[实用新型]复合轮-履-曲腿的越障行走系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种复合轮-履-曲腿的越障行走系统。

背景技术

目前的越障装置可分为轮式、履带式、腿式及轮-履、轮-腿、履-腿、轮-履-腿复合式等。轮式越障装置主要利用了行星轮系的工作原理，适合平地和低障碍越障；履带式越障装置接触面大，适合沼泽地行驶，需要驱动动力较大，机动灵活性欠佳；上述两种越障装置对于90度直坡和超过轮直径高度、履带轮高度的障碍物无能为力。腿式机动性好，但控制复杂，且运动速度缓慢，对跨越高障碍需要具备比障碍长的腿；目前的复合式综合了上述几类的优点，但是均在某方面使用了单项的基本功能，这些复合式装置需要根据地形变化来控制行走机构中的各个组成部件的位置和姿态，比如轮式腿的越障机构，模仿了蟑螂的移动爬行，但是能达到的垂直翻越高度仅为轮式腿半径的1.2倍；比如前摆臂式越障机构或平行四边形前摆臂机构，也很难做到数十倍的轮直径长度且具备大臂长的扭力，以上装置对于全地形和很高的障碍(如悬崖、峭壁等数倍、数十倍腿高或轮高)均无能为力，对于崎岖路面的运动速度也不高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有越障行走系统的局限性，提供了一种适应于各种地形环境，且速度高的复合轮-履-曲腿的越障行走系统。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：-种复合轮-履-曲腿的越障行走系统，包括车体，该车体的两侧包裹能带动车体前进的主动式履带结构或支持车体滑行的被动式无驱动履带结构，车体的两侧还安装有至少4个车轮，该履带结构中的履带轮直径小于车轮的直径；每一车轮分别通过驱动轴与车体连接，每个车轮驱动轴上还枢接有一根伸缩杆，伸缩杆上固定连接曲腿。

该曲腿至少为一条，也即可为单腿、双腿、N(N≥3)腿。

本实用新型采用的另一种实施方式为一种复合轮-履-曲腿的群串越障行走系统，包括若干首尾相连的车体，每一车体的两侧包裹能带动车体前进的主动式履带结构或支持车体滑行的被动式无驱动履带结构，车体的两侧还安装有至少4个车轮，该履带结构中的履带轮直径小于车轮的直径；每一车轮分别通过驱动轴与车体连接，每个车轮驱动轴上还枢接有一根伸缩杆，伸缩杆上固定连接曲腿；每一车体的前方设置有与另一辆车体连接用的插入杆，每一车体的尾部设置有连接用的插入孔，每一车体的尾部还设有锁紧插入杆的锁紧装置。

上述两种方式中的伸缩杆为液压伸缩杆或机械伸缩杆。

上述两种方式中的曲腿外面套设曲腿套。该曲腿套上还可设置防滑钉。

具体来讲，本实用新型所介绍的复合轮-履-曲腿的越障行走系统全地形越障碍方法为：

1.平原平整路面：曲腿收缩至最短或卸下来，行走系统由传统轮式系统完成(见图2)，即成为普通4轮或6轮乃至N轮车。适合普通道路的高速机动。

2.丘陵山地、热带丛林：曲腿展开，根据山地的起伏程度改变伸缩杆和曲腿的长短，曲腿采用双边平衡接触点方式进行，可以用固定跃进步态或自适应步态等控制方式行进。固定跃进步态指曲腿接触地面和离开地面的旋转速度一致。自适应步态是接触地面时缓慢转动等待平衡控制点位置(其他曲腿接地)，离开地面时快速转动，直至接触地面时旋转速度变缓。

3.沼泽、水网、水中、海滩、雪地：沼泽地、雪地应更换为宽大的曲腿套和宽大的履带，水面水中使用密封车体，同时更换宽大的直摆腿套，运动控制使用类鱼式摆动行进(见图5)。

4.高原、雪山、峡谷、悬崖、峭壁：数十个车体首尾相连成群串，尽量选择平缓的斜坡而非垂直的90度悬崖，曲腿套也可以更换为长防滑钉的曲腿套(图8)，上高壁前采用前面车体固定抓牢，后面车体顶推的行进方式，并根据地形改变每个曲腿长度寻找攀爬固定点。大部分越过高壁后，采用前面车体群拖动方式带动后面车体越障通过(见图7)。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：

本实用新型的优点与积极效果为：

1.本实用新型采用可控变长的伸缩杆、可控变化的曲腿，曲腿的曲率和长度以及曲腿套可变换，从而可以根据地形动态调节曲腿的迈进步长和曲腿的类型，通过使用传感器实时探测地形，并通过计算机快速计算，自适应控制液压杆长和曲腿曲率和曲腿长，可以适应不同地形障碍高度和环境。曲腿的应用改变了轮式行驶的历史，利用了圆形轮滚动阻力小的力学原理，使用局部圆周轮的小阻力滚动方式，避开了滚动轮必须全接触地面难以越过高障碍的情况，采用跨越障碍的腿式迈进方式，使二者良好的结合起来，提高了跨越障碍的速度，改变了目前机器人腿式越障装置运动缓慢的弱点，是目前道路行进的轮式车辆系统的一次变革。