主被动复合适应地形星球车

本发明涉及星球车，具体而言，涉及一种主被动复合适应地形星球车。

背景技术：

1、星球车在执行探测任务时，需要面对从平坦平原到崎岖山地等多种地形。在平坦地形上行驶时，星球车需要具备较高的行驶效率和较低的能耗；在复杂地形上行驶时，星球车需要具备良好的越障能力和姿态调节能力。然而，现有星球车悬架往往只能针对某一种地形进行优化，难以兼顾不同地形下的通行需求，导致星球车在复杂环境中的通行能力和任务执行效率受到制约。

技术实现思路

1、本发明旨在一定程度上解决相关技术中如何提升星球车在不同地形下的通行能力和环境适应性，以提升其任务执行效率的问题。

2、为至少在一定程度上解决上述问题的至少一个方面，本发明提供一种主被动复合适应地形星球车，所述主被动复合适应地形星球车包括被动地形适应机构、锁定结构、多个四连杆机构、多个驱动单元、车架和车轮；每个所述四连杆机构均具有四个转动关节并以四个所述转动关节为顶点构成四边形，四个所述转动关节中任选的一个为主动关节，所述驱动单元与所述主动关节驱动连接；每个所述四连杆机构均设有第一连接部和用于安装车轮的车轮安装部，所述第一连接部与所述车架转动连接，以使各所述四连杆机构能够分别相对于所述车架摆动；

3、所述被动地形适应机构分别与所述车架和各所述四连杆机构活动连接，所述被动地形适应机构配置有所述锁定结构；当所述锁定结构解锁时，所述被动地形适应机构在多个所述四连杆机构之间传递作用力，使得多个所述四连杆机构联动以均衡各所述车轮的接地载荷；当所述锁定结构锁定时，各所述四连杆机构彼此独立工作，所述驱动单元驱动所述四连杆机构运动，以改变所述车轮相对于所述车架竖向距离。

4、可选地，所述四连杆机构的数量为四个，四个所述四连杆机构通过各自的所述第一连接部分别连接于所述车架的四角区域；当所述锁定结构解锁时，所述被动地形适应机构被配置为：使得位于所述车架每一对斜对角区域的两个四连杆机构联动并使对应的两个车轮相对于所述车架的竖向距离同时增大或同时减小；使得位于所述车架每一对相邻角区域的两个所述四连杆机构联动并使得对应的两个所述车轮相对于所述车架的竖向距离分别增大和减小。

5、可选地，所述被动地形适应机构包括平衡杆和四个传力构件；所述平衡杆沿左右方向布置，且在所述左右方向的中间位置与所述车架绕竖直轴线转动连接；四个所述传力构件与四个所述四连杆机构一一对应布置，所述平衡杆在所述左右方向的两端均活动连接有两个所述传力构件，所述传力构件在远离所述平衡杆的一端与对应的所述四连杆机构活动连接；

6、所述锁定结构包括第一离合器，所述第一离合器设置于所述平衡杆和所述车架的连接处，用于锁定或解锁所述平衡杆相对于所述车架的转动。

7、可选地，所述四连杆机构中所述四边形各边的长度设计被配置为使得所述四连杆机构具有死点位置，所述死点位置时所述四边形的相邻两边共线。

8、可选地，所述四连杆机构的四个连杆包括依次连接的摆杆、第一连杆、第二连杆和第三连杆；所述摆杆设有所述第一连接部和所述车轮安装部；所述四边形中与所述第三连杆、所述摆杆、所述第一连杆及所述第二连杆对应的各边的长度依次减小；所述第二连杆与所述第一连杆共线时，所述四连杆机构位于所述死点位置。

9、可选地，所述第三连杆包括本体杆段和传力杆段，所述第三连杆在所述本体杆段的两端分别与所述摆杆和所述第二连杆转动连接，所述传力杆段远离所述本体杆段的一端设有用于与所述被动地形适应机构连接的第二连接部。

10、可选地，所述被动地形适应机构布置于所述车架的下方，所述摆杆倾斜设置，且左右方向上位于同一侧的两个摆杆之间的距离从上至下逐渐增大；所述第一连接部与所述摆杆的上端间隔设置，所述第一连杆和所述第二连杆在上下方向的位置均高于所述第一连接部在上下方向的位置，所述第一连杆与所述摆杆的上端转动连接；所述第二连接部在所述车架的下方与所述被动地形适应机构连接；

11、和/或，所述摆杆在所述第一连接部处分别与所述本体杆段和所述车架转动连接；

12、和/或，所述本体杆段与所述摆杆转动连接的转动轴线、所述本体杆段与所述第二连杆转动连接的转动轴线以及所述第二连接部的中心轴线共面设置。

13、可选地，所述驱动单元包括用于驱动所述主动关节的驱动电机；

14、所述驱动单元还包括主动轮和从动轮；所述驱动电机的输出轴与所述第一连接部共线设置，所述驱动电机的壳体与所述第一连接部处的连杆可拆卸连接，所述主动轮安装于所述驱动电机的输出轴；所述主动关节的轴线与所述第一连接部的轴线间隔设置，所述从动轮与所述主动关节同轴布置，所述从动轮可转动地安装于构成所述主动关节的两个连杆中的一个，且所述从动轮与构成所述主动关节的两个连杆中的另一个固定连接；所述主动轮和所述从动轮传动连接。

15、可选地，四个所述转动关节中与所述第一连接部相邻的一个所述转动关节为所述主动关节；

16、和/或，构成所述主动关节的两个连杆中，其中一个连杆上设有转角限位块，所述转角限位块用于与另一个连杆抵接，以限制两个连杆相对转动的极限角度。

17、可选地，所述主被动复合适应地形星球车具备多个工作模式，多个所述工作模式中包括轮式被动自适应移动模式、足式行走模式和主被动复合移动模式；

18、所述轮式被动自适应移动模式下，所述驱动单元所驱动的所述主动关节被锁定，所述被动地形适应机构被所述锁定结构解锁，所述被动地形适应机构在多个所述四连杆机构之间传递作用力，使得各所述四连杆机构联动以均衡各所述车轮的接地载荷；

19、所述足式行走模式下，所述被动地形适应机构被所述锁定结构锁定，各所述四连杆机构由对应的所述驱动单元独立控制；

20、所述主被动复合移动模式下，所述驱动单元驱动所述主动关节工作，所述被动地形适应机构被所述锁定结构解锁，被动地形适应机构在多个所述四连杆机构之间传递作用力。

21、本发明的主被动复合适应地形星球车具有如下技术效果：每个所述四连杆机构均具有四个转动关节并以四个所述转动关节为顶点构成四边形，也就是说，每个四连杆机构均具有一个内部自由度；每个四连杆机构的第一连接部分别与所述车架转动连接，也就是说，每个四连杆机构均具有与车架转动连接形成的外部自由度，从而每个四连杆机构均对应具有两个自由度，其中一个自由度受驱动单元控制，为主动自由度，另一个自由度受被动地形适应机构控制，为被动自由度；通过对主动自由度和被动自由度的控制组合，主被动复合适应地形星球车可以实现多个工作模式。例如在驱动单元所驱动的主动关节被锁定，被动地形适应机构被锁定结构解锁时，各四连杆机构的主动自由度被锁定，各四连杆机构的被动自由度通过被动地形适应机构相互耦合，主被动复合适应地形星球车仅具有一个被动自由度，被动地形适应机构使得多个所述四连杆机构联动，从而可以均衡各车轮的接地载荷，此时，主被动复合适应地形星球车处于轮式被动自适应移动模式，能够被动适应地形，可以用于平坦或轻微起伏的地形，实现星球车在平坦地形的快速通过；在驱动单元工作且被动地形适应机构被锁定结构锁定时，各四连杆机构的被动自由度被锁定，各四连杆机构的主动自由度可通过驱动单元调节，主被动复合适应地形星球车处于足式移动模式，能够主动适应地形，可以用于复杂崎岖地形，能够跨越较大的障碍物，确保星球车在复杂崎岖地形的通过能力。与此同时，通过驱动单元对四连杆机构位姿的主动调整，还能够根据需要调节车轮相对于车架的竖向距离以及前后车轮之间的跨距等参数，优化星球车在不同地形下的通过性、稳定性和机动性。

22、总体而言，本发明的主被动复合适应地形星球车有利于满足星球车在不同地形通行时的多样化需求，有利于提升星球车在复杂环境中的通行能力和任务执行效率。