一种螺旋跨介质全地形行走装置及控制方法与流程

1.本发明涉及工程装备行走装置领域，特别涉及一种螺旋跨介质全地形行走装置及控制方法。


背景技术：

2.当前，螺旋行走装置被逐渐应用于工程作业装备、特种车辆装备等领域，进一步拓宽了相关装备的应用环境；但相应的问题及明显的缺陷也显现出来，即现有螺旋行走装置的结构形式只适宜在松软的地质环境下行走作业，在较为硬质的条件，或将行走的路面破坏，或将将螺旋结构破坏，这极大的限制的螺旋装置的应用范围，并导致相应装备的转场、转运极为不便利。


技术实现要素：

3.本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，而提供一种既能够用于水面、水下、雪地、沼泽、滩涂等极端松软条件下通行，又能在铺装路面、岩石等硬质环境下跨介质行走的螺旋跨介质全地形行走装置。
4.本发明采用的技术方案为：一种螺旋跨介质全地形行走装置，该螺旋跨介质全地形行走装置包括螺旋滚筒、充气橡胶气囊ⅰ和充气橡胶气囊ⅱ；所述螺旋滚筒包括端盖、筒体、u形螺旋叶片和气囊安装口；所述筒体为中空圆柱体结构，筒体的两侧形成有向中间收拢的锥面，筒体的两侧端面安装有可拆卸的端盖，且其中一个端盖上设有充、放气口，筒体的圆柱段上设有由一侧向另外一侧延伸的u形螺旋叶片，筒体上还设有气囊安装口；所述充气橡胶气囊ⅰ安装于u形螺旋叶片内，所述充气橡胶气囊ⅱ通过气囊安装口安装于筒体外表面，充气橡胶气囊ⅰ和充气橡胶气囊ⅱ均呈螺旋状覆盖于筒体的圆柱段外表面，且能够单独充放气。
5.进一步，所述u形螺旋叶片螺旋间距相同，u形螺旋叶片上设有配合充气橡胶气囊ⅰ安装的u形槽体。
6.进一步，所述充气橡胶气囊ⅰ为条形气囊，充气橡胶气囊ⅰ的固定安装于u形螺旋叶片的u形槽体内，其端头通过位于筒体内的管路与充、放气口连接。
7.进一步，所述气囊安装口的数量为若干个，若干个气囊安装口等间距排列设置于u形螺旋叶片之间。
8.进一步，所述充气橡胶气囊ⅱ包括主体气囊和外部支撑气囊；所述主体气囊形状与筒体形状相同，主体气囊通过位于筒体内的管路与充、放气口连接，外部支撑气囊由若干段弧形气囊构成，每段弧形气囊的两端均由气囊安装口延伸至筒体内部与主体气囊连通。
9.进一步，所述螺旋滚筒的一侧端盖上安装有路面状况传感器，另一侧端盖上安装有气压传感器。
10.一种基于上述的螺旋跨介质全地形行走装置的行走控制方法，其特征在于，该方法包括以下两种控制方式：
方式一,当地面为松软介质时，充气橡胶气囊ⅰ和充气橡胶气囊ⅱ均处于放气状态，此时筒体圆柱段上的u形螺旋叶片最大外径大于充气橡胶气囊ⅰ和充气橡胶气囊ⅱ的外径，由u形螺旋叶片接触地面；方式二,当地面为硬质介质时，充气橡胶气囊ⅰ和充气橡胶气囊ⅱ均处于充气状态，此时充气橡胶气囊ⅰ和充气橡胶气囊ⅱ的外径大于筒体圆柱段上的u形螺旋叶片最大外径，由充气橡胶气囊ⅰ和充气橡胶气囊ⅱ接触地面。
11.进一步，该行走控制方法通过路面状况传感器对水面、雪地、沼泽环境进行路况的识别。
12.进一步，选择充气胶囊行驶时，充气橡胶气囊ⅰ和充气橡胶气囊ⅱ的气压控制在250kpa；选择u形螺旋叶片行驶时，充气橡胶气囊ⅰ和充气橡胶气囊ⅱ的气压控制在50kpa。
13.本发明的有益效果是：该螺旋跨介质全地形行走装置设计合理，将螺旋叶片结构与充气橡胶气囊在结构上相互融合，结构紧凑、布置合理，即可实现螺旋叶片的单独行走，也可实现充气状态下通过充气橡胶气囊行走，避免螺旋叶片与硬质介质的摩擦、损坏。使该螺旋跨介质全地形行走装置既能在松软环境也能在硬质环境下行走及作业，进一步提高拓宽了产品的应用范围，使用灵活性和适应性，提高了整机装备的利用率，避免了装备的重复投入，节约了资源。
附图说明
14.图1为本发明的整体结构示意图；图2为本发明螺旋滚筒的结构示意图；图3为本发明u形螺旋叶片的结构示意图；图4为本发明主体气囊的结构示意图；图5为本发明外部支撑气囊的结构示意图；图6为本发明在硬质路面行走的状态示意图；图1—6中，1—螺旋滚筒，2—充气橡胶气囊ⅰ，3—充气橡胶气囊ⅱ，4—端盖，5—筒体，6—u形螺旋叶片，7—气囊安装口，8—充、放气口，9—u形槽体，10—主体气囊，11—外部支撑气囊，12—路面状况传感器，13—气压传感器。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例的附图、对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.针对现有螺旋行走装置的结构形式只适宜在松软的地质环境下行走作业，在较为硬质的条件，或将行走的路面破坏，或将将螺旋结构破坏问题，本实施例提供一种螺旋跨介质全地形行走装置。
17.如图1所示，该螺旋跨介质全地形行走装置包括螺旋滚筒1、充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2和充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3。其中，螺旋滚筒1包括端盖4、筒体5、u形螺旋叶片6和气囊安装口7，筒体5为中空圆柱体结构，筒体5的两侧形成有向中间收拢的锥面，筒体5的两侧端面安装有可拆
卸的端盖4，且其中一个端盖4上设有充、放气口8，以便于能够对充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2和充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3进行充放气。
18.如图2所示，筒体5的圆柱段上设有由一侧向另外一侧延伸的u形螺旋叶片6，u形螺旋叶片6螺旋间距相同；如图3所示，u形螺旋叶片6上设有配合充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2安装的u形槽体9。根据u形螺旋叶片6的结构，充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2选择条形气囊，充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2的固定安装于u形螺旋叶片6的u形槽体9内，其端头通过位于筒体5内的管路与充、放气口8连接。
19.如图2所示，筒体5上还设有气囊安装口7，气囊安装口7的数量为若干个，若干个气囊安装口7等间距排列设置于u形螺旋叶片6之间，以便于充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3通过气囊安装口7安装于筒体5外表面。进一步的，本实施中的充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3采用以下结构：如图4和图5所示，充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3包括主体气囊10和外部支撑气囊11。其中，主体气囊10形状与筒体5形状相同，主体气囊10通过位于筒体5内的管路与充、放气口8连接；外部支撑气囊11则由若干段弧形气囊构成，每段弧形气囊的两端均由气囊安装口7延伸至筒体5内部与主体气囊10连通。
20.充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2和充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3采用上述结构，可均呈螺旋状覆盖于筒体5的圆柱段外表面，且能够单独充放气。
21.基于上述的螺旋跨介质全地形行走装置，本实施例还提供一种行走控制方法，该方法包括以下两种控制方式，用以应对水面、水下、雪地、沼泽、滩涂等极端松软条件以及铺装路面、岩石等硬质条件下行走。
22.方式一：如图2所示，当地面为松软介质时，充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2和充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3均处于放气状态；此时筒体5圆柱段上的u形螺旋叶片6最大外径大于充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2和充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3的外径，由u形螺旋叶片6接触地面。方式一适用于水面、水下、雪地、沼泽、滩涂等极端松软条件行走，其优势在于：接地比压力相较于同等条件下轮式、履带要小、可获得极好的通过性，同时螺旋形式结构可获得较大的推进力。
23.方式二：如图6所示，当地面为硬质介质时，充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2和充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3均处于充气状态，此时充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2和充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3的外径大于筒体5圆柱段上的u形螺旋叶片6最大外径，由充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2和充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3接触地面。方式二适用于铺装路面、岩石等硬质条件下行走，其优势在于充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2和充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3接触地面可以避免螺旋叶片的摩擦、损坏或行走的路面破坏，同时充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2和充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3在装备本身的重力作用下接触地面，能够获取更大的摩擦力，以便以装置的行走。
24.该螺旋跨介质全地形行走装置的路面的检测分析；通过安装于端盖4上的路面状况传感器12可对水面、雪地、沼泽等环境进行路况的识别，进而选择充气胶囊行驶，还是u形螺旋叶片6行驶。
25.经实际测试：该螺旋跨介质全地形行走装置选择充气胶囊行驶时，充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2、充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3的充气量在250kpa时使用效果最佳，当超过该充气量时容易损坏且容易导致冲击，当充气量小于该气压时，充气橡胶气囊可能不起作用，进而导致叶片的损坏。
26.充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2和充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3充气时，气压传感器13检测到其气压值为设定值时，在本实施例中为250kpa，充、放气口8即终止充气，充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2和充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3外形高于u形螺旋叶，可在硬质路面行走。当充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2和充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3要放气时，气压传感器13检测到气压值低于设定值，在本实施例中位50kpa时，充、放气口8
即终止放气，充气橡胶气囊
ⅰꢀ
2和充气橡胶气囊
ⅱꢀ
3外形低于u形螺旋叶，可在松软路面行驶。
27.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。