切线之间的间距为L2，则本行走机构满足如下公式：(Z2/Z1)＜(L2/L1)。

下面结合附图对本行走机构的工作过程做详细说明。

公转状态：适用于松软的土壤、沙漠等其他复杂的非结构化环境，以及有较大较高障碍物的地形。此时自转液压碟刹泵122处于工作状态，自转液压碟刹泵122上的制动块与自转碟刹片121彼此配合，使三叉式支架14和驱动轮12二者紧紧地联接固定在一起，此时驱动轮12相对于支架14不旋转，即驱动轮12与支架14彼此固接而处于相对静止的状态，由此实现了自转制动。在自转制动的情况下，电机仍然运转，由于支架14和驱动轮12固定在一起，则主动轮11将在电机的作用下驱动支架14和驱动轮12一起转动，即此时驱动轮12并不绕其自身中心转动，而是与支架14以及履带15一起绕主动轮11的中心同步转动，也即作为行走机构的整个三角履带轮都绕着主动轮11的中心转动，则本行走机构可以实现在湿滑、泥泞路面或有障碍物的情况下翻滚前进，有效地防止了履带打滑，极大地提高了履带轮的路面适应能力。

自转状态：适用于坚实的铺装路面，或者较为坚硬的地面。自转状态时，公转液压碟刹泵112处于工作状态，公转液压碟刹泵112上的制动块与公转碟刹片111彼此配合，使三叉式支架14和车架连接杆20紧紧地联接固定在一起，此时支架14相对于车架连接杆20不运动，即支架14与车架连接杆20紧固在一起而相对静止，由此实现了公转制动。在公转制动的情况下，作为驱动源的电机仍然运转，此时主动轮11通过链条17带动驱动轮12转动，驱动轮12随之驱动履带15转动，此时作为行走机构的整个三角履带轮只能自转，即驱动轮12保持在原位并绕自身中心转动，与此同时，履带15绕主动轮11的中心转动，则本行走机构通过履带15的转动而实现了较高速度的行驶。

需要特别指出的是，若履带轮首先在公转状态下，使自转液压碟刹泵122处于工作状态，由电机通过主动轮11驱动整个履带轮(即整个行走机构10)转动而达到履带轮的三角尖部与地面接触时，然后自转液压碟刹泵122退出工作，公转液压碟刹泵112转而处于工作状态，则此时履带轮可以实现履带轮三角尖部向下的自转状态，由于进一步减少了履带15与地面的接触面积，从而可以获得接近于轮式车辆的高速机动且灵活方便的运动方式。

当自转液压碟刹泵122和公转液压碟刹泵112同事处于工作状态时，整个履带轮停止运行，处于静止或刹车状态。

如图3所示，所述驱动轮12即为驱动轮组件，驱动轮组件由与主动轮11构成链传动配合的驱动齿轮和与履带相啮合的传动轮构成，所述驱动齿轮的齿数为Z2，所述驱动齿轮与传动轮同轴设置。