一种行走装置及其可变形轮履复合行走机构

本发明涉及全地形行走机构、变形轮胎，具体涉及一种行走装置及其可变形轮履复合行走机构，适用于特种机器人、轻型全地形作业车辆、应急巡检底盘、小型越野移动设备等需要兼顾高速行驶与复杂路况越障的行走装置。

背景技术：

1、轮履复合变形轮胎作为主流的轮履一体化变形行走结构，可实现轮式高速行驶与履带式低速越障的功能切换，广泛应用于各类特种移动设备。现有传统轮履复合变形轮胎的变形驱动与工况切换完全依赖多组液压缸协同作业，行走驱动动力与变形动力采用分体式动力结构。

2、现有技术存在诸多固有缺陷：第一，多液压缸及配套的液压油箱、输油管路、电磁控制阀组、压力传感器等附属配件数量多，整体结构臃肿冗余，占用底盘大量安装空间，大幅增加设备自重，导致车辆负载能力下降、行驶能耗升高，结构复杂；第二，液压系统密封件易老化、管路易渗漏、液压缸易卡滞，长期使用故障率高，野外复杂工况下可靠性极差，设备运行稳定性差，且液压系统维护流程复杂、维修成本高；第三，分体式动力输出结构需要分别配置行走驱动动力与变形驱动动力，动力系统利用率低，控制程序复杂，多机构协同动作易出现同步误差，导致轮履变形不到位、行驶卡顿、工况切换失效等稳定性故障；第四，多液压缸同步控制精度要求高，小型轻量化设备无法适配，适用场景受限，始终无法摆脱对液压辅助驱动的依赖。

3、目前市面上的改进型轮履复合轮胎仍未能解决传统轮履变形结构液压系统依赖、结构复杂、稳定性差等核心问题。例如公开号为cn112896351a，公开了一种可变形轮履复合行走机构，包括用于使外部轮廓在扁长八边形和类圆形间变换的可变形轮履主架；包覆在所述可变形轮履主架外边缘且可由所述可变形轮履主架带动改变形状的履带；设置在所述可变形轮履主架内部中间位置用于驱动所述履带转动的履带驱动装置；以及设置在所述可变形轮履主架外表面中部用于驱动所述可变形轮履主架翻转的轮履主架驱动装置。该发明虽然利用了多连杆运动原理，实现可变形轮履主架在类圆形和扁长形构型间转换，但轮履主架的变形与行走驱动仍然需要两套动力系统，仍然存在结构负责等问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种行走装置及其可变形轮履复合行走机构。

2、根据本发明提供的一种可变形轮履复合行走机构，包括：

3、传动总成，包括主轴和连接于所述主轴上的分流传动齿轮组件，所述分流传动齿轮组件包括主动齿轮、套齿、变形齿轮组以及行走齿轮组，所述主动齿轮套接于所述主轴上同步转动，位于所述主动齿轮两侧的所述主轴上分别以间隙配合方式套接所述变形齿轮组和所述行走齿轮组，所述套齿滑动啮合于所述主齿轮上，轴向滑移所述套齿后，所述套齿分别与所述主齿轮、所述变形齿轮组啮合连接，或者，所述套齿分别与所述主齿轮、行走齿轮组啮合连接；

4、轮履主架，包括形变轮架和联动盘，所述形变轮架呈环形水车状，所述形变轮架以间隙配合方式套接于所述主轴上，所述分流传动齿轮组件位于所述形变轮架内，所述联动盘以间隙配合方式套接于所述主轴上并与所述变形齿轮组连接，所述联动盘与所述形变轮架连接并驱动所述形变轮架变形，所述行走齿轮组与所述形变轮架连接并驱动所述形变轮架转动。

5、一些实施方式中，所述形变轮架包括固定板、第一连杆、第二连杆、轮圈片以及支撑杆，两块所述固定板以间隙配合方式套接于所述主轴上，每块所述固定板板体上沿圆周方向间隔连接多根所述第一连杆，所述第二连杆径向滑动连接于两根所述第一连杆之间的所述固定板板体上，每块所述固定板上左右相邻的所述第一连杆与所述第二连杆之间铰接有所述轮圈片，位于两块所述固定板上前后两块所述轮圈片之间以及前后两根所述第二连杆之间连接所述支撑杆；

6、所述联动盘位于所述固定板外侧，所述联动盘沿圆周方向设有弧形滑孔，所述第二连杆的凸耳滑动连接于所述弧形滑孔内，转动所述联动盘带动所述第二连杆径向伸缩。

7、一些实施方式中，所述第一连杆整体呈y形结构，所述第一连杆的杆体连接于所述固定板上。

8、一些实施方式中，所述第二连杆整体呈y形结构，所述第二连杆的杆体滑动连接于所述固定板的滑槽内。

9、一些实施方式中，所述变形齿轮组包括套筒轴和套接于所述套筒轴上的第一从动齿轮，所述套筒轴以间隙配合方式套接于所述主轴上，所述套筒轴的外端与所述联动盘连接并同步转动。

10、一些实施方式中，所述行走齿轮组包括第二从动齿轮、第三从动齿轮以及第四从动齿轮，所述第从动二齿轮以间隙配合方式套接于所述主轴上，所述第二从动齿轮与所述主齿轮临近上设置，所述第二从齿轮的半侧用于和所述套齿啮合连接，所述第二从动齿轮的另半侧、所述第三从动齿轮、所述第四从动齿轮沿所述主轴径向方向依次啮合连接，所述第四从动齿轮套接于两根所述第二连杆之间的所述支撑杆上。

11、一些实施方式中，所述第三从动齿轮与所述第四从动齿轮为多对，多个所述第三从动齿轮同时啮合连接于所述第二从动齿轮的大径齿轮上，每个所述第四从动齿轮分别对应连接在前后两根所述第二连杆之间的所述支撑杆上。

12、一些实施方式中，所述分流传动齿轮组件为两组，所述联动盘为两块，两块所述联动盘同步驱动所述形变轮架变形，两组所述行走齿轮组同步驱动所述形变轮架转动。

13、一些实施方式中，所述传动总成还包括驱动机组，至少一组所述驱动机组连接于两块所述固定板之间，所述驱动机组包括驱动电机、传动螺杆以及拨环，所述套齿外周面形成环形滑槽，所述拨环滑动连接于所述环形滑槽内，所述传动螺杆一端穿过并螺纹连接所述拨环，另一端与所述驱动电机连接，所述驱动电机驱动所述传动螺杆转动，所述拨环沿所述传动螺杆移动并带动所述套齿直线滑移。

14、本发明还提供了一种行走装置，采用所述的可变形轮履复合行走机构。

15、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

16、1、本发明采用齿轮分流传动结构设计，通过单套动力单元即可实现轮架的行走驱动和轮架在近似圆形和多边形之间的形变切换，有效解决了双动力单元驱动下零部件数量多、管线复杂等技术问题，同时又可规避液压系统存在的渗漏、卡滞、密封失效等行业固有缺陷等技术问题，机构设计具有简洁、高效、轻量化以及节省空间等显著特点。

17、2、本发明通过将形变轮组中连杆优化设计为y型结构，使相邻的轮圈片之间具有预定的间隙，该间隙使得橡胶履带与轮圈片的端部之间能够形成限位结构，特别在轮履主架变形为多边形时，通过轮圈片端部与橡胶履带内表面的限位接触，能够大幅提高越障能力。

18、3、本发明通过主轴上对称设置两套分流传动齿轮组件以及联动盘适配设置为两块，有效提升轮履主架形变与行走驱动的动力传递效率。

19、4、本发明通过增设驱动套齿直线滑移的机组，提高系统自动化程度。

1.一种可变形轮履复合行走机构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的可变形轮履复合行走机构，其特征在于，所述形变轮架（21）包括固定板（211）、第一连杆（212）、第二连杆（213）、轮圈片（214）以及支撑杆（215），两块所述固定板（211）以间隙配合方式套接于所述主轴（11）上，每块所述固定板（211）板体上沿圆周方向间隔连接多根所述第一连杆（212），所述第二连杆（213）径向滑动连接于两根所述第一连杆（212）之间的所述固定板（211）板体上，每块所述固定板（211）上左右相邻的所述第一连杆（212）与所述第二连杆（213）之间铰接有所述轮圈片（214），位于两块所述固定板（211）上前后两块所述轮圈片（214）之间以及前后两根所述第二连杆（213）之间连接所述支撑杆（215）；

3.根据权利要求2所述的可变形轮履复合行走机构，其特征在于，所述第一连杆（212）整体呈y形结构，所述第一连杆（212）的杆体连接于所述固定板（211）上。

4.根据权利要求3所述的可变形轮履复合行走机构，其特征在于，所述第二连杆（213）整体呈y形结构，所述第二连杆（213）的杆体滑动连接于所述固定板（211）的滑槽内。

5.根据权利要求2所述的可变形轮履复合行走机构，其特征在于，所述变形齿轮组（14）包括套筒轴（141）和套接于所述套筒轴（141）上的第一从动齿轮（142），所述套筒轴（141）以间隙配合方式套接于所述主轴（11）上，所述套筒轴（141）的外端与所述联动盘（22）连接并同步转动。

6.根据权利要求2或5所述的可变形轮履复合行走机构，其特征在于，所述行走齿轮组（15）包括第二从动齿轮（151）、第三从动齿轮（152）以及第四从动齿轮（153），所述第从动二齿轮（151）以间隙配合方式套接于所述主轴（11）上，所述第二从动齿轮（151）与所述主齿轮（12）临近上设置，所述第二从齿轮（12）的半侧用于和所述套齿（13）啮合连接，所述第二从动齿轮（151）的另半侧、所述第三从动齿轮（152）、所述第四从动齿轮（153）沿所述主轴（11）径向方向依次啮合连接，所述第四从动齿轮（153）套接于两根所述第二连杆（213）之间的所述支撑杆（215）上。

7.根据权利要求6所述的可变形轮履复合行走机构，其特征在于，所述第三从动齿轮（152）与所述第四从动齿轮（153）为多对，多个所述第三从动齿轮（152）同时啮合连接于所述第二从动齿轮（151）的大径齿轮上，每个所述第四从动齿轮（153）分别对应连接在前后两根所述第二连杆（213）之间的所述支撑杆（215）上。

8.根据权利要求1所述的可变形轮履复合行走机构，其特征在于，所述分流传动齿轮组件为两组，所述联动盘（22）为两块，两块所述联动盘（22）同步驱动所述形变轮架（21）变形，两组所述行走齿轮组（15）同步驱动所述形变轮架（21）转动。

9.根据权利要求1-8任一所述的可变形轮履复合行走机构，其特征在于，所述传动总成（1）还包括驱动机组（16），至少一组所述驱动机组（16）连接于两块所述固定板（211）之间，所述驱动机组（16）包括驱动电机（161）、传动螺杆（162）以及拨环（163），所述套齿（13）外周面形成环形滑槽（131），所述拨环（163）滑动连接于所述环形滑槽（131）内，所述传动螺杆（162）一端穿过并螺纹连接所述拨环（163），另一端与所述驱动电机（161）连接，所述驱动电机（161）驱动所述传动螺杆（162）转动，所述拨环（163）沿所述传动螺杆（162）移动并带动所述套齿（13）直线滑移。

10.一种行走装置，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的可变形轮履复合行走机构。