行星輪履帶復合式行走機構設計的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種行星輪履帶復合式行走機構設計，該機構在路況較差的情況下具備良好的環境自適應性和高越障能力。該機構是由行星輪(11)驅動內齒輪(1)運動從而使整車運動的。行星輪(11)則是由單獨的電機驅動，驅動輪部分可根據不同的路況變為行星輪系或周轉輪系。平坦路面時，太陽輪(8)驅動行星輪(11)，使小車平穩快速行駛。碰到較低障礙物時依靠行星輪(11)改變自身高度，從而提高車體重心完成越障。機構前支撐軸上有控制履帶輪保持架(12)即手臂和履帶輪(17)自轉的齒輪結構，由不同電機驅動，實現手臂擺動與履帶自轉同軸式轉動，在高越障的情況下為車體提供主要支撐。兩節式車體的設計，是作為高越障過程中的輔助機構，能防止車體被障礙物卡住的情況。該機構具有結構簡單、操作輕便的特點，同時具備較高的行走速度和優異的越障能力。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型采用行星輪系和履帶手臂復合、兩節式車體的行走機構，具備良好的 高越障能力。 行星輪履帶復合式行走機構設計

【背景技術】
[0002] 目前存在的行走機構可分為：輪式、腿式、履帶式及復合式。其中，輪式結構具有較 快的行駛速度且結構簡單，但其對于環境的適應性差、越障能力低；履帶式機構具有較強的 越野能力，但自重過高、能耗大；腿式結構通過腿部姿態調整，能適應多種地形，但其需要大 量的驅動器、制動及轉向裝置，使系統結構復雜，穩定步態規劃和穩定平衡控制難以實現。


【發明內容】

[0003] 本實用新型提出一種在環境較為惡劣的情況下，能夠自適應環境變化并且具備強 越障能力的行星輪履帶復合式行走機構。該機構融合了輪式、腿式和履帶式機構的特點，可 以根據不同的路面狀況來改變其運動模式，而且結構簡單，操作便捷。在平緩路面輪式結構 能實現較高的行走速度，行星輪結構能輔助越過較低障礙物，履帶式結構能輔助越過高障 礙物，車體結構設計能保證該行走機構在越障過程中不會被障礙物卡住。
[0004] 為實現行星輪系在不同路面狀況下的變換，太陽輪軸（7)通過軸承安裝在車體內 部，在前車身（24)內安裝太陽輪軸的驅動裝置，太陽輪軸（7)由前車體（24)提供支撐，安 裝在車體內部。太陽輪（8)則安裝在太陽輪軸（7)在車體外一側的端部；太陽輪（8)驅動 的行星輪（11)安裝在內齒輪軸（4)上，保證了在驅動輪內齒輪（1)被障礙物卡住時行星輪 (11)仍能運動來改變自身高度，從而改變重心位置來實現越障；為實現該機構的基本行駛 運動，內齒輪軸（4)由外部內齒輪保持架（21)來提供支撐，外部內齒輪保持架（21)安裝在 前車身（24)外部，保證了行星輪系的運動和驅動輪內齒輪（1)的運動不會產生干涉，使得 該行走機構能實現平穩的行走運動。
[0005] 在越障過程中，可實現履帶式手臂前后擺動與履帶輪（17)自轉共軸線。前支撐 軸（14)位于驅動力電機（27)前方，用軸承固定在前車身（24)上，中間的驅動前支撐軸運 動齒輪（20)和兩端履帶輪（17)通過鍵連接安裝在軸上，驅動前支撐軸齒輪（20)由單獨的 電機驅動，使前支撐軸（13)不受驅動輪內齒輪（1)影響獨立運動，使安裝在上方的履帶輪 (17)轉動，從而實現了履帶輪（17)自轉。中間驅動履帶輪保持架齒輪（20)與另一單獨電 機驅動的主動齒輪（24)嚙合；套筒（18)另一端用銷與履帶輪保持架（12)連接在一起；當 齒輪（19)被驅動時，套筒（18)旋轉帶動履帶輪保持架（12)運動，實現了履帶式手臂的前 后擺動；在遇到直徑大于小車驅動輪半徑的障礙物時，履帶輪保持架（12)向前擺動，支撐 起前車身，靠履帶的轉動產生摩擦力，幫助前車體先越過障礙物，從而實現了整個高越障的 過程。
[0006] 在進行高越障的過程中，考慮到車體可能出現卡在障礙物上的情形，運用雙節式 車體，前車身（24)和后車身（23)是通過中間的萬向聯軸器（22)連接在一起，當前車身 (24)靠手臂支撐起來時，能使前后車身形成一定的角度，前車身（24)不必受后車身（23)的 束縛，有利于車體越過障礙物；當越過障礙物之后，由于前輪為驅動輪，小車繼續往前運動， 后車身（23)便跟著越過障礙向前運動。
[0007] 本實用新型的有益效果是，不僅能在各種不同情況的路面平順地行駛，還具備高 越障能力，結構簡單，能耗較小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1行走機構總體裝配圖；
[0009] 圖2行走機構驅動輪裝配圖；
[0010] 圖3驅動輪裝配草圖；
[0011] 圖4行走機構履帶輪手臂裝配圖；
[0012] 圖5履帶輪手臂剖面圖；
[0013] 圖6行走機構前支撐軸部分；
[0014] 以下是說明書附圖中各項內容的具體說明：
[0015] 1.驅動輪內齒輪2.太陽輪用減速腹板式齒輪3.行星架用軸承4.內齒輪軸5.內 齒輪軸保持架用軸承6.連接銷7.太陽輪軸8.太陽輪9.太陽軸連接車身用軸承10.行星 架11.行星輪12.履帶輪保持架13.前支撐軸14.連接車架軸承15.套筒用軸承16.履 帶輪保持架用軸承17.履帶輪18.套筒19.驅動履帶輪保持架齒輪20.驅動前支撐軸齒輪 21.內齒輪保持架22.萬向聯軸器23.后車身24.前車身25.主動齒輪26.諧波齒輪減速 器27.電機

【具體實施方式】
[0016] 圖3中太陽輪軸（7) -端固定在車體內，車體內的一端還安裝有一個減速的從動 腹板式齒輪（2)，由電機和主動齒輪驅動。另一端伸出車體外，安裝有驅動車輪運動的太陽 輪（7)。太陽輪軸（7)末端用銷連接（6)的方式將太陽軸（7)和內齒輪軸（4)固定在一起。 太陽輪（8)與行星輪（11)嚙合，用軸承與行星架（10)組合，再通過軸承（3)固定在內齒輪 軸（4)上。內齒輪以內齒輪軸（4)為中心旋轉，內齒輪軸（4)在伸出內齒輪（1)外端有內 齒輪保持架用軸承（5)，使得內齒輪軸（4)和內齒輪保持架（21)相連。從圖6中可以看出 內齒輪保持架（21)固定在前車身（24)上，從而保證了在平坦的路面狀況下，被驅動的太陽 輪（8)使行星輪（11)轉動，驅動小車向前行駛。這種情況下，履帶手臂不起作用。
[0017] 當小車遇到直徑約為車輪半徑的障礙物時，行星輪系變為周轉輪系，太陽輪（8) 保持不動的狀態，行星輪（11)作周轉輪改變車體重心使整個車體越過障礙物。
[0018] 圖5中前支撐軸（13)位于圖3太陽輪用減速腹板式齒輪⑵前方，由圖5中兩 軸端連接車架軸承（14)固定在車架上。其中中間的驅動前支撐軸齒輪（20)和兩端履帶 輪（17)都是通過鍵連接在前支撐軸（13)上，由單獨的電機驅動，使前支撐軸（13)不受驅 動輪內齒輪（1)影響獨立轉動，則履帶輪（17)也隨之轉動，實現了履帶式手臂的履帶自轉。 履帶自轉是在小車越障過程中摩擦力的主要來源。驅動履帶輪保持架齒輪（19)與圖6中 另一單獨電機驅動的主動齒輪（25)嚙合。從圖5中可以看出，套筒（18)另一端用銷與履 帶輪保持架（12)連接在一起。齒輪（19)被驅動時，套筒（18)旋轉帶動圖5履帶輪保持架 (12)運動，實現了履帶式手臂的前后擺動。
[0019] 在遇到直徑大于小車驅動輪半徑的障礙物時，履帶輪保持架向前擺動，支撐起前 車身，靠履帶的轉動產生摩擦力，幫助前車體越過障礙物。從圖6中可以看到前車身（24) 和后車身（23)是通過中間的萬向聯軸器（22)連接在一起的，當前車身（24)靠履帶手臂越 過障礙物之后，由于前輪為驅動輪，小車繼續往前運動，后車身（23)便跟著越過障礙向前 運動，從而實現了整個高越障的過程。
【權利要求】
1. 一種由行星輪組驅動，履帶式手臂輔助越障的兩節車體行走機構，其特征在于：該 行走機構為對稱式結構，兩個驅動行星輪組運動的電力裝置相互獨立，由太陽輪（8)的轉 動通過行星輪（11)驅動內齒輪（1)行走，保證了行星輪組不受其他運動形式影響，在平坦 路面上快速行駛；根據不同的路面狀況，行星輪系可變為周轉輪系的結構裝置，障礙物和地 面摩擦使得內齒輪（5)停止運動，此時行星輪（11)作以太陽輪軸（7)為圓心的周轉運動， 改變機構重心，幫助越過障礙物；用于高越障過程的履帶式手臂裝置，履帶輪保持架（12) 能夠實現前后360°自由擺動，與地面接觸產生作用力支撐起車體，使前后車體形成一定 的角度配合越障；能給上述越障過程中提供主要摩擦力的履帶輪（17)的結構裝置，履帶輪 (17) 上裝的履帶，在履帶輪保持架（12)擺動的同時，履帶輪（17)也進行自轉，利用履帶的 紋路產生摩擦力，進一步給小車提供驅動力。
2. 根據權利要求1所述的行走機構，其特征在于：為實現行星輪系在不同路面狀況下 的變換，太陽輪軸（7)通過軸承安裝在車體內部，在前車身（24)內安裝太陽輪軸的驅動裝 置，太陽輪軸（7)由前車身（24)提供支撐，安裝在車體內部；太陽輪（8)則安裝在太陽輪軸 (7)在車體外一側的端部；太陽輪（8)驅動的行星輪（11)安裝在內齒輪軸（4)上，保證了 在驅動輪內齒輪（1)被障礙物卡住時行星輪（11)仍能運動來改變自身高度，從而改變重心 位置來實現越障；為實現該機構的基本行駛運動，內齒輪軸（4)由外部內齒輪保持架（21) 來提供支撐，外部內齒輪保持架（21)安裝在前車身（24)外部，保證了行星輪系的運動和驅 動輪內齒輪（1)的運動不會產生干涉，使得該行走機構能實現平穩的行走運動。
3. 根據權利要求1所述的行走機構，其特征在于：在越障過程中，可實現履帶式手臂前 后擺動與履帶輪（17)自轉共軸線，即對車體產生一定的支撐力，又能與地面形成足夠的摩 擦力，幫助車體越障。
4. 根據權利要求3所述的行走結構，其特征在于：前支撐軸（13)位于驅動電機（27) 前方，用軸承固定在前車身（24)上，中間的驅動前支撐軸齒輪（20)和兩端履帶輪（17)通 過鍵連接安裝在軸上，驅動前支撐軸運動齒輪（20)由單獨的電機驅動，使前支撐軸（13)不 受驅動輪影響獨立運動，使安裝在上方的履帶輪（17)轉動，從而實現了履帶式手臂的履帶 自轉；中間驅動履帶輪保持架齒輪（19)與另一單獨電機驅動的主動齒輪（25)嚙合；套筒 (18) 另一端用銷與履帶輪保持架（12)連接在一起；當驅動履帶輪保持架齒輪（19)被驅動 時，套筒（18)旋轉帶動履帶輪保持架（12)運動，實現了履帶式手臂的前后擺動；在遇到直 徑大于小車驅動輪半徑的障礙物時，履帶輪保持架（12)向前擺動，支撐起前車身（24)，靠 履帶的轉動產生摩擦力，幫助前車體先越過障礙物，從而實現了整個高越障的過程。
5. 根據權利要求1所述的行走機構，其特征在于：在進行高越障的過程中，考慮到車體 可能出現卡在障礙物上的情形，運用雙節式車體，前車身（24)和后車身（23)是通過中間的 萬向聯軸器（22)連接在一起，當前車身（24)靠手臂支撐起來時，能使前后車身形成一定的 角度，前車身（24)不必受后車身（23)的束縛，有利于車體越過障礙物；當越過障礙物之后， 由于前輪為驅動輪，小車繼續往前運動，后車身（23)便跟著越過障礙向前運動。
6. 根據權利要求1所述的行走機構，其特征在于：不僅能實現較高的行走速度，自適應 環境的變化，還能越過較高的障礙物。
【文檔編號】B62D57/028GK203864836SQ201420264815
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月20日 優先權日:2014年5月20日
【發明者】鄭嫦娥, 劉博平, 雷寧, 徐凱 申請人:北京林業大學