專利名稱：一種聯動機構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。現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。

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，非常適合于野外環境和復雜地形。本發明的技術方案如下
一種聯動機構與聯動機構交替切換的越障行走系統，包括機體和聯動機構。所述機體的左右兩側對稱裝有聯動機構，機體的兩端的短于聯動機構的兩端。所述聯動機構包括輪子與越障連桿，所述輪子有m個，直徑相等，其中m為整數且> I,其輪子數量可根據需要而定，m越小越障能力越強，m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。交替越障行走系統有兩種行走形模式輪式行走模式和越障行走模式。聯動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。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一個驅動裝置驅動一個或多個輪子。所述機體與聯動機構之間靠連接裝置連接。所述機體由若干節首尾相連的機體單元組成，每個機體單元的前后方設有和另外機體單元相連接的鎖緊裝置，每個機體單元兩側對稱安裝一組聯動越障行走機構。
該交替越障行走系統的行走原理為
Φ在規整地形的情況下，該越障行走系統中聯動機構的運動表現形式是輪形，行走效率和
具有相同直徑輪子的行走機構相同。O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時，左右的聯動機構
交替搭在障礙物上，隨著越障行走機構的交替，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。Φ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一個或多個聯動機構時，其越障模式均相同，其區別在于每側有
多個聯動機構需多次重復的過程。3當行走在柔軟地表(如沙灘、泥濘、雪地等)時，
那么這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(6)會起到一定的分散
壓力的作用，比單獨使用輪子在這些地形行走時效率高些。 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，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；遇到障礙物后行走模式自動切換，無需控制系統的檢測與控制，提高了可靠性與穩定性；
3.越過障礙物后行走模式自動切換，無需控制系統的檢測與控制，提高了可靠性與穩定性；
4.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IA和圖IB是交替越障行走系統中一種機體I的結構圖2A和圖2B是交替越障行走系統中一種越障行走機構的結構圖3A和圖3B是一種交替越障行走系統整體的前視圖和軸測圖4A和圖4B是聯動機構中輪子個數m=2時的交替越障行走系統前視圖和軸測圖5A和圖5B是聯動機構中輪子個數m=4時的交替越障行走系統前視圖和軸測圖6A和圖6B是聯動機構中輪子個數m=2時串聯的交替越障行走系統前視圖和軸測
圖7A和圖7B是聯動機構中輪子個數m=3時串聯的交替越障行走系統前視圖和軸測
圖8A和圖SB是聯動機構中輪子個數m=4時串聯的交替越障行走系統的前視圖和軸測圖。具體實施方法
參見圖1A、圖IB-圖8A和圖8B，本交替越障行走系統由機體I和聯動機構組成。聯動機構對稱安裝在機體I左右兩側，機體I的兩端的短于聯動機構5和8的兩端。機體I的底部可以設有防滑齒4。系統中所用的聯動機構都由一定數量的輪子3和越障連桿6組成， 其輪子3數量可根據需要而定，越障連桿6前后兩端可以設有折彎7，其底部可以設有防滑齒9。左右聯動的聯動機構5和8的驅動方式是一個驅動裝置可以驅動一個或多個的輪子。 機體I與聯動機構5和8之間靠連接裝置9連接起來。在規整地形行走時，它的行走模式為輪式行走模式，主要依靠輪子3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5和8輪子和越障連桿6之間的切換來行走，或越障行走機構5與越障行走機構8之間的相互切換來行走。每個機體I的前后方設有和另外車輛相連接的鎖緊裝置2，用于將多個機體單元連接起來。參見圖6A、圖6B-圖8A、圖8B，該交替越障行走系統可以包括若干個可以首尾相連的機體，每個機體的前后方設有和另外機體相連接的鎖緊裝置2，用于將多個機體連接起來。本發明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規整地形上行走時與普通輪子行走模式相同；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m=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
1.一種聯動機構與聯動機構交替切換的越障行走系統，包括機體(I)和聯動機構(5和 8);其特征在于所述聯動機構(5和8)包括輪子(3)與越障連桿￠)，所述輪子有m個， 直徑相等，其中m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(5和8)對稱安裝在機體(I)左右兩側；機體(I)的兩端的短于聯動機構(5和8)的兩端；所述聯動機構(5和8)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。
2.根據權利要求I所述的聯動機構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(6)前后兩端設有向上的折彎(7)，其底部設有防滑齒(9)。
3.根據權利要求I所述的聯動機構與聯動機構交替切換的越障行走系統，其特征在于機體(I)的底部設有防滑齒(4)。
4.根據權利要求I所述的聯動機構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)的左右兩側可以裝一個或多個聯動機構。
5.根據權利要求I所述的聯動機構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驅動一個或多個輪子。
6.根據權利要求I所述的聯動機構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)與聯動機構之間靠連接裝置(9)連接。
7.根據權利要求I所述的聯動機構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)具有首尾相連的若干個，每個機體的前后方設有與另外機體相連接的鎖緊裝置(3)，每個機體兩側對稱安裝至少一組聯動機構。
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越障行走機構組成。該機體的底部可以設有防滑齒。機體兩側可以由一個或多個聯動越障行走機構組成。聯動越障行走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規整地形如崎嶇山地、沼澤、河谷、海灘上的高速行走。
文檔編號B62D63/02GK102602470SQ20121007521
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月21日 優先權日2012年3月21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