本发明提供一种轮腿复合式越障行走机构，属于车辆行走技术领域。本发明的越障行走机构包括驱动齿轮、车轮支架、车轮、左驱动轴、右驱动轴、第一单向端齿环、双向端齿环、第二单向端齿环、压缩弹簧、盘形力矩传感器、第一环形电磁吸盘、第二环形电磁吸盘、第一圆柱齿轮、第二圆柱齿轮、转臂轴、转臂箱体、第一转臂齿轮、第二转臂齿轮、越障轴、越障杆、第一回位弹簧以及第二回位弹簧。该行走机构中的双向端齿环在盘形力矩传感器、第一环形电磁吸盘、第二环形电磁吸盘和压缩弹簧的作用下利用花键副实现轴向移动，可以分别与第一单向端齿环或第二单向端齿环啮合，进而实现整个行走机构在平地上的轮式行驶或遇障碍时的腿式越障功能。本发明行走机构能够应用于越障车辆或机器人的行走系统中。
1.一种轮腿复合式越障行走机构，其特征在于该行走机构包括驱动齿轮(1)、车轮支架(2)、左驱动轴(3)、右驱动轴(4)、车轮(5)、第一单向端齿环(6)、双向端齿环(7)、第二单向端齿环(8)、压缩弹簧(9)、盘形力矩传感器(10)、第一环形电磁吸盘(11)、第二环形电磁吸盘(12)、第一圆柱齿轮(13)、第二圆柱齿轮(14)、转臂轴(15)、转臂箱体(16)、第一转臂齿轮(17)、第二转臂齿轮(18)、越障轴(19)、越障杆(20)、第一回位弹簧(21)以及第二回位弹簧(22)；所述车轮支架(2)与车辆或机器人的车体相连接，所述车轮支架(2)上设有左驱动轴(3)和右驱动轴(4)；所述驱动齿轮(1)固连在左驱动轴(3)的端部，所述驱动齿轮(1)与车辆或机器人的驱动电机连接；所述盘形力矩传感器(10)的两端分别与所述左驱动轴(3)以及右驱动轴(4)固连，所述盘形力矩传感器(10)用来检测车轮(5)的力矩大小；所述车轮(5)通过螺钉与第一单向端齿环(6)固连，所述车轮(5)以及所述第一单向端齿环(6)通过滚动轴承空套安装在所述右驱动轴(4)上，所述第一单向端齿环(6)的右侧面圆周上均布一圈梯形端齿；所述双向端齿环(7)的双侧面圆周上各均布有一圈梯形端齿，所述双向端齿环(7)通过花键副联接在右驱动轴(4)上以实现同轴转动和轴向移动，所述第二单向端齿环(8)与所述第一圆柱齿轮(13)通过螺钉固联于一体，所述第二单向端齿环(8)与所述第一圆柱齿轮(13)通过滚动轴承空套安装在右驱动轴(4)上，所述第二单向端齿环(8)的左侧面圆周上均布一圈梯形端齿，所述双向端齿环(7)位于所述第一单向端齿环(6)与所述第二单向端齿环(8)之间；所述压缩弹簧(9)的右端固连于所述右驱动轴(4)的轴肩上，所述压缩弹簧(9)的左端固连于所述双向端齿环(7)的右端面上；所述第一环形电磁吸盘(11)通过螺钉固连于所述双向端齿环(7)的右侧面上，所述第二环形电磁吸盘(12)固连于所述右驱动轴(4)的轴肩上，所述压缩弹簧(9)位于所述第一环形电磁吸盘(11)与第二环形电磁吸盘(12)之间；所述转臂轴(15)安装在所述车轮支架(2)以及所述转臂箱体(16)上，所述第二圆柱齿轮(14)固连在所述转臂轴(15)上，所述第二圆柱齿轮(14)与所述第一圆柱齿轮(13)啮合；所述第一转臂齿轮(17)固连在所述转臂轴(15)上，所述第一转臂齿轮(17)通过螺钉与所述转臂箱体(16)固连，所述第一转臂齿轮(17)带动所述转臂箱体(16)转动；所述第二转臂齿轮(18)固连在所述越障轴(19)上，所述第二转臂齿轮(18)与所述第一转臂齿轮(17)啮合；所述越障轴(19)通过滚动轴承安装在所述转臂箱体(16)上，所述越障轴(19)的端部与所述越障杆(20)固连，所述第二转臂齿轮(18)通过所述越障轴(19)带动所述越障杆(20)转动，从而实现腿式越障；所述第一回位弹簧(21)以及所述第二回位弹簧(22)的一端分别固定在所述车体支架(2)上，所述第一回位弹簧(21)以及所述第二回位弹簧(22)的另一端分别固定于所述越障杆(20)的两端。
一种轮腿复合式越障行走机构
技术领域：
[0001] 本发明提供一种轮腿复合式越障行走机构，属于车辆行走技术领域。该行走机构可以实现在平地上的轮式行驶或遇障碍时的腿式越障功能，能够应用于越障车辆或机器人的行走系统中。背景技术：
[0002] 目前，越障车辆或机器人的行走系统主要分为轮式、履带式、腿式和复合式等结构。其中轮腿复合式行走系统兼具轮式和腿式的优点，被广泛采用。已有的轮腿复合式行走系统，存在结构复杂、轮腿转换不灵活、控制比较复杂等问题，尚需进一步改进。发明内容：
[0003] 针对轮腿复合式行走系统的现状，本发明提供一种轮腿复合式越障行走机构，其特征在于能够实现在平地上的轮式行驶或遇障时的腿式越障自动转换，可应用于越障车辆或机器人的行走系统中。
[0004] 本发明所提供的一种轮腿复合式越障行走机构包括驱动齿轮1、车轮支架2、左驱动轴3、右驱动轴4、车轮5、第一单向端齿环6、双向端齿环7、第二单向端齿环8、压缩弹簧9、盘形力矩传感器10、第一环形电磁吸盘11、第二环形电磁吸盘12、第一圆柱齿轮13、第二圆柱齿轮14、转臂轴15、转臂箱体16、第一转臂齿轮17、第二转臂齿轮18、越障轴19、越障杆20、第一回位弹簧21以及第二回位弹簧22；所述车轮支架2与车辆或机器人的车体相连接，所述车轮支架2上设有左驱动轴3和右驱动轴4；所述驱动齿轮1固连在左驱动轴3的端部，所述驱动齿轮1与车辆或机器人的驱动电机连接；所述盘形力矩传感器10的两端分别与所述左驱动轴3以及右驱动轴4固连，所述盘形力矩传感器10用来检测车轮5的力矩大小；所述车轮5通过螺钉与第一单向端齿环6固连，所述车轮5以及所述第一单向端齿环6通过滚动轴承空套安装在所述右驱动轴4上，所述第一单向端齿环6的右侧面圆周上均布一圈梯形端齿；所述双向端齿环7的双侧面圆周上各均布有一圈梯形端齿，所述双向端齿环7通过花键副联接在右驱动轴4上以实现同轴转动和轴向移动，所述第二单向端齿环8与所述第一圆柱齿轮13通过螺钉固联于一体，所述第二单向端齿环8与所述第一圆柱齿轮13通过滚动轴承空套安装在右驱动轴4上，所述第二单向端齿环8的左侧面圆周上均布一圈梯形端齿，所述双向端齿环7位于所述第一单向端齿环6与所述第二单向端齿环8之间；所述压缩弹簧9的右端固连于所述右驱动轴4的轴肩上，所述压缩弹簧9的左端固连于所述双向端齿环7的右端面上；所述第一环形电磁吸盘11通过螺钉固连于所述双向端齿环7的右侧面上，所述第二环形电磁吸盘12固连于所述右驱动轴4的轴肩上，所述压缩弹簧9位于所述第一环形电磁吸盘11与第二环形电磁吸盘12之间；所述转臂轴15安装在所述车轮支架2以及所述转臂箱体16上，所述第二圆柱齿轮14固连在所述转臂轴15上，所述第二圆柱齿轮14与所述第一圆柱齿轮13啮合；所述第一转臂齿轮17固连在所述转臂轴15上，所述第一转臂齿轮17通过螺钉与所述转臂箱体16固连，所述第一转臂齿轮17带动所述转臂箱体16转动；所述第二转臂齿轮18固连在所述越障轴19上，所述第二转臂齿轮18与所述第一转臂齿轮17啮合；所述越障轴19通过滚动轴承安装在所述转臂箱体16上，所述越障轴19的端部与所述越障杆20固连，所述第二转臂齿轮18通过所述越障轴19带动所述越障杆20转动，从而实现腿式越障；所述第一回位弹簧21以及所述第二回位弹簧22的一端分别固定在所述车体支架2上，所述第一回位弹簧21以及所述第二回位弹簧22的另一端分别固定于越障杆20的两端。
[0005] 本发明的行走机构，其特征在于由盘形力矩传感器10测出车轮5所受阻力矩，双向端齿环7在盘形力矩传感器10、第一环形电磁吸盘11、第二环形电磁吸盘12和压缩弹簧9的作用下利用花键副实现轴向移动，可以分别和第一单向端齿环6或第二单向端齿环8啮合，进而实现整个行走机构在平地上的轮式行驶或遇障时的腿式越障功能，可应用于越障车辆或机器人的行走系统中。附图说明：
[0006] 图1：本发明行走机构的结构示意图；
[0007] 图2：本发明行走机构越障过程原理图；
[0008] 图3：本发明行走机构组成车辆行走系统示意图。
[0009] 图中：1：驱动齿轮；2：车轮支架；3：左驱动轴；4：右驱动轴；5：车轮；6：第一单向端齿环；7：双向端齿环；8：第二单向端齿环；9：压缩弹簧；10：盘形力矩传感器；11：第一环形电磁吸盘；12：第二环形电磁吸盘；13：第一圆柱齿轮；14：第二圆柱齿轮；15：转臂轴；16：转臂箱体；17：第一转臂齿轮；18：第二转臂齿轮；19：越障轴；20：越障杆；21：第一回位弹簧；22：第二回位弹簧。
具体实施方式：
[0010] 图1为本发明的轮腿复合式越障行走机构结构示意图，电机的动力通过驱动齿轮1、左驱动轴3、盘形力矩传感器10、右驱动轴4传至双向端齿环7。当整个行走机构正常行驶时，在压缩弹簧9的作用下，双向端齿环7的左侧梯形端齿圈与第一单向端齿环6的右侧梯形端齿圈相互啮合，进而带动车轮5行走；当整个行走机构遇到障碍时，若盘形力矩传感器10所测车轮5的阻力矩超过预定值时，第一环形电磁吸盘11和第二环形电磁吸盘12通电闭合，在电磁吸力作用下，双向端齿环7克服压缩弹簧9弹力而右移，此时双向端齿环7的右侧梯形端齿圈与第二单向端齿环8的左侧梯形端齿圈相互啮合，带动第一圆柱齿轮13转动，进而将动力通过第二圆柱齿轮14、转臂轴15、转臂箱体16、第一转臂齿轮17、第二转臂齿轮18、越障轴19传至越障杆20，进而依靠越障杆20的转动并克服第一回位弹簧21和第二回位弹簧22的弹力实现腿式越障。随着越障杆20与台阶上表面接触，将车轮5抬起，则作用在车轮5上的阻力矩越来越小，当阻力矩小于盘形力矩传感器10的设定值时，第一环形电磁吸盘11和第二环形电磁吸盘12断电脱开，在压缩弹簧9的作用下，双向端齿环7左侧均布的梯形端齿圈和第一单向端齿环6右侧均布的梯形端齿圈重新啮合，进而带动车轮5继续轮式行驶；当越障杆20越过障碍物后，此时在第一回位弹簧21和第二回位弹簧22的作用下，越障杆20回退至原始位置，为下一次的越障做好准备。本发明的轮腿复合式越障行走机构越障过程原理如图2所示。
[0011] 图3为本发明的轮腿复合式越障行走机构组成车辆行走系统示意图，在车轮支架2上对称配置四组本发明的轮腿复合式越障行走机构，形成四轮驱动行走系统，具有较强的驱动行走和越障能力。
