CN115339533A - 一种履带与轮式复合行驶装置 - Google Patents

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刘佩
薛春荣
雷世威
吴明阳
潘长松
黄海游
王成锋
高铭阳
奉伟
何幸芸
刘其鑫
代嘉惠
孙海涛
唐韩英
龚小兵
郭胜均
巫亮
白桢瑞
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Abstract

本发明涉及一种履带与轮式复合行驶装置，属于隧道机器人技术领域。本装置远离地面一端包括控制平台，装置靠近地面一端包括电源供应器、驱动与制动总成、保持架、两个履带行走机构、两个轮式行走机构与两个执行器；控制平台与电源供应器、驱动与制动总成以讯号线相接；电源供应器连接控制平台、驱动与制动总成；驱动与制动总成安装在保持架中设置于装置下方，左右两侧安装履带行走机构，前后两侧安装执行器，执行器的一端设置轮式行走机构，轮式行走机构的另一端两侧设置驱动轮；驱动与制动总成摆动执行器以切换三种行驶模式。本发明在一个行驶装置上设置轮式行走机构与履带行走机构，通过执行器实现三种模式的切换以适应装置行驶的地形。

Description

一种履带与轮式复合行驶装置
技术领域
本发明属于隧道机器人技术领域，涉及一种履带与轮式复合行驶装置。
背景技术
结合煤矿井下巷道地形地貌特点和生产需求，在参考现有钻机、喷浆机移动平台结构的基础上,采用机器人执行任务，可以大程度地解决问题。近年来已有许多机器人被开发与应用，但在机器人下方移动装置的开发与设计仍有很大的进步空间。
目前机器人的移动模式主要分轮式及履带式两种，在侦察、巡视、警戒、排险等危险与恶劣环境中有着广阔的应用前景。轮式移动具有机构简单、驱动和控制相对方便、行走灵活、工作效率高等优点，但其越障能力及地形适应能力差，常用于平坦路面。履带移动具有支撑面积大、牵引附着性能好、地形适应能力强等优点，在陡峭地形、复杂环境下有较高的越障能力和良好的环境适应性，但其速度相对较低，在长距离、高速度运动过程中或者是转弯时能耗很高。因此，有必要提出一种履带与轮式复合的行驶方式。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种履带与轮式复合行驶装置。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种履带与轮式复合行驶装置，装置远离地面一端包括控制平台，装置靠近地面一端包括电源供应器、驱动与制动总成、保持架、两个履带行走机构、两个轮式行走机构与两个执行器；控制平台与电源供应器、驱动与制动总成以讯号线相接，以控制平台行驶的供电、轮履转换与行驶；电源供应器连接控制平台、驱动与制动总成以供电；驱动与制动总成安装在保持架中设置于装置靠近地面一端，保持架左右两侧安装履带行走机构，前后两侧安装执行器，执行器远离保持架端设置轮式行走机构，轮式行走机构的远离执行器端两侧设置驱动轮，以控制驱动力与制动力传递给履带行走机构、执行器与轮式行走机构使得行驶装置行驶；驱动与制动总成摆动执行器使得行驶装置切换三种行驶模式：履带行驶、轮式行驶与轮履复合行驶。
所述控制平台进一步地包含动力模块、方向控制模块与轮履转换模块；
动力模块在输入指定动力后，输出动力讯号给电源供应器，以调节电源供应器的输出电压与输出频率来控制驱动与制动总成的输出动力；
方向控制模块在输入指定方向后，输出方向控制讯号给驱动与制动总成透过调整传递给各个行走机构的动力，以执行行驶装置的方向控制；
轮履转换模块在输入指定行驶状态后，输出轮履转换讯号给驱动与制动总成，以控制执行器摆动使行驶装置切换三种行驶模式：履带行驶、轮式行驶与轮履复合行驶。
所述驱动与制动总成根据三种行驶模式摆动执行器，并分别控制且传递动力给轮式行走机构与履带行走机构；
行驶装置采用轮式行驶时，执行器摆动至最低点，使得前后两个轮式行走机构撑起整个行驶装置行走，并将所有动力传递给轮式行走机构；
行驶装置采用履带行驶时，执行器摆动至最高点，使得左右两个履带行走机构撑起整个行驶装置行走，并将所有动力传递给履带行走机构；
行驶装置采用轮履复合行驶时，执行器摆动轮式行走机构使其接触地面，配合左右两个履带行走机构撑起整个行驶装置行走，并将所有动力传递给轮式行走机构与履带行走机构；
所述履带行走机构进一步包含一条履带、一个张紧轮、至少一个托带轮、一个诱导轮、至少一个负重轮；
保持架两侧设置一个张紧轮、至少一个托带轮、一个诱导轮与至少一个负重轮；
每条履带内围绕一个张紧轮于后方上部，至少一个托带轮于中间上部，一个诱导轮于前方上部，至少一个负重轮于底部，以带动履带行驶与转向；
来自驱动与制动总成的动力传递给张紧轮转动以带动履带行驶。
所述履带行驶与轮式行驶的方向控制为左右两侧的移动差速实现，或利用双流传动，使得左右两侧履带行走机构的转动方向不同，造成中心转向，以完成转向。
本发明在一个行驶装置上同时设置轮式行驶模式与履带行驶模式，通过轮履切换机构实现三种模式之间的切换以适应装置行驶的地形与环境。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的流程图；
图3为本发明实施例中履带内的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1，为一种履带与轮式复合行驶装置，装置远离地面一端包括控制平台，装置靠近地面一端包括电源供应器、驱动与制动总成、保持架、两个履带行走机构、两个轮式行走机构与两个执行器；控制平台与电源供应器、驱动与制动总成以讯号线相接，以控制平台行驶的供电、轮履转换与行驶；电源供应器连接控制平台、驱动与制动总成以供电；驱动与制动总成安装在保持架中设置于装置靠近地面一端，保持架左右两侧安装履带行走机构，前后两侧安装执行器，执行器远离保持架端设置轮式行走机构，轮式行走机构的远离执行器端两侧设置驱动轮，以控制驱动力与制动力传递给履带行走机构、执行器与轮式行走机构使得行驶装置行驶；驱动与制动总成摆动执行器使得行驶装置切换三种行驶模式：履带行驶、轮式行驶与轮履复合行驶。
所述控制平台进一步地包含动力模块、方向控制模块与轮履转换模块；
动力模块在输入指定动力后，输出动力讯号给电源供应器，以调节电源供应器的输出电压与输出频率来控制驱动与制动总成的输出动力；
方向控制模块在输入指定方向后，输出方向控制讯号给驱动与制动总成透过调整传递给各个行走机构的动力，以执行行驶装置的方向控制；
轮履转换模块在输入指定行驶状态后，输出轮履转换讯号给驱动与制动总成，以控制执行器摆动使行驶装置切换三种行驶模式：履带行驶、轮式行驶与轮履复合行驶。
所述驱动与制动总成根据三种行驶模式摆动执行器，并分别控制且传递动力给轮式行走机构与履带行走机构；
行驶装置采用轮式行驶时，执行器摆动至最低点，使得前后两个轮式行走机构撑起整个行驶装置行走，并将所有动力传递给轮式行走机构；
行驶装置采用履带行驶时，执行器摆动至最高点，使得左右两个履带行走机构撑起整个行驶装置行走，并将所有动力传递给履带行走机构；
行驶装置采用轮履复合行驶时，执行器摆动轮式行走机构使其接触地面，配合左右两个履带行走机构撑起整个行驶装置行走，并将所有动力传递给轮式行走机构与履带行走机构；
请参阅图3，所述履带行走机构进一步包含一条履带、一个张紧轮、至少一个托带轮、一个诱导轮、至少一个负重轮；
保持架两侧设置一个张紧轮、至少一个托带轮、一个诱导轮与至少一个负重轮；
每条履带内围绕一个张紧轮于后方上部，至少一个托带轮于中间上部，一个诱导轮于前方上部，至少一个负重轮于底部，以带动履带行驶与转向；
来自驱动与制动总成的动力传递给张紧轮转动以带动履带行驶。
所述履带行驶与轮式行驶的方向控制为左右两侧的移动差速实现，或利用双流传动，使得左右两侧履带行走机构的转动方向不同，造成中心转向，以完成转向。
请参阅图2，本实施例的实施情境如下：
情境一、行驶装置透过控制平台发出动力讯号，电源供应器收到动力讯号以后，输出指定的输出电压与输出频率给驱动与制动总成，以控制驱动与制动总成的输出动力供装置行驶。
情境二、行驶装置透过控制平台发出方向控制讯号，驱动与制动总成收到方向控制讯号后，调整传递给各个行走机构的动力，以执行行驶装置的方向控制。
情境三、行驶装置透过控制平台发出轮履转换讯号，驱动与制动总成在收到轮履转换讯号后，控制执行器摆动使行驶装置切换三种行驶模式：履带行驶、轮式行驶与轮履复合行驶。
本发明的有益效果在于在一个行驶装置上设置轮式行走机构与履带行走机构，通过执行器实现三种模式之间的切换以适应装置行驶的地形与环境。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种履带与轮式复合行驶装置，其特征在于，装置远离地面一端包括控制平台，装置靠近地面一端包括电源供应器、驱动与制动总成、保持架、两个履带行走机构、两个轮式行走机构与两个执行器；控制平台与电源供应器、驱动与制动总成以讯号线相接，以控制平台行驶的供电、轮履转换与行驶；电源供应器连接控制平台、驱动与制动总成以供电；驱动与制动总成安装在保持架中设置于装置靠近地面一端，保持架左右两侧安装履带行走机构，前后两侧安装执行器，执行器远离保持架端设置轮式行走机构，轮式行走机构的远离执行器端两侧设置驱动轮，以控制驱动力与制动力传递给履带行走机构、执行器与轮式行走机构使得行驶装置行驶；驱动与制动总成摆动执行器使得行驶装置切换三种行驶模式：履带行驶、轮式行驶与轮履复合行驶。
2.根据权利要求1所述的行驶装置，其特征在于，所述控制平台进一步地包含动力模块、方向控制模块与轮履转换模块；
动力模块在输入指定动力后，输出动力讯号给电源供应器，以调节电源供应器的输出电压与输出频率来控制驱动与制动总成的输出动力；
方向控制模块在输入指定方向后，输出方向控制讯号给驱动与制动总成透过调整传递给各个行走机构的动力，以执行行驶装置的方向控制；
轮履转换模块在输入指定行驶状态后，输出轮履转换讯号给驱动与制动总成，以控制执行器摆动使行驶装置切换三种行驶模式：履带行驶、轮式行驶与轮履复合行驶。
3.根据权利要求1所述的行驶装置，其特征在于，所述驱动与制动总成根据三种行驶模式摆动执行器，并分别控制且传递动力给轮式行走机构与履带行走机构；
行驶装置采用轮式行驶时，执行器摆动至最低点，使得前后两个轮式行走机构撑起整个行驶装置行走，并将所有动力传递给轮式行走机构；
行驶装置采用履带行驶时，执行器摆动至最高点，使得左右两个履带行走机构撑起整个行驶装置行走，并将所有动力传递给履带行走机构；
行驶装置采用轮履复合行驶时，执行器摆动轮式行走机构使其接触地面，配合左右两个履带行走机构撑起整个行驶装置行走，并将所有动力传递给轮式行走机构与履带行走机构。
4.根据权利要求1所述的行驶装置，其特征在于，所述履带行走机构进一步包含一条履带、一个张紧轮、至少一个托带轮、一个诱导轮、至少一个负重轮；
保持架两侧设置一个张紧轮、至少一个托带轮、一个诱导轮与至少一个负重轮；
每条履带内围绕一个张紧轮于后方上部，至少一个托带轮于中间上部，一个诱导轮于前方上部，至少一个负重轮于底部，以带动履带行驶与转向；
来自驱动与制动总成的动力传递给张紧轮转动以带动履带行驶。
5.根据权利要求1所述的行驶装置，其特征在于，所述履带行驶与轮式行驶的方向控制为左右两侧的移动差速实现，或利用双流传动，使得左右两侧履带行走机构的转动方向不同，造成中心转向，以完成转向。
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