CN113371083A - 轮履腿复合驱动***及行走装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮履腿复合驱动***及行走装置，包括轮式行走模块及履带式行走模块，所述轮式行走模块包括第一驱动电机、一端连接在第一驱动电机转子上的摆臂、连接在摆臂另一端上的行走轮；所述行走轮位于第一驱动电机轴线的侧面；所述履带式行走模块包括第一伸缩件、履带组件，所述履带组件其中一端的履带轮安装在第一伸缩件的伸缩输出端上，所述履带组件另一端的履带轮安装在摆臂上；所述行走轮的支撑轮面与履带组件上履带的支撑带面相平行。所述行走装置为所述驱动***的具体运用。采用本方案提供的技术方案，在结构简单的基础上，可获得所需类型的行走状态。

Description

轮履腿复合驱动***及行走装置

技术领域

本发明涉及运动装置技术领域，特别是涉及一种轮履腿复合驱动***及行走装置。

背景技术

拆弹排雷、地震救援、矿难搜救、丛林作战等任务中，地形环境复杂，作业条件艰苦，传统的作业方式通常是由人员直接作业，经常会造成人员伤亡、损失巨大，同时，野外作业需要携带大量的仪器设备，任务负载较重，而人员负载能力有限，故传统作业方式极大地限制了单次的任务效益。

以现有行走机器人为例，现有技术中，可自主运行的移动设备被广泛运用于执行各种任务，且随着与之配套的运动***多样化和控制技术的发展，在军用、民用领域，这些移动设备均以具有人员直接作业无法比拟的优势在逐渐替代传统人工作业。

为适应多地形任务，近年来我国的轮履腿（行走轮、履带、支腿）复合式运动平台/移动机构/机器人结构多样，具体如专利申请申请号为：CN201310625042.X、CN201510819928.7、CN201922490199.1、CN201710310946.1等技术方案提供的运动平台/移动机构/机器人。

对多地形适应性运动平台/移动机构/机器人的结构进行进一步研究和优化，无疑会推进我国机器人技术的进一步发展。

发明内容

针对上述提出的对多地形适应性运动平台/移动机构/机器人的结构进行进一步研究和优化，无疑会推进我国机器人技术的进一步发展的技术问题，本发明提供了一种轮履腿复合驱动***及行走装置。采用本方案提供的技术方案，在结构简单的基础上，可获得所需类型的行走状态。

针对上述问题，本发明提供的轮履腿复合驱动***及行走装置通过以下技术要点来解决问题：轮履腿复合驱动***，包括轮式行走模块及履带式行走模块，

所述轮式行走模块包括第一驱动电机、一端连接在第一驱动电机转子上的摆臂、连接在摆臂另一端上的行走轮；

所述行走轮位于第一驱动电机轴线的侧面；

所述履带式行走模块包括第一伸缩件、履带组件，所述履带组件其中一端的履带轮安装在第一伸缩件的伸缩输出端上，所述履带组件另一端的履带轮安装在摆臂上；

所述行走轮的支撑轮面与履带组件上履带的支撑带面相平行。

现有技术中，如申请号为CN201922490199.1的实用新型专利申请所提供的技术方案所述，为使得机器人具有良好的地形适应能力，可在各种复杂工况及天气情况下平稳运行，提供了一种可切换为轮式行走、履带式行走和腿式行走的技术方案。与以上方案类似的，如申请号为CN201710310946.1的发明专利提供的技术方案，该方案通过改变摆腿组件的形态等，也可实现履带行走于轮式行走的切换，以适应不同的地形。

本方案在满足轮、履带、支腿式行走进行一体化集成的基础上，提供了一种结构更为简单、零部件利用率更高、驱动***形态保持能力更强的技术方案。

具体方案中，通过设置为由驱动***的一端至另一端，依次包括第一驱动电机、摆臂、履带组件及第一伸缩件，即履带组件作为摆臂和第一伸缩件的中间连接件。在具体使用时，驱动***作为行走装置的支腿，与行走装置的机架连接成四连杆机构，这样：通过第一驱动电机自身或辅助其他角度约束件，约束摆臂和/或第一伸缩件相对于机架的角度；通过第一驱动电机驱动摆臂转动以及第一伸缩件发生主动伸缩，即可使得行走装置具有以下形态：

形态一：在摆臂摆动以及第一伸缩件伸缩的过程中，通过履带组件两端分别相对于摆臂、第一伸缩件摆动，使得行走轮的轮面位于履带组件上履带支撑面的下方，此时通过驱动行走轮转动，即可使得行走装置处于轮式行走的支撑状态；

状态二：在摆臂摆动以及第一伸缩件伸缩的过程中，通过履带组件两端分别相对于摆臂、第一伸缩件摆动，使得行走轮的轮面位于履带组件上履带支撑面的上方，且通过对履带倾斜角度的控制，使得行走装置处于履带支撑和履带行走的状态；

状态三：在摆臂摆动以及第一伸缩件伸缩的过程中，通过履带组件两端分别相对于摆臂、第一伸缩件摆动，使得行走轮的轮面位于履带组件上履带支撑面的上方，且通过对履带倾斜角度的控制（此状态下履带的倾斜角度大于状态二情况下履带的支撑角度），使得行走装置在第一伸缩件的下端形成支撑，行走装置处于腿式行走的状态。

同时以上三个状态下，通过对摆臂倾斜角度的控制，可使得行走装置的重心高度可调，以平衡行走装置在当前地形下行走速度、通过能力的关系。如：

在状态一下，行走装置行走于平坦、坚硬的地面上时，通过第一驱动电机带动摆臂转动，使得行走装置具有较低的重心，以在行走装置能够平稳行进的前提下，获得较快的行走速度；当前方存在障碍物时，通过第一驱动电机带动摆臂转动，使得机架被高位支撑，在获得障碍物通过能力后，通过降低行走速度，保证行走装置运行的平稳性。

在状态二下，行走装置行走于泥泞松软的地面上时，通过控制摆臂的角度、第一伸缩件的伸长量和角度，亦可调整履带在地面上的支撑形态。

在状态三下，行走装置行走于坑洼的地面上时，通过控制摆臂的角度、第一伸缩件的伸长量和角度，亦可调机架的被支撑高度。

同时在以上状态一、状态二和状态三下，具体驱动***形态调整可以第一驱动电机和/或第一伸缩件作为动力源，状态一和状态二行走动力可来源于与履带组件、行走轮可传动连接的第二驱动电机，状态三行走动力可来源于第一伸缩件和/或第一驱动电机。故本驱动***的形态调整动力和行走动力来源可为多源和多样。

本方案中，在任意状态和任意支撑高度下，能够匹配机架形成多连杆机构的驱动***的形状保持可受限于第一伸缩件和摆臂，故区别于现有技术，本方案提供的驱动***具有更好的形状保持能力；

本方案中，在任意状态和任意支撑高度下，能够匹配机架形成多连杆机构的驱动***的具体支撑可同时受限于第一伸缩件和摆臂，故区别于现有技术，本方案提供的驱动***具有更好的机架支撑能力；

本方案中，在任意状态和任意支撑高度下，形状保持和支撑保持第一伸缩件和摆臂均可发生作用，相对于如现有技术中采用单独的悬臂杆实现腿式行走等方案，本方案还具有零件利用率高的特点。此特点便于使得行走装置具有更强的行走续航能力和弹跳能力。

同时本方案结构简单，制造成本低。

在具体运用时，为简化结构、便于制造和控制，以上第一驱动电机采用关节驱动电机，所述第一伸缩件采用气缸。为实现行走装置的轻载和弹跳力输出时的高爆发，第一伸缩件的气体动力来源可来源于压缩气瓶、汽油内燃气排气。更优的，针对履带组件设计，为使得履带组件在状态二下具有更好的抓地力，设置为在履带组件上包括数量大于2，且作为负重轮和拖带轮的多个履带轮，履带处于下方的带段被处于履带组件两端之间的履带轮约束为具有向下凸出的拐点。以上拐点用于改变所述带段的支撑面方向，以在摆臂摆动和第一伸缩杆长度改变过程中，使得履带不局限于为依靠摆臂和第一伸缩件的两端张设形式，达到获得更大触地面积的目的。

作为所述的轮履腿复合驱动***更进一步的技术方案：

为便于简化驱动***结构设计、实现履带组件与行走轮共用同一动力源，如采用为直流电机的第二驱动电机，通过动力分配件实现轮式行走、履带式行走功率流分配，设置为：所述摆臂上的履带轮与行走轮同轴。

作为一种具体的履带组件、行走轮驱动方案，设置为：还包括行星减速器、锁定件、第二驱动电机；

所述行星减速器包括主动齿轮、行星架、安装在行星架上的行星轮、设置在行星架外侧的太阳轮，所述行星轮的内、外侧分别与主动齿轮、太阳轮齿啮合；

所述摆臂上的履带轮与行走轮两者中，其中一者同轴连接于太阳轮上，另一者同轴连接于行星架上；

所述太阳轮上还同轴安装有第二卡盘，所述行星架上还同轴安装有第一卡盘；

所述锁定件用于实现第一卡盘的转动锁定和第二卡盘的转动锁定，且第一卡盘和第二卡盘的锁定状态可调。本方案在具体运用时，当通过锁定件锁定第一卡盘时，行星架的转动被锁定，此时通过主动齿轮、行星轮带动太阳轮旋转，所述两者中，与太阳轮同轴连接的一者在第二驱动电机的作用下转动，如与太阳轮同轴连接的一者为行走轮时，此时行走轮在第二驱动电机的作用下转动，此状态下可获得行走轮轮式行走状态；如与太阳轮同轴连接的一者为履带轮时时，此时该履带轮作为履带组件的主动轮，在第二驱动电机的作用下转动，此状态下可获得履带式行走状态。采用以上方案，不仅能够通过行星减速器使得驱动***具有更强的攀爬能力，同时在结构简单、重量轻的情况下即可实现功率流按需求分配。

为使得本驱动***在运用于行走装置上时具有行走装置转向功能，设置为：还包括固定连接于第一驱动电机上的铰接座；

所述铰接座上设置有转动关节，所述第一驱动电机可绕所述转动关节产生如下形式的转动：第一驱动电机的转动轴线与第一驱动电机的轴线垂直。本方案中，所述铰接座可采用球铰接座亦可采用包括铰接轴的轴铰接座。具体方案中，所述铰接座作为与之连接的第一驱动电机与机架的中间连接件，通过推力推动该第一驱动电机绕铰接座转动，即可使得行走轮发生同步于第一驱动电机的旋转，达到行走轮转向驱动目的。与本方案匹配的，针对通过履带组件与可旋转行走轮相连的第一伸缩件，可采用第一伸缩件通过球转动关节与机架相连，亦可采用第一伸缩件本身为可旋转气缸的方式来匹配在铰接座作用下的摆臂偏转。

如上所述，在以上提出的状态一和状态二驱动形式下，均可利用第一驱动电机绕铰接座转动实现行走装置转向控制，而在状态三驱动形式下，优选采用状态一或状态二完成起跳前行进方向的预调整。

为便于控制行走装置左、右转向所需转向力的大小，设置为：还包括用于驱动所述第一驱动电机绕所述转动关节转动的第二伸缩件；

所述转动关节位于第一驱动电机长度方向的中部，所述第二伸缩件为两个，两第二伸缩件相对于转动关节左、右对称铰接于第一驱动电机的壳体上。作为本领域技术人员，以上第二伸缩件在运用于行走装置上时，采用球铰接、轴铰接均可达到相应连接目的。在实施具体转向时，如通过左侧的第二伸缩件实现行走装置的左转向或右转向，相应的，通过右侧的第二伸缩件实现行走装置的右转向或左转向。区别于采用一个第二伸缩件，可有效避免出现转向力臂差异问题。

为获得行走装置稳定的支撑形态，在状态一和状态三下，一般采用行走装置为四点支撑，如现有技术中广泛采用的四轮支撑和四腿支撑，现有技术中也包括采用三轮支撑的技术方案，但一般情况下行走装置后侧包括两个支撑轮，为使得单个驱动***能够运用于行走装置前侧或后侧单侧支撑，设置为：所述第一驱动电机的两端均连接有摆臂，两摆臂相互平行，各摆臂的另一端上均连接有行走轮，各摆臂均通过单独的履带组件连接有单独的第一伸缩件。本方案在具体运用时，各摆臂优选设置为等长，且行走轮安装于摆臂的底端上，通过第一驱动电机两侧在第一驱动电机的作用下同步摆动，达到适应大部分平坦路面的目的。当需要运用在坡面上，且行走装置的左侧和右侧分别支撑于坡面倾斜方向的不同位置，前进方向沿着坡面宽度方向时，亦可采用摆臂不等长设计。

与以上摆臂不等长设计匹配的，本方案中第一伸缩件的型号和尺寸也不一定要设置为相同，如通过机架上为第一伸缩件提供的具体安装位置匹配机架的具体支撑需要。

本方案还公开了一种轮履腿复合行走装置，包括机架，还包括如上任意一项所述的驱动***；

所述驱动***通过第一驱动电机连接于机架上；

所述第一伸缩件可转动连接于机架上，所述可转动的转轴与第一驱动电机的轴线平行；

所述第一伸缩件在发生伸缩时，可使得其上履带轮相对于该驱动***上行走轮的位置在以下两位置之间切换：

位置一：第一伸缩件上的履带轮位于行走轮的下侧；

位置二：第一伸缩件上的履带轮位于行走轮的上侧。

如如上所述，本方案提供的行走装置为基于所述驱动***的具体运用，单个行走轮、履带组件以及第一伸缩件形成行走装置的一个支点或支腿；在以上位置一下即可实现行走装置履带式行走和腿式行走，以上位置二即用于提供行走装置轮式行走方案。

如如上所述，本行走装置的形态调整动力和行走动力来源可为多源和多样；

在任意状态和任意支撑高度下，匹配机架形成多连杆机构的驱动***的形状保持可受限于第一伸缩件和摆臂，本方案提供的行走装置具有更好的形状保持能力；

在任意状态和任意支撑高度下，匹配机架形成多连杆机构的驱动***的具体支撑可同时受限于第一伸缩件和摆臂，本方案提供的行走装置具有更好的机架支撑能力；

本方案中，在任意状态和任意支撑高度下，形状保持和支撑保持第一伸缩件和摆臂均可发生作用，相对于如现有技术中采用单独的悬臂杆实现腿式行走等方案，本方案还具有零件利用率高的特点。此特点便于使得行走装置具有更强的行走续航能力和弹跳能力。

同时本方案结构简单，制造成本低。

作为所述的轮履腿复合行走装置更进一步的技术方案：

如如上所提出的，在具体驱动***方案中，驱动***的结构设计满足行走装置轮系行走、履带式行走、腿式行走不同姿态所需的结构基础，同时提供了通过第一驱动电机转动实现行走装置转向的结构基础，为使得行走装置的实现不必再依赖于其他形式的支腿，作为一种具体运用，设置为：行走装置包括多个用于支撑机架的支腿，所述支腿均为所述驱动***。

为使得行走装置形成多点支撑的各个支腿均具有摆臂倾角可单独调整、第一伸缩件长度可单独调整能力，以实现在倾斜路面上形成对机架的水平支撑，设置为：各支腿均为单独的驱动***。

如如上所介绍的，为使得一个驱动***即可满足机架前侧或后侧的两点支撑，设置为：所述驱动***均为：第一驱动电机的两端均连接有摆臂，两摆臂相互平行，各摆臂的另一端上均连接有行走轮，各摆臂均通过单独的履带组件连接有单独的第一伸缩件；

所述支腿包括安装在机架前侧的前支腿以及安装在机架后侧的后支腿；

所述前支腿的第一驱动电机上还固定连接有铰接座；

所述铰接座上设置有转动关节，前支腿的第一驱动电机可绕所述转动关节产生如下形式的转动：第一驱动电机的转动轴线与第一驱动电机的轴线垂直；

还包括用于驱动前支腿的第一驱动电机绕所述转动关节转动的第二伸缩件；

所述转动关节位于前支腿的第一驱动电机长度方向的中部，所述第二伸缩件为两个，两第二伸缩件相对于转动关节左、右对称铰接于第一驱动电机的壳体上。本方案提供了一种便于转向控制、支撑高度控制的具体方案。

本发明具有以下有益效果：

本方案提供了一种轮履腿复合驱动***及行走装置，所述行走装置为包括所述驱动***的具体运用：驱动***作为所述行走装置的支腿。

本驱动***的形态调整动力和行走动力来源可为多源和多样。便于在行走装置上相对灵活的布设动力源，通过动力源之间相互约束，解决单个动力源存在的可控精度差、控制难度大的问题；解决单个动力源可能存在的受限于体积、重量等，造成的动力输出较差的问题。

本方案中，在任意状态和任意支撑高度下，能够匹配机架形成多连杆机构的驱动***的形状保持可受限于第一伸缩件和摆臂，故区别于现有技术，本方案提供的驱动***具有更好的形状保持能力；

本方案中，在任意状态和任意支撑高度下，能够匹配机架形成多连杆机构的驱动***的具体支撑可同时受限于第一伸缩件和摆臂，故区别于现有技术，本方案提供的驱动***具有更好的机架支撑能力；

本方案中，在任意状态和任意支撑高度下，形状保持和支撑保持第一伸缩件和摆臂均可发生作用，相对于如现有技术中采用单独的悬臂杆实现腿式行走等方案，本方案还具有零件利用率高的特点。此特点便于使得行走装置具有更强的行走续航能力和弹跳能力。

同时本方案结构简单，制造成本低。

附图说明

图1 为本方案所述的行走装置一个具体实施例的结构示意图，该示意图为行走装置的立体结构示意图；

图2为本方案所述的行走装置一个具体实施例的结构示意图，第二驱动电机关联行走轮驱动、履带组件驱动的具体动力传递链路示意图；

图3为本方案所述的轮系***一个具体实施例的结构示意图，反应第二驱动电机关联行走轮驱动、履带组件驱动的具体动力传递链路控制的局部结构示意图。

附图中的附图标记分别为：1、机架，2、第一驱动电机，3、摆臂，4、第一伸缩件，5、履带组件，6、行走轮，7、第二驱动电机，8、第二伸缩件，9、铰接座，10，主动齿轮，11、行星轮，12、太阳轮，13、第一卡盘，14、锁定件，15、第二卡盘，16、行星架，17、蜗杆轴，18、第一卡爪，19、第二卡爪，20、安装座，21、蜗轮。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1至图3所示，轮履腿复合驱动***，包括轮式行走模块及履带式行走模块，

所述轮式行走模块包括第一驱动电机2、一端连接在第一驱动电机2转子上的摆臂3、连接在摆臂3另一端上的行走轮6；

所述行走轮6位于第一驱动电机2轴线的侧面；

所述履带式行走模块包括第一伸缩件4、履带组件5，所述履带组件5其中一端的履带轮安装在第一伸缩件4的伸缩输出端上，所述履带组件5另一端的履带轮安装在摆臂3上；

所述行走轮6的支撑轮面与履带组件5上履带的支撑带面相平行。

现有技术中，如申请号为CN201922490199.1的实用新型专利申请所提供的技术方案所述，为使得机器人具有良好的地形适应能力，可在各种复杂工况及天气情况下平稳运行，提供了一种可切换为轮式行走、履带式行走和腿式行走的技术方案。与以上方案类似的，如申请号为CN201710310946.1的发明专利提供的技术方案，该方案通过改变摆腿组件的形态等，也可实现履带行走于轮式行走的切换，以适应不同的地形。

本方案在满足轮、履带、支腿式行走进行一体化集成的基础上，提供了一种结构更为简单、零部件利用率更高、驱动***形态保持能力更强的技术方案。

具体方案中，通过设置为由驱动***的一端至另一端，依次包括第一驱动电机2、摆臂3、履带组件5及第一伸缩件4，即履带组件5作为摆臂3和第一伸缩件4的中间连接件。在具体使用时，驱动***作为行走装置的支腿，与行走装置的机架1连接成四连杆机构，这样：通过第一驱动电机2自身或辅助其他角度约束件，约束摆臂3和/或第一伸缩件4相对于机架1的角度；通过第一驱动电机2驱动摆臂3转动以及第一伸缩件4发生主动伸缩，即可使得行走装置具有以下形态：

形态一：在摆臂3摆动以及第一伸缩件4伸缩的过程中，通过履带组件5两端分别相对于摆臂3、第一伸缩件4摆动，使得行走轮6的轮面位于履带组件5上履带支撑面的下方，此时通过驱动行走轮6转动，即可使得行走装置处于轮式行走的支撑状态；

状态二：在摆臂3摆动以及第一伸缩件4伸缩的过程中，通过履带组件5两端分别相对于摆臂3、第一伸缩件4摆动，使得行走轮6的轮面位于履带组件5上履带支撑面的上方，且通过对履带倾斜角度的控制，使得行走装置处于履带支撑和履带行走的状态；

状态三：在摆臂3摆动以及第一伸缩件4伸缩的过程中，通过履带组件5两端分别相对于摆臂3、第一伸缩件4摆动，使得行走轮6的轮面位于履带组件5上履带支撑面的上方，且通过对履带倾斜角度的控制（此状态下履带的倾斜角度大于状态二情况下履带的支撑角度），使得行走装置在第一伸缩件4的下端形成支撑，行走装置处于腿式行走的状态。

同时以上三个状态下，通过对摆臂3倾斜角度的控制，可使得行走装置的重心高度可调，以平衡行走装置在当前地形下行走速度、通过能力的关系。如：

在状态一下，行走装置行走于平坦、坚硬的地面上时，通过第一驱动电机2带动摆臂3转动，使得行走装置具有较低的重心，以在行走装置能够平稳行进的前提下，获得较快的行走速度；当前方存在障碍物时，通过第一驱动电机2带动摆臂3转动，使得机架1被高位支撑，在获得障碍物通过能力后，通过降低行走速度，保证行走装置运行的平稳性。

在状态二下，行走装置行走于泥泞松软的地面上时，通过控制摆臂3的角度、第一伸缩件4的伸长量和角度，亦可调整履带在地面上的支撑形态。

在状态三下，行走装置行走于坑洼的地面上时，通过控制摆臂3的角度、第一伸缩件4的伸长量和角度，亦可调机架1的被支撑高度。

同时在以上状态一、状态二和状态三下，具体驱动***形态调整可以第一驱动电机2和/或第一伸缩件4作为动力源，状态一和状态二行走动力可来源于与履带组件5、行走轮6可传动连接的第二驱动电机7，状态三行走动力可来源于第一伸缩件4和/或第一驱动电机2。故本驱动***的形态调整动力和行走动力来源可为多源和多样。

本方案中，在任意状态和任意支撑高度下，能够匹配机架1形成多连杆机构的驱动***的形状保持可受限于第一伸缩件4和摆臂3，故区别于现有技术，本方案提供的驱动***具有更好的形状保持能力；

本方案中，在任意状态和任意支撑高度下，能够匹配机架1形成多连杆机构的驱动***的具体支撑可同时受限于第一伸缩件4和摆臂3，故区别于现有技术，本方案提供的驱动***具有更好的机架1支撑能力；

本方案中，在任意状态和任意支撑高度下，形状保持和支撑保持第一伸缩件4和摆臂3均可发生作用，相对于如现有技术中采用单独的悬臂杆实现腿式行走等方案，本方案还具有零件利用率高的特点。此特点便于使得行走装置具有更强的行走续航能力和弹跳能力。

同时本方案结构简单，制造成本低。

本实施例在具体运用时，为简化结构、便于制造和控制，以上第一驱动电机2采用关节驱动电机，所述第一伸缩件4采用气缸。为实现行走装置的轻载和弹跳力输出时的高爆发，第一伸缩件4的气体动力来源可来源于压缩气瓶、汽油内燃气排气。更优的，针对履带组件5设计，为使得履带组件5在状态二下具有更好的抓地力，设置为在履带组件5上包括数量大于2，且作为负重轮和拖带轮的多个履带轮，履带处于下方的带段被处于履带组件5两端之间的履带轮约束为具有向下凸出的拐点。以上拐点用于改变所述带段的支撑面方向，以在摆臂3摆动和第一伸缩杆长度改变过程中，使得履带不局限于为依靠摆臂3和第一伸缩件4的两端张设形式，达到获得更大触地面积的目的。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化和细化：

为便于简化驱动***结构设计、实现履带组件5与行走轮6共用同一动力源，如采用为直流电机的第二驱动电机7，通过动力分配件实现轮式行走、履带式行走功率流分配，设置为：所述摆臂3上的履带轮与行走轮6同轴。

实施例3：

本实施例在实施例2的基础上做进一步优化和细化：

作为一种具体的履带组件5、行走轮6驱动方案，设置为：还包括行星减速器、锁定件14、第二驱动电机7；

所述行星减速器包括主动齿轮10、行星架16、安装在行星架16上的行星轮11、设置在行星架16外侧的太阳轮12，所述行星轮11的内、外侧分别与主动齿轮10、太阳轮12齿啮合；

所述摆臂3上的履带轮与行走轮6两者中，其中一者同轴连接于太阳轮12上，另一者同轴连接于行星架16上；

所述太阳轮12上还同轴安装有第二卡盘15，所述行星架16上还同轴安装有第一卡盘13；

所述锁定件14用于实现第一卡盘13的转动锁定和第二卡盘15的转动锁定，且第一卡盘13和第二卡盘15的锁定状态可调。本方案在具体运用时，当通过锁定件14锁定第一卡盘13时，行星架16的转动被锁定，此时通过主动齿轮10、行星轮11带动太阳轮12旋转，所述两者中，与太阳轮12同轴连接的一者在第二驱动电机7的作用下转动，如与太阳轮12同轴连接的一者为行走轮6时，此时行走轮6在第二驱动电机7的作用下转动，此状态下可获得行走轮6轮式行走状态；如与太阳轮12同轴连接的一者为履带轮时时，此时该履带轮作为履带组件5的主动轮，在第二驱动电机7的作用下转动，此状态下可获得履带式行走状态。采用以上方案，不仅能够通过行星减速器使得驱动***具有更强的攀爬能力，同时在结构简单、重量轻的情况下即可实现功率流按需求分配。

实施例4：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化和细化：

为使得本驱动***在运用于行走装置上时具有行走装置转向功能，设置为：还包括固定连接于第一驱动电机2上的铰接座9；

所述铰接座9上设置有转动关节，所述第一驱动电机2可绕所述转动关节产生如下形式的转动：第一驱动电机2的转动轴线与第一驱动电机2的轴线垂直。本方案中，所述铰接座9可采用球铰接座9亦可采用包括铰接轴的轴铰接座9。具体方案中，所述铰接座9作为与之连接的第一驱动电机2与机架1的中间连接件，通过推力推动该第一驱动电机2绕铰接座9转动，即可使得行走轮6发生同步于第一驱动电机2的旋转，达到行走轮6转向驱动目的。与本方案匹配的，针对通过履带组件5与可旋转行走轮6相连的第一伸缩件4，可采用第一伸缩件4通过球转动关节与机架1相连，亦可采用第一伸缩件4本身为可旋转气缸的方式来匹配在铰接座9作用下的摆臂3偏转。本实施例中，当第一驱动电机安装为轴线水平时，所述铰接座9为球铰接形式或轴铰接形式，当为轴铰接形式时，铰接轴的轴线位于竖直方向。

如上所述，在以上提出的状态一和状态二驱动形式下，均可利用第一驱动电机2绕铰接座9转动实现行走装置转向控制，而在状态三驱动形式下，优选采用状态一或状态二完成起跳前行进方向的预调整。

实施例5：

本实施例在实施例4的基础上做进一步优化和细化：

为便于控制行走装置左、右转向所需转向力的大小，设置为：还包括用于驱动所述第一驱动电机2绕所述转动关节转动的第二伸缩件8；

所述转动关节位于第一驱动电机2长度方向的中部，所述第二伸缩件8为两个，两第二伸缩件8相对于转动关节左、右对称铰接于第一驱动电机2的壳体上。作为本领域技术人员，以上第二伸缩件8在运用于行走装置上时，采用球铰接、轴铰接均可达到相应连接目的。在实施具体转向时，如通过左侧的第二伸缩件8实现行走装置的左转向或右转向，相应的，通过右侧的第二伸缩件8实现行走装置的右转向或左转向。区别于采用一个第二伸缩件8，可有效避免出现转向力臂差异问题。

本实施例中，所述第二伸缩件8采用气缸。区别于第一伸缩件4，考虑到不同位置气缸的行程需要，设置为第二伸缩件8为活塞杆为连续的杆体，第一伸缩件4的活塞杆为多段组合式结构，以在收纳尺寸一定的情况下，获得更长的伸出状态一匹配范围更大的机架可支撑高度调节需求。

实施例6：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化和细化：

为获得行走装置稳定的支撑形态，在状态一和状态三下，一般采用行走装置为四点支撑，如现有技术中广泛采用的四轮支撑和四腿支撑，现有技术中也包括采用三轮支撑的技术方案，但一般情况下行走装置后侧包括两个支撑轮，为使得单个驱动***能够运用于行走装置前侧或后侧单侧支撑，设置为：所述第一驱动电机2的两端均连接有摆臂3，两摆臂3相互平行，各摆臂3的另一端上均连接有行走轮6，各摆臂3均通过单独的履带组件5连接有单独的第一伸缩件4。本方案在具体运用时，各摆臂3优选设置为等长，且行走轮6安装于摆臂3的底端上，通过第一驱动电机2两侧在第一驱动电机2的作用下同步摆动，达到适应大部分平坦路面的目的。当需要运用在坡面上，且行走装置的左侧和右侧分别支撑于坡面倾斜方向的不同位置，前进方向沿着坡面宽度方向时，亦可采用摆臂3不等长设计。

与以上摆臂3不等长设计匹配的，本方案中第一伸缩件4的型号和尺寸也不一定要设置为相同，如通过机架1上为第一伸缩件4提供的具体安装位置匹配机架1的具体支撑需要。

实施例7：

本实施例在以上任意实施例提供的技术方案的基础上，提供了一种轮履腿复合行走装置，包括机架1，还包括如上任意一项所述的驱动***；

所述驱动***通过第一驱动电机2连接于机架1上；

所述第一伸缩件4可转动连接于机架1上，所述可转动的转轴与第一驱动电机2的轴线平行；

所述第一伸缩件4在发生伸缩时，可使得其上履带轮相对于该驱动***上行走轮6的位置在以下两位置之间切换：

位置一：第一伸缩件4上的履带轮位于行走轮6的下侧；

位置二：第一伸缩件4上的履带轮位于行走轮6的上侧。

如如上所述，本方案提供的行走装置为基于所述驱动***的具体运用，单个行走轮6、履带组件5以及第一伸缩件4形成行走装置的一个支点或支腿；在以上位置一下即可实现行走装置履带式行走和腿式行走，以上位置二即用于提供行走装置轮式行走方案。

如如上所述，本行走装置的形态调整动力和行走动力来源可为多源和多样；

在任意状态和任意支撑高度下，匹配机架1形成多连杆机构的驱动***的形状保持可受限于第一伸缩件4和摆臂3，本方案提供的行走装置具有更好的形状保持能力；

在任意状态和任意支撑高度下，匹配机架1形成多连杆机构的驱动***的具体支撑可同时受限于第一伸缩件4和摆臂3，本方案提供的行走装置具有更好的机架1支撑能力；

本方案中，在任意状态和任意支撑高度下，形状保持和支撑保持第一伸缩件4和摆臂3均可发生作用，相对于如现有技术中采用单独的悬臂杆实现腿式行走等方案，本方案还具有零件利用率高的特点。此特点便于使得行走装置具有更强的行走续航能力和弹跳能力。

同时本方案结构简单，制造成本低。

实施例8：

本实施例在实施例7的基础上做进一步优化和细化：

如如上所提出的，在具体驱动***方案中，驱动***的结构设计满足行走装置轮系行走、履带式行走、腿式行走不同姿态所需的结构基础，同时提供了通过第一驱动电机2转动实现行走装置转向的结构基础，为使得行走装置的实现不必再依赖于其他形式的支腿，作为一种具体运用，设置为：行走装置包括多个用于支撑机架1的支腿，所述支腿均为所述驱动***。

实施例9：

本实施例在实施例8的基础上做进一步优化和细化：

为使得行走装置形成多点支撑的各个支腿均具有摆臂3倾角可单独调整、第一伸缩件4长度可单独调整能力，以实现在倾斜路面上形成对机架1的水平支撑，设置为：各支腿均为单独的驱动***。

实施例10：

本实施例在实施例8的基础上做进一步优化和细化：

如如上所介绍的，为使得一个驱动***即可满足机架1前侧或后侧的两点支撑，在实施例8的构思下，与以上实施例9相并列的，设置为：所述驱动***均为：第一驱动电机2的两端均连接有摆臂3，两摆臂3相互平行，各摆臂3的另一端上均连接有行走轮6，各摆臂3均通过单独的履带组件5连接有单独的第一伸缩件4；

所述支腿包括安装在机架1前侧的前支腿以及安装在机架1后侧的后支腿；

所述前支腿的第一驱动电机2上还固定连接有铰接座9；

所述铰接座9上设置有转动关节，前支腿的第一驱动电机2可绕所述转动关节产生如下形式的转动：第一驱动电机2的转动轴线与第一驱动电机2的轴线垂直；

还包括用于驱动前支腿的第一驱动电机2绕所述转动关节转动的第二伸缩件8；

所述转动关节位于前支腿的第一驱动电机2长度方向的中部，所述第二伸缩件8为两个，两第二伸缩件8相对于转动关节左、右对称铰接于第一驱动电机2的壳体上。本方案提供了一种在结构简单、方便调节的基础上，便于转向控制、支撑高度控制的具体方案。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.轮履腿复合驱动***，包括轮式行走模块及履带式行走模块，其特征在于，

所述轮式行走模块包括第一驱动电机（2）、一端连接在第一驱动电机（2）转子上的摆臂（3）、连接在摆臂（3）另一端上的行走轮（6）；

所述行走轮（6）位于第一驱动电机（2）轴线的侧面；

所述履带式行走模块包括第一伸缩件（4）、履带组件（5），所述履带组件（5）其中一端的履带轮安装在第一伸缩件（4）的伸缩输出端上，所述履带组件（5）另一端的履带轮安装在摆臂（3）上；

所述行走轮（6）的支撑轮面与履带组件（5）上履带的支撑带面相平行。

2.根据权利要求1所述的轮履腿复合驱动***，其特征在于，所述摆臂（3）上的履带轮与行走轮（6）同轴。

3.根据权利要求2所述的轮履腿复合驱动***，其特征在于，还包括行星减速器、锁定件（14）、第二驱动电机（7）；

所述行星减速器包括主动齿轮（10）、行星架（16）、安装在行星架（16）上的行星轮（11）、设置在行星架（16）外侧的太阳轮（12），所述行星轮（11）的内、外侧分别与主动齿轮（10）、太阳轮（12）齿啮合；

所述摆臂（3）上的履带轮与行走轮（6）两者中，其中一者同轴连接于太阳轮（12）上，另一者同轴连接于行星架（16）上；

所述太阳轮（12）上还同轴安装有第二卡盘（15），所述行星架（16）上还同轴安装有第一卡盘（13）；

所述锁定件（14）用于实现第一卡盘（13）的转动锁定和第二卡盘（15）的转动锁定，且第一卡盘（13）和第二卡盘（15）的锁定状态可调。

4.根据权利要求1所述的轮履腿复合驱动***，其特征在于，还包括固定连接于第一驱动电机（2）上的铰接座（9）；

所述铰接座（9）上设置有转动关节，所述第一驱动电机（2）可绕所述转动关节产生如下形式的转动：第一驱动电机（2）的转动轴线与第一驱动电机（2）的轴线垂直。

5.根据权利要求4所述的轮履腿复合驱动***，其特征在于，还包括用于驱动所述第一驱动电机（2）绕所述转动关节转动的第二伸缩件（8）；

所述转动关节位于第一驱动电机（2）长度方向的中部，所述第二伸缩件（8）为两个，两第二伸缩件（8）相对于转动关节左、右对称铰接于第一驱动电机（2）的壳体上。

6.根据权利要求1所述的轮履腿复合驱动***，其特征在于，所述第一驱动电机（2）的两端均连接有摆臂（3），两摆臂（3）相互平行，各摆臂（3）的另一端上均连接有行走轮（6），各摆臂（3）均通过单独的履带组件（5）连接有单独的第一伸缩件（4）。

7.轮履腿复合行走装置，包括机架（1），其特征在于，还包括如权利要求1至6中任意一项所述的驱动***；

所述驱动***通过第一驱动电机（2）连接于机架（1）上；

所述第一伸缩件（4）可转动连接于机架（1）上，所述可转动的转轴与第一驱动电机（2）的轴线平行；

所述第一伸缩件（4）在发生伸缩时，可使得其上履带轮相对于该驱动***上行走轮（6）的位置在以下两位置之间切换：

位置一：第一伸缩件（4）上的履带轮位于行走轮（6）的下侧；

位置二：第一伸缩件（4）上的履带轮位于行走轮（6）的上侧。

8.根据权利要求7所述的轮履腿复合行走装置，其特征在于，该行走装置包括多个用于支撑机架（1）的支腿，所述支腿均为所述驱动***。

9.根据权利要求8所述的行走装置，其特征在于，各支腿均为单独的驱动***。

10.根据权利要求8所述的行走装置，其特征在于，所述驱动***均为：第一驱动电机（2）的两端均连接有摆臂（3），两摆臂（3）相互平行，各摆臂（3）的另一端上均连接有行走轮（6），各摆臂（3）均通过单独的履带组件（5）连接有单独的第一伸缩件（4）；

所述支腿包括安装在机架（1）前侧的前支腿以及安装在机架（1）后侧的后支腿；

所述前支腿的第一驱动电机（2）上还固定连接有铰接座（9）；

所述铰接座（9）上设置有转动关节，前支腿的第一驱动电机（2）可绕所述转动关节产生如下形式的转动：第一驱动电机（2）的转动轴线与第一驱动电机（2）的轴线垂直；

还包括用于驱动前支腿的第一驱动电机（2）绕所述转动关节转动的第二伸缩件（8）；

所述转动关节位于前支腿的第一驱动电机（2）长度方向的中部，所述第二伸缩件（8）为两个，两第二伸缩件（8）相对于转动关节左、右对称铰接于第一驱动电机（2）的壳体上。

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