專利名稱：一種機體與聯動機構交替切換的越障行走系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于移動機器人、越障車領域，具體涉及一種可自適應障礙物的越障行走系統。
背景技術：
隨著我國探險救援、航空航天、消防排爆、核能工業、軍事偵察等眾多領域的快速發展，迫切需要一種能在野外環境和復雜地形(如災難現場、地震廢墟)中自由行走和越障的移動設備，如機器人、探測車等?，F有移動設備的行走機構大致可分為輪式、履帶式、多足式、混合式(如輪-履混合式、輪-腿混合式)和特殊形式(如蛇形滑動式、多邊形翻滾式)。其中多足式和特殊形式大多屬于仿生類行走機構，具有很強的越障能力與地形適應性，但這兩類行走機構的機械結構復雜、控制難度極大、機動性相對較差，目前正處于研究與開發應用的初級階段。履帶經過一百多年的發展已經被證明是一種能適應復雜地形與惡劣環境的行走機構，不過它的缺點也很明顯笨重、需要大功率驅動器，因此，對于便攜式或對功率有嚴格限制的移動設備來說履帶并不合適。輪子早在三千多年前就已經出現，被認為是能量轉換效率最高的行走機構，輪子具有輕便簡潔、高速度、高效率和控制簡單等優勢使得它經久不衰，但輪子面對野外環境和復雜地形時便顯得無能為力。本發明是一種非常適合于野外環境和復雜地形的越障行走機構。

發明內容
本發明的目的是要提供一種機構簡潔可靠、效率高、地表適應性好、越障能力強的機體與聯動機構交替切換越障行走系統，主要用于需要在規整地形和非平整地形如崎嶇山地、沼澤、河谷、海灘的高速行走。本發明的技術方案如下
一種機體與聯動機構交替切換的越障行走系統，由機體與聯動機構組成。所述聯動機構由一定數量的輪子和越障連桿組成，所述輪子有η個，直徑相等，其中η為整數且> 1，η 越小越障能力越強，η越大負重能力越強。所述輪子和越障連桿上分別設有定位孔，由活動銷軸通過定位孔將輪子和越障連桿連在一起，所述輪子上的定位孔位置的選擇應最大限度地靠近于輪子的圓周，且各個輪子的定位孔到各自軸心孔的距離一致；所述輪子的軸心孔連接動力驅動裝置的驅動軸。在規整地形行走時，系統的行走模式為輪式行走模式，交替越障行走系統依靠輪子行走。所述聯動機構對稱安裝在機體左右兩側，且機體的兩端長于聯動機構的兩端。所述聯動系統有兩種行走形式，在平坦地面行走時采用輪式行走模式，當遇到障礙物時自動切換成越障行走模式。在非規整地形行走時，它的行走模式為越障行走模式，它依靠聯動機構輪子和越障連桿之間的切換來行走，或左聯動機構-機體-右聯動機構之間的相互切換來行走，或聯動機構-機體之間的切換來行走。所述機體前后兩端設有向上的折彎，且每個折彎的外部和機體的底部都設有防滑齒，機體的左右兩側對稱裝有一個或多個聯動機構。所述越障連桿前后兩端設有向上的折彎，其底部設有防滑齒。所述聯動機構的驅動方式是ー個驅動裝置可以驅動一個或多個的輪子。所述機體與聯動機構之間靠連接裝置連接起來。所述機體由若干個首尾相連，每個機體的前后方設有和另外機體相連接的鎖緊裝置，每個機體兩側對稱安裝一組聯動機構。本交替越障行走系統有兩種行走模式輪式行走模式和越障行走模式。越障行走機構在行走時可根據地形平坦與否在這兩種行走模式間自動切換，在較平坦地形行走時為輪式行走模式，遇到障礙物時自動切換成越障行走模式。本交替越障行走系統的行走原理為在規整地形的情況下，該越障行走系統中
聯動機構的表現形式是輪形，行走效率和具有相同直徑輪子的行走機構相同。在非規整
地形的情況下，當障礙物高度較小時，聯動機構便可以按它固有的越障方式越過障礙物；當障礙物達到一定高度吋，采用聯動機構-機體-聯動機構或聯動機構-機體等組合方式交
替搭在障礙物上，隨著聯動機構和機體的交替，行走系統前部便可以越過障礙物。③在有障
礙物的情況下，行走系統前部已越過障礙物，位于障礙物之上，這時處于越障的部位是行走系統的中部，由于行走系統的底部以及聯動機構的越障連桿上都有防滑齒，這樣依靠驅動
裝置，交替越障行走系統便可以順利越過障礙物。f 在有障礙物的情況下，交替越障行走系
統的機體左右兩側分別有ー個或多個聯動機構時，其越障方式均相同，其區別在于每側有
多個聯動機構需多次重復的過程。$當行走在柔軟地表(如沙灘、泥濘、雪地等)吋，
此時的行走模式和普通的地形行走模式相同，只不過越障連桿會起到一定的分散壓カ的作
用，比単獨使用輪子在這些地形行走時效率高些。亦在障礙物較高的行走環境下，將幾個交
替越障行走系統首尾相連，可以提高越障性能。本發明具有以下特點
1.交替越障行走系統在行走時可以有輪式行走模式與越障行走模式，并根據障礙物靈活地在這兩種行走模式之間自動切換；
2.在平坦硬質地表上行走時效率接近于同等半徑的普通車輪；
3.遇到障礙物后行走方式自動切換，無需控制系統的檢測與控制，提高了可靠性與穩定性；
4.越過障礙物后行走方式自動切換，無需控制系統的檢測與控制，提高了可靠性與穩定性；
5.交替越障行走系統的驅動控制系統簡潔高效，越障能力強，地形適應性好。


圖1A、圖IB是交替越障行走系統中一種機體I的結構圖2A、圖2B是交替越障行走系統中一種聯動機構的結構圖3A、圖3B是一種交替越障行走系統整體的前視圖和軸測圖4A、圖4B是聯動機構中輪子個數n=2時的交替越障行走系統的前視圖和軸測圖5A、圖5B是聯動機構中輪子個數n=4時的交替越障行走系統的前視圖和軸測圖6A、圖6B是聯動機構中輪子個數n=2時串聯的交替越障行走系統的前視圖和軸測
圖7A、圖7B是聯動機構中輪子個數n=3時串聯的交替越障行走系統的前視圖和軸測
圖8A、圖SB是聯動機構中輪子個數n=4時串聯的交替越障行走系統的前視圖和軸測
圖9A、圖9B是機體兩端不設折彎而將機體抬聞的如視圖和軸測圖。具體實施方法
參見圖I-圖5，本發明提出的交替越障行走系統由機體I和聯動機構6和9組成。機體I前后兩端可以設有折彎2，且每個折彎2的外部可以設有防滑齒5，也可以不設折彎2 而將機體抬高，機體的底部也可以設有防滑齒5。機體的左右兩側對稱裝有一個或多個聯動機構6和9，機體I的兩端長于聯動機構的兩端。系統中所用的聯動機構6和9是由一定數量的輪子4和越障連桿11組成，其輪子4數量可根據需要而定，越障連桿11前后兩端可以設有折彎8，其底部可以設有防滑齒7。聯動機構6和9的驅動方式是一個驅動裝置可以驅動一個或多個輪子。機體I與聯動機構6和9之間靠連接裝置10連接起來。參見圖6-圖8，該交替越障行走系統的機體I可以是首尾相連若干個，每個機體的前后方設有和另外機體相連接的鎖緊裝置10，每個機體兩側對稱安裝至少一組聯動機構6 和9。它有兩種行走模式，該行走機構可以在兩種行走模式間自動切換，在規整地形行走時，它的行走模式為輪式行走模式，交替越障行走系統依靠輪子4行走。在非規整地形行走時，它的行走模式為越障行走模式，它依靠聯動機構6和9輪子和越障連桿11之間的切換來行走，或聯動機構6-機體I-聯動機構9之間的相互切換來行走，或越聯動機構6和 9-機體I之間的切換來行走。本發明所述交替越障行走系統適于野外環境與復雜地形中行走，系統中所用的聯動機構數量不限，聯動機構中所用的輪子的數量不限。安裝該交替越障行走系統時，只需將聯動機構固定在機體上即可。當交替越障行走系統在平坦硬質地表上行走時與普通輪子行走方式相同；越障時無需控制系統來檢測和控制，該越障行走系統會根據是否有障礙物自動切換輪子行走方式。對于障礙物較高的行走環境，將幾個交替越障行走系統首尾相連。對于直徑相同的輪，當越障能力要求較高時選用輪子數n=l時的聯動機構，當負載能力要求較高時選用輪子數多的聯動機構。
權利要求
1.一種機體與聯動機構交替切換的越障行走系統，由機體(I)與聯動機構(6和9)組成，其特征在于所述聯動機構(6和9)由一定數量的輪子(4)和越障連桿(11)組成，所述輪子有η個， 直徑相等，其中η為整數且> 1，所述輪子和越障連桿上分別設有定位孔，由活動銷軸通過定位孔將輪子和越障連桿連在一起，所述輪子上的定位孔位置的選擇應最大限度地靠近于輪子的圓周，且各個輪子的定位孔到各自軸心孔的距離一致；所述輪子的軸心孔連接動力驅動裝置的驅動軸；所述聯動機構對稱安裝在機體(I)左右兩側，且機體(I)的兩端長于聯動機構的兩端;在規整地形行走時，所述系統的行走模式為輪式行走模式，所述系統依靠輪子(4)行走；所述在非規整地形行走時，系統的行走模式為越障行走模式，它依靠聯動機構的輪子和越障連桿之間的切換來行走，或聯動機構(6)-機體(I)-聯動機構(9)之間的相互切換來行走，或聯動機構(6和9)-機體(I)之間的切換來行走。
2.根據權利要求I所述的機體與聯動機構交替切換的越障行走系統，其特征在于機體(I)前后兩端設有向上的折彎(2)，且每個折彎(2)的外部和機體的底部都設有防滑齒(5)。
3.根據權利要求I所述的機體與聯動機構交替切換的越障行走系統，其特征在于所述越障連桿(11)前后兩端設有向上的折彎(8)，其底部設有防滑齒(7)。
4.根據權利要求I所述的機體與聯動機構交替切換的越障行走系統，其特征在于所述聯動機構的驅動方式是一個驅動裝置可以驅動一個或多個的輪子。
5.根據權利要求I所述的機體與聯動機構交替切換的越障行走系統，其特征在于所述機體(I)與聯動機構出和9)之間靠連接裝置(10)連接起來。
6.根據權利要求I所述的機體與聯動機構交替切換的越障行走系統，其特征在于所述機體(I)有若干個，它們首尾相連，每個機體的前后方設有和另外機體相連接的鎖緊裝置(10)，每個機體左右兩側對稱安裝至少一組聯動機構(6) (9)。
全文摘要
本發明所涉及的交替越障行走系統是一種對地形適應性很強的行走機構。該交替越障行走系統包括機體以及可以安裝在機體兩側的聯動機構組成。該機體前后兩端有折彎，機體的底部和前后兩端折彎的外部可以設有防滑齒。機體兩側可以由一個或多個聯動越障行走機構組成。聯動機構中所用輪子的數量不限。該機體前后兩端都設有鎖緊裝置，可以方便地將多輛機體首尾相連，鎖定成串。交替越障行走系統是一種高效率、高可靠性、機構簡潔、越障能力較強的越障行走機構，可用在規整地形和非平整地形如崎嶇山地、沼澤、河谷、海灘的高速行走。
文檔編號B62D57/02GK102582711SQ20121007403
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月20日 優先權日2012年3月20日
發明者萬婷, 萬能清, 李君科, 李飛龍, 王宇俊, 胡豁生, 葛耿育, 譚艷 申請人:西南大學