CN109606497B - 一种轮腿式全地形车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轮腿式全地形车，包括：车身，轮组和腿组，所述腿组连接在车身前端两侧，所述轮组连接在车身后端两侧；所述腿组有一对摆臂腿组，所述摆臂腿组的中心点设置转轴孔，所述转轴孔通过摇摆四连杆机构连接于车身上；所述轮组有一对摇臂轮组，所述每个摇臂轮组通过三连杆机构连接于车身后端，每个摇臂轮组为轮毂电机和后轮毂电机，前、后轮毂电机通过俯仰摇臂机构相连。本发明完全采用被动悬架，前后越障结构都能被动变形适应地形，同时能有效减少地形崎岖对车体本身的影响。

Description

一种轮腿式全地形车
技术领域
本发明公开了一种轮腿式全地形车，涉及特种机器人机械技术领域。
背景技术
全地形机器人在星球探测，户外侦查，灾难搜救，以及军事等领域有着广阔的应用前景。其不仅拥有应对各种复杂地形的能力，还能够搭载许多传感器和执行器，代替人类在危险或者难以进入的区域执行多种多样的任务。
现有的全地形机器人主要分为四大类：轮式；腿式；履带式以及复合式。每一类机器人都有其优势和缺陷，其中轮腿式机器人结合了轮式和腿式的优点，越障能力优越，同时能够有效降低能量的损耗，其缺点是结构较为复杂，控制难度较高，将被动悬架和轮腿式结构结合起来，使得机器人越障结构能根据地面障碍物被动变形，能有效降低机器人的控制难度。
机器人上装载的各类传感器对机器人机体的平稳性也提出了一定的要求。现有的具有被动越障结构的机器人很难在越障过程中保持车体的稳定。
发明内容
本发明针对上述背景技术中的缺陷，提供一种轮腿式全地形车，完全采用被动悬架，前后越障结构都能被动变形适应地形，同时能有效减少地形崎岖对车体本身的影响。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种轮腿式全地形车，包括：车身，轮组和腿组，所述腿组连接在车身前端两侧，所述轮组连接在车身后端两侧；
所述腿组有一对摆臂腿组，每个摆臂腿组有4个支腿，所述4个支腿呈十字型一体设计，所述4个支腿的自由端设置滚轮，所述摆臂腿组的中心点设置转轴孔，所述转轴孔通过摇摆四连杆机构连接于车身上；
所述轮组有一对摇臂轮组，所述每个摇臂轮组通过三连杆机构连接于车身后端，每个摇臂轮组包括前轮毂电机和后轮毂电机，前、后轮毂电机通过俯仰摇臂机构相连。
进一步的，所述车身包括车体上板、车体下板、安装板、前接板和后接板，所述车体上板和车体下板之间通过支撑件固定连接，所述前连接板的上下两端分别通过轴一和车体上板、车体下板的前端固定连接，所述车体下板后侧铰接安装板，所述安装板上固定连接后接板。
进一步的，所述摇摆四连杆机构包括两个相同的第一长轴和两个相同的第一短轴，两个所述第一长轴的中部分别转动连接于车体上板、车体下板的轴一上，所述第一长轴的两端分别通过两个第一短轴相连成一个平行四边形，所述第一长轴和第一短轴间通过销轴连接，每个所述短轴的中部两侧设置安装轴，每个所述安装轴分别连接一只摆臂腿的转轴孔。
进一步的，所述三连杆机构包括左连杆、右连杆和中间连杆，所述中间连杆通过轴二转动连接于后接板的中部，所述左连杆、右连杆对称设置在中间连杆的两侧，所述左连杆、右连杆中部分别通过轴三和后接板转动连接，所述中间连杆的两端分别设有滑槽，所述左连杆、右连杆通过轴四上的滚针轴承连接于滑槽内。
进一步的，俯仰摇臂机构包括前轮固定杆、后轮固定杆、第二长轴和第二短轴，所述前轮固定杆的下端固定于前轮毂电机的中心，所述后轮固定杆的下端固定于后轮毂电机的中心，第二长轴和第二短轴的一端与后轮固定杆的下端铰接，第二长轴的另一端铰接于前轮固定杆的下端，第二短轴的另一端铰接于前轮固定杆的上端，每对所述的摇臂轮通过后轮固定杆的上端分别固定连接于左、右连杆的两侧。
进一步的，所述后接板与车体上板之间通过减震器连接。
进一步的，所述轴二和两个轴三设置在同一水平面上。
有益效果：1.本发明的主动轮选用轮毂单机，结构精简，避免电机外露，增加越障性能。
2. 本发明腿组的8个被动的滚轮位于车体前部，分成左右两组，呈十字型设计，既可以腿式翻越障碍物，也可在平坦路面上以轮式前行。
3.本发明两个摆臂腿组由一组平行四边形连杆连接，可以上下浮动，应对左右高度不等的障碍物，该结构在变形的时候，摆臂腿组的连接轴能够始终和水平面保持平行，最大限度地保持轮子与地面的正面接触。
4.本发明的两个摇臂轮组的三连杆越障结构，三根连杆分别通过三根轴与车体连接，中间连杆设有两个滑槽，左、右连杆通过轴三上的滚针轴承和中间连杆的滑槽作相互运动，也能够应对左右高度不等的障碍物，这使得小车在越障过程中能被动适应地形，崎岖不平的路面不容易影响到小车的平台稳定。
5.本发明的每个摇臂轮组由俯仰摇臂机构连接，在前面的轮子遇到较高障碍物时，能通过连杆的变形将其抬起，从而翻越障碍物。
6.后接板通过和车体下板的交接，通过一对减震器和车体上板连接，在后轮受到冲击的时候能够减少对车体的影响，保护车体上安装的设备。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的车身的结构示意图；
图3是本发明的摇摆四连杆机构水平状态的结构示意图；
图4是本发明的摇摆四连杆机构倾斜状态的结构示意图；
图5是本发明的摇臂轮组水平状态的结构示意图；
图6是本发明的摇臂轮组倾斜状态的结构示意图；
图7是本发明的三连杆机构水平状态的结构示意图；
图8是本发明的三连杆机构倾斜状态的结构示意图；
图9是本发明的俯仰摇臂机构水平状态的结构示意图；
图10是本发明的俯仰摇臂机构抬起状态的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1~10所示，一种轮腿式全地形车，包括：车身1，轮组和腿组，所述腿组连接在车身1前端两侧，所述轮组连接在车身1后端两侧；
所述腿组有一对摆臂腿组2，每个摆臂腿组2有4个支腿21，所述4个支腿21呈十字型一体设计，所述4个支腿21的自由端设置滚轮22，所述摆臂腿组2的中心点设置转轴孔，所述转轴孔通过摇摆四连杆机构4连接于车身1上；
所述轮组有一对摇臂轮组3，所述每个摇臂轮组3通过三连杆机构5连接于车身1后端，每个摇臂轮组3包括前轮毂电机31和后轮毂电机32，前、后轮毂电机32通过俯仰摇臂机构6相连。
所述车身1包括车体上板11、车体下板12、安装板13、前接板14和后接板15，所述车体上板11和车体下板12之间通过支撑件16固定连接，所述前连接板的上下两端分别通过轴一44和车体上板11、车体下板12的前端固定连接，所述车体下板12后侧铰接安装板13，所述安装板13上固定连接后接板15，所述后接板15与车体上板11之间通过减震器17连接。
所述摇摆四连杆机构4包括两个相同的第一长轴41和两个相同的第一短轴42，两个所述第一长轴41的中部分别转动连接于车体上板11、车体下板12的轴一44上，所述第一长轴41的两端分别通过两个第一短轴42相连成一个平行四边形，所述第一长轴41和第一短轴42间通过销轴45连接，每个所述短轴的中部两侧设置安装轴43，每个所述安装轴43分别连接一只摆臂腿的转轴孔。
所述三连杆机构5包括左连杆51、右连杆53和中间连杆52，所述中间连杆52通过轴二54转动连接于后接板15的中部，所述左连杆51、右连杆53对称设置在中间连杆52的两侧，所述左连杆51、右连杆53中部分别通过轴三55和后接板15转动连接，所述轴二54和两个轴三55设置在同一水平面上；所述中间连杆52的两端分别设有滑槽57，所述左连杆51、右连杆53通过轴四56上的滚针轴承连接于滑槽57内。
俯仰摇臂机构6包括前轮固定杆61、后轮固定杆62、第二长轴63和第二短轴64，所述前轮固定杆61的下端固定于前轮毂电机31的中心，所述后轮固定杆62的下端固定于后轮毂电机32的中心，第二长轴63和第二短轴64的一端与后轮固定杆62的下端铰接，第二长轴63的另一端铰接于前轮固定杆61的下端，第二短轴64的另一端铰接于前轮固定杆61的上端，每对所述的摇臂轮通过后轮固定杆62的上端分别固定连接于左、右连杆的两侧。
本发明的主动轮选用轮毂单机，结构精简，避免电机外露，增加越障性能。
本发明腿组的8个被动的滚轮位于车体前部，分成左右两组，呈十字型设计，既可以腿式翻越障碍物，也可在平坦路面上以轮式前行。
本发明两个摆臂腿组由一组平行四边形连杆连接，可以上下浮动，应对左右高度不等的障碍物，该结构在变形的时候，摆臂腿组的连接轴能够始终和水平面保持平行，最大限度地保持轮子与地面的正面接触。
本发明的两个摇臂轮组的三连杆越障结构，三根连杆分别通过三根轴与车体连接，中间连杆设有两个滑槽，左、右连杆通过轴三上的滚针轴承和中间连杆的滑槽作相互运动，也能够应对左右高度不等的障碍物，这使得小车在越障过程中能被动适应地形，崎岖不平的路面不容易影响到小车的平台稳定。
本发明的每个摇臂轮组由俯仰摇臂机构连接，在前面的轮子遇到较高障碍物时，能通过连杆的变形将其抬起，从而翻越障碍物。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种轮腿式全地形车，其特征在于，包括：车身，轮组和腿组，所述腿组连接在车身前端两侧，所述轮组连接在车身后端两侧；所述腿组有一对摆臂腿组，每个摆臂腿组有4个支腿，所述4个支腿呈十字型一体设计，所述4个支腿的自由端设置滚轮，所述摆臂腿组的中心点设置转轴孔，所述转轴孔通过摇摆四连杆机构连接于车身上；所述轮组有一对摇臂轮组，所述每个摇臂轮组通过三连杆机构连接于车身后端，每个摇臂轮组包括前轮毂电机和后轮毂电机，前、后轮毂电机通过俯仰摇臂机构相连，所述车身包括车体上板、车体下板、安装板、前接板和后接板，所述车体上板和车体下板之间通过支撑件固定连接，所述前接板的上下两端分别通过轴一和车体上板、车体下板的前端固定连接，所述车体下板后侧铰接安装板，所述安装板上固定连接后接板，所述三连杆机构包括左连杆、右连杆和中间连杆，所述中间连杆通过轴二转动连接于后接板的中部，所述左连杆、右连杆对称设置在中间连杆的两侧，所述左连杆、右连杆中部分别通过轴三和后接板转动连接，所述中间连杆的两端分别设有滑槽，所述左连杆、右连杆通过轴四上的滚针轴承连接于滑槽内，所述摇摆四连杆机构包括两个相同的第一长轴和两个相同的第一短轴，两个所述第一长轴的中部分别转动连接于车体上板、车体下板的轴一上，所述第一长轴的两端分别通过两个第一短轴相连成一个平行四边形，所述第一长轴和第一短轴间通过销轴连接，每个所述短轴的中部两侧设置安装轴，每个所述安装轴分别连接一只摆臂腿的转轴孔，俯仰摇臂机构包括前轮固定杆、后轮固定杆、第二长轴和第二短轴，所述前轮固定杆的下端固定于前轮毂电机的中心，所述后轮固定杆的下端固定于后轮毂电机的中心，第二长轴和第二短轴的一端与后轮固定杆的下端铰接，第二长轴的另一端铰接于前轮固定杆的下端，第二短轴的另一端铰接于前轮固定杆的上端，每对所述的摇臂轮通过后轮固定杆的上端分别固定连接于左、右连杆的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种轮腿式全地形车，其特征在于，所述后接板与车体上板之间通过减震器连接。
3.根据权利要求1所述的一种轮腿式全地形车，其特征在于，所述轴二和两个轴三设置在同一水平面上。
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