本发明属于车辆车架底盘结构领域,具体涉及一种轮腿可重构车辆结构。
背景技术:
1、随着现代科技的发展和对多功能交通工具需求的增加,传统车辆的设计已经无法满足复杂环境中的行驶需求。轮腿可重构车辆应运而生,这类车辆结合了轮式和腿式结构的优势,能够在平坦道路上高速行驶,同时在复杂地形中能展现出优越的越障能力,特别是在救援、探险和军事领域有广阔的应用场景。
2、近年来,随着传感器融合技术的不断发展,车辆的智能化程度也越来越高。随着车辆结构的发生的巨大变化,出现了很多新型汽车,例如飞行汽车、轮腿式汽车等,新型汽车与传感器融合信息相结合,提前获取车辆本体信息和外部信息,对于车辆调整车身姿态、切换运动模式等先进控制技术有着重要的意义,可以有效提高车辆的越障能力和运动平稳性。然而,现有轮腿可重构车辆在设计上仍存在一些不足,如轮腿式结构复杂,不便于驱动,承载能力低,易发生损坏,导致使用寿命短,且控制系统不够灵活,导致车辆运行的稳定性不足的问题。
3、因此,发明一种轮腿可重构车辆结构很有必要。
技术实现思路
1、发明目的:本发明提供一种轮腿可重构车辆结构,将腿式运动集成到轮腿重构悬架中,可以使车辆在崎岖路面上保持平稳运行,并且增加了车辆的越障通过性,以克服背景技术中提出的实际在使用中存在的技术缺陷。
2、为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
3、一种轮腿可重构车辆结构,包括车架底盘,所述车架底盘上安装有轮腿重构悬架;
4、所述车架底盘包括前置底盘和后置底盘,且前置底盘活动安装在所述后置底盘的前方,所述前置底盘与后置底盘之间安装有转向机构,用于车辆转向牵引;
5、所述轮腿重构悬架包括安装在车架底盘上的髋关节电机,髋关节电机输出轴传动连接有限位环轨,且限位环轨轴心处固定连接有膝关节电机,膝关节电机与髋关节电机的输出轴同轴分布,所述膝关节电机的输出轴传动连接有连杆一,连杆一的另一端通过转轴铰接有连杆三,所述连杆三远离连杆一的一端活动安装有车轮,连杆三外侧壁中间部位通过转轴铰接有连杆二,所述连杆二远离连杆三的一端通过转轴铰接有贴合板,且贴合板一侧与限位环轨外侧壁贴合并固定连接。
6、优选地,所述轮腿重构悬架设置为两组,每组轮腿重构悬架的数量为两个,且同一组的两个轮腿重构悬架轴对称分布在前置底盘或后置底盘两侧,其中髋关节电机嵌设在前置底盘或后置底盘内部。
7、优选地,所述连杆一与连杆二位于同一纵截面上,且贴合板、连杆二、连杆三和车轮自车架底盘侧壁向外依次错位分布,所述连杆一、连杆二和连杆三始终与膝关节电机输出轴平行,所述车轮轴心线始终与膝关节电机输出轴平行;
8、所述连杆三侧壁固定连接有行走驱动电机,所述行走驱动电机输出轴贯穿连杆三并与贯穿孔转动连接,且行走驱动电机输出轴固定连接在车轮轴心处。
9、优选地,所述转向机构包括转向驱动电机和同步带,所述前置底盘尾端固定连接有第一扭转板,所述后置底盘前端固定连接有第二扭转板,第一扭转板与第二扭转板交错分布,所述第二扭转板上固定连接有传动轴,且传动轴贯穿第一扭转板并与贯穿孔转动连接,所述转向驱动电机嵌设于后置底盘内,且转向驱动电机输出轴与传动轴通过同步带传动连接。
10、优选地,所述车架底盘外侧顶部安装有车架主体,车架主体包括前车架、后车架和中间连接件,前车架和后车架分别对应安装在前置底盘和后置底盘上,且前车架与后车架通过中间连接件进行软连接。
11、优选地,所述前车架和后车架两侧且对应车轮的正上方位置处开设有凹弧口,且前车架和后车架内壁对应每个凹弧口两侧部位各设置一个限位块,相邻两个所述限位块关于限位环轨中心线轴对称分布,且限位块与限位环轨之间预留有间隙。
12、优选地,所述中间连接件由贯通道风挡折棚材料制成,且中间连接件两端分别紧密贴合在前置底盘和后置底盘的侧边缘上。
13、轮腿可重构车辆结构还包括传感器组件,传感器组件包括相机、激光雷达、惯性传感器imu和通讯模块,所述相机和激光雷达均安装在前车架前端,且相机和激光雷达错位分布在前车架的中心轴线上上,所述惯性传感器imu安装在前置底盘的后端,且惯性传感器imu位于车辆的质心处,所述通讯模块嵌设安装在前置底盘的前端空腔内。
14、轮腿可重构车辆结构还包括控制系统,控制系统包括车辆控制板和电机控制板,电机控制板的数量设置为两个,且两个电机控制板分别安装在前置底盘和后置底盘上,并分别控制两组轮腿重构悬架运动,所述车辆控制板安装在前置底盘上,作为主控平台,且两个电机控制板并联在车辆控制板的两个端口上,所述通讯模块与车辆控制板集成在一起。
15、优选地,前置底盘和后置底盘内部均预留有供传感器组件和控制系统走线的排线槽;
16、所述前置底盘和后置底盘的中心轴线处开设有中部空腔,且中部空腔内安装有电池,所述髋关节电机、膝关节电机、行走驱动电机、转向驱动电机、传感器组件和控制系统均与电池电性连接。
17、与现有技术相比,本发明的有益效果:
18、通过在车辆结构中引入轮腿重构悬架,将腿式运动结合到车辆轮腿重构悬架中,控制髋关节电机、膝关节电机和行走驱动电机,配合简单便捷的传动结构,对轮腿结构进行自由重构,能够根据实际路况,自主调整相应的运动模式,从而提高车辆的适应能力,极大的提高了车辆在崎岖路面上的通过性,同时增加了车辆运动过程中的姿态稳定性,且本结构采用模块化设计,提升了车辆的整体性能和适应能力;
19、2、通过在车架主体上增加了8个限位块,当车轮收回至轮腿重构悬架行程最小位置时,通过车架主体的8个限位块限制轮腿重构悬架中连杆的运动,进而增加了车辆的承载能力,延长装置的使用寿命;
20、3、通过相机、激光雷达、惯性传感器imu等多个传感器感测车辆运行所需信号,利用车辆控制板和电机控制板进行控制车辆的各驱动部件,使车辆能够自主调整成相应的运动模式,独立驱动控制精度较高,提高车辆控制系统的灵活性和稳定性;
21、4、通过行走驱动电机输出轴驱动车轮转动,对车辆进行驱动,且不同车轮的转速不同时,能够实现差速驱动,从而能够使车辆进行转向,将车辆的转向机构后移至车身中间位置,极大的降低了车辆的转弯半径,提高了车辆移动的灵活度。
1.一种轮腿可重构车辆结构,包括车架底盘(1),其特征在于:所述车架底盘(1)上安装有轮腿重构悬架(2);
2.根据权利要求1所述的一种轮腿可重构车辆结构,其特征在于:所述轮腿重构悬架(2)设置为两组,每组轮腿重构悬架(2)的数量为两个,且同一组的两个轮腿重构悬架(2)轴对称分布在前置底盘(101)或后置底盘(102)两侧,其中髋关节电机(201)嵌设在前置底盘(101)或后置底盘(102)内部。
3.根据权利要求1所述的一种轮腿可重构车辆结构,其特征在于:所述连杆一(204)与连杆二(207)位于同一纵截面上,且贴合板(208)、连杆二(207)、连杆三(205)和车轮(206)自车架底盘(1)侧壁向外依次错位分布,所述连杆一(204)、连杆二(207)和连杆三(205)始终与膝关节电机(203)输出轴平行,所述车轮(206)轴心线始终与膝关节电机(203)输出轴平行;
4.根据权利要求1所述的一种轮腿可重构车辆结构,其特征在于:所述转向机构(3)包括转向驱动电机(301)和同步带(302),所述前置底盘(101)尾端固定连接有第一扭转板(303),所述后置底盘(102)前端固定连接有第二扭转板(304),第一扭转板(303)与第二扭转板(304)交错分布,所述第二扭转板(304)上固定连接有传动轴(305),且传动轴(305)贯穿第一扭转板(303)并与贯穿孔转动连接,所述转向驱动电机(301)嵌设于后置底盘(102)内,且转向驱动电机(301)输出轴与传动轴(305)通过同步带(302)传动连接。
5.根据权利要求1所述的一种轮腿可重构车辆结构,其特征在于:所述车架底盘(1)外侧顶部安装有车架主体(4),车架主体(4)包括前车架(401)、后车架(402)和中间连接件(403),前车架(401)和后车架(402)分别对应安装在前置底盘(101)和后置底盘(102)上,且前车架(401)与后车架(402)通过中间连接件(403)进行软连接。
6.根据权利要求5所述的一种轮腿可重构车辆结构,其特征在于:所述前车架(401)和后车架(402)两侧且对应车轮(206)的正上方位置处开设有凹弧口(404),且前车架(401)和后车架(402)内壁对应每个凹弧口(404)两侧部位各设置一个限位块(5),相邻两个所述限位块(5)关于限位环轨(202)中心线轴对称分布,且限位块(5)与限位环轨(202)之间预留有间隙。
7.根据权利要求6所述的一种轮腿可重构车辆结构,其特征在于:所述中间连接件(403)由贯通道风挡折棚材料制成,且中间连接件(403)两端分别紧密贴合在前置底盘(101)和后置底盘(102)的侧边缘上。
8.根据权利要求1所述的一种轮腿可重构车辆结构,其特征在于:还包括传感器组件,传感器组件包括相机(6)、激光雷达(7)、惯性传感器imu(8)和通讯模块(9),所述相机(6)和激光雷达(7)均安装在前车架(401)前端,且相机(6)和激光雷达(7)错位分布在前车架(401)的中心轴线上上,所述惯性传感器imu(8)安装在前置底盘(101)的后端,且惯性传感器imu(8)位于车辆的质心处,所述通讯模块(9)嵌设安装在前置底盘(101)的前端空腔内。
9.根据权利要求8所述的一种轮腿可重构车辆结构,其特征在于:还包括控制系统,控制系统包括车辆控制板(10)和电机控制板(11),电机控制板(11)的数量设置为两个,且两个电机控制板(11)分别安装在前置底盘(101)和后置底盘(102)上,并分别控制两组轮腿重构悬架(2)运动,所述车辆控制板(10)安装在前置底盘(101)上,作为主控平台,且两个电机控制板(11)并联在车辆控制板(10)的两个端口上,所述通讯模块(9)与车辆控制板(10)集成在一起。
10.根据权利要求9所述的一种轮腿可重构车辆结构,其特征在于:前置底盘(101)和后置底盘(102)内部均预留有供传感器组件和控制系统走线的排线槽;