本發(fā)明屬于車輛行動系統(tǒng)控制，具體涉及一種輪履步復(fù)合行走單元多形態(tài)全電化驅(qū)動切換系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、某輪履步新型行走系統(tǒng)原理如圖5所示，主要包括6套輪履步行走單元，每套行走單元主要由液壓馬達、回轉(zhuǎn)減速器、履帶驅(qū)動電機、履帶總成、液壓缸、下肢腿、電動輪組成。該行走系統(tǒng)可以實現(xiàn)輪式、履帶、步行三種行走方式的自由切換，但決定行走方式切換的上肢腿關(guān)節(jié)及下肢腿關(guān)節(jié)都采用了液壓驅(qū)動的方式，因此對于行駛驅(qū)動及關(guān)節(jié)驅(qū)動需采用兩套能源供給方式，系統(tǒng)較為復(fù)雜，同時鑒于液壓系統(tǒng)的特性，關(guān)節(jié)動作響應(yīng)速度較慢。而行走系統(tǒng)時常需要面對復(fù)雜環(huán)境，為實現(xiàn)快速機動、快速適應(yīng)、快速維護的目標(biāo)，要求行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)盡量簡單、驅(qū)動源相對集成、動作響應(yīng)速度較快。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、(一)要解決的技術(shù)問題

2、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種輪履步復(fù)合行走單元多形態(tài)全電化驅(qū)動切換系統(tǒng)及方法，可以實現(xiàn)輪式、履帶、步行三種行走方式全電化驅(qū)動的自由切換，并且通過關(guān)節(jié)電驅(qū)動及行駛電驅(qū)動的模塊化集成，簡化驅(qū)動系統(tǒng)的復(fù)雜性，同時通過采用全電化驅(qū)動提升了關(guān)節(jié)動作的響應(yīng)速度，從而進一步增加車輛面對復(fù)雜環(huán)境時的適應(yīng)性。

3、(二)技術(shù)方案

4、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種輪履步復(fù)合行走單元多形態(tài)全電化驅(qū)動切換系統(tǒng)，所述輪履步復(fù)合行走單元多形態(tài)全電化驅(qū)動切換系統(tǒng)包括：支座(1)、上肢腿關(guān)節(jié)電機(2)、耳座(3)、履帶驅(qū)動電機(4)、聯(lián)軸器(5)、電磁離合器(6)、肢腿(7)、控制器(8)；

5、所述肢腿(7)包括上肢腿(71)和下肢腿(72)；

6、所述上肢腿(71)為履帶總成，包括法蘭盤(711)、驅(qū)動軸(712)、主動輪(713)、履帶(714)、支撐架(715)、從動輪(716)和從動輸出軸(717)；

7、所述下肢腿(72)包括下肢腿架(721)、輪轂電機(722)和車輪(723)；

8、所述上肢腿關(guān)節(jié)電機(2)旋轉(zhuǎn)帶動肢腿(7)整體旋轉(zhuǎn)，完成上肢腿關(guān)節(jié)電驅(qū)動；

9、所述電磁離合器(6)接合時，電磁離合器(6)的輸入端與輸出端固定連接，履帶驅(qū)動電機(4)輸出動力傳遞到下肢腿架(721)上而帶動下肢腿(72)擺動，從而完成下肢腿關(guān)節(jié)電驅(qū)動；

10、所述下肢腿(72)與上肢腿(71)之間可旋轉(zhuǎn)地連接。

11、其中，所述支座(1)與耳座(3)焊接于車架上；所述上肢腿關(guān)節(jié)電機(2)通過支座(1)與車體固定連接，上肢腿關(guān)節(jié)電機(2)的輸出端法蘭盤與上肢腿(71)的法蘭盤(711)固定連接。

12、其中，所述履帶驅(qū)動電機(4)通過耳座(3)與車體固定連接，履帶驅(qū)動電機(4)的輸出軸通過聯(lián)軸器(5)與上肢腿(71)的驅(qū)動軸(712)連接，驅(qū)動軸(712)與主動輪(713)固定連接；主動輪(713)與從動輪(716)通過履帶(714)連接；從動輸出軸(717)與從動輪(716)固定連接；

13、所述法蘭盤(711)、驅(qū)動軸(712)設(shè)置于支撐架(715)一端，從動輸出軸(717)設(shè)置于支撐架(715)另一端；

14、所述上肢腿關(guān)節(jié)電機(2)留有貫通孔，用于允許上肢腿(71)的驅(qū)動軸(712)穿過。

15、其中，所述下肢腿(72)與上肢腿(71)鉸接連接。

16、其中，所述電磁離合器(6)輸入端與從動輸出軸(717)連接，電磁離合器(6)的輸出端與下肢腿架(721)固定連接；

17、所述電磁離合器(6)接合時，電磁離合器(6)的輸入端與輸出端固定連接，履帶驅(qū)動電機(4)輸出動力會依次通過聯(lián)軸器(5)、驅(qū)動軸(712)、主動輪(713)、履帶(714)、從動輪(716)、從動輸出軸(717)、電磁離合器輸入端、電磁離合器輸出端，最終傳遞到下肢腿架(721)上而帶動下肢腿(72)擺動，從而完成下肢腿關(guān)節(jié)電驅(qū)動；綜合上肢腿關(guān)節(jié)電驅(qū)動及下肢腿關(guān)節(jié)電驅(qū)動，完成步行行走模式電驅(qū)動；

18、所述電磁離合器(6)分離時，電磁離合器(6)的輸入端與輸出端斷開連接，履帶驅(qū)動電機(4)輸出動力會依次通過聯(lián)軸器(5)、驅(qū)動軸(712)、主動輪(713)、履帶(714)、從動輪(716)、從動輸出軸(717)傳遞到電磁離合器輸入端，但無法通過電磁離合器輸出端傳遞給下肢腿(72)，最終只帶動履帶(714)轉(zhuǎn)動，完成履帶行走模式下電驅(qū)動行駛。

19、其中，所述輪轂電機(722)外殼與下肢腿架(721)固定相連，輪轂電機(722)的輸出端與車輪(723)固定相連，輪轂電機(722)旋轉(zhuǎn)帶動車輪(723)旋轉(zhuǎn)，完成輪式行走模式下電驅(qū)動行駛。

20、其中，所述控制器(8)分別與上肢腿關(guān)節(jié)電機(2)、履帶驅(qū)動電機(4)、輪轂電機(722)和電磁離合器(6)連接。

21、此外，本發(fā)明還提供一種輪履步復(fù)合行走單元多形態(tài)全電化驅(qū)動切換方法，所述輪履步復(fù)合行走單元多形態(tài)全電化驅(qū)動切換方法基于權(quán)利要求7所述的輪履步復(fù)合行走單元多形態(tài)全電化驅(qū)動切換系統(tǒng)來實施，所述輪履步復(fù)合行走單元多形態(tài)全電化驅(qū)動切換方法包括如下工作模式：

22、a.切換到輪式行走模式時，控制器(8)控制上肢腿關(guān)節(jié)電機(2)及履帶驅(qū)動電機(4)不動作，并通過上肢腿關(guān)節(jié)電機(2)及履帶驅(qū)動電機(4)的電磁剎車功能，實現(xiàn)上肢腿(71)及下肢腿(72)位置鎖定；控制器(8)控制輪轂電機(722)旋轉(zhuǎn)帶動車輪(723)旋轉(zhuǎn)，完成輪式行走模式下電驅(qū)動行駛。

23、b.切換到履帶行走模式時，下肢腿(72)收回到極限位置，上肢腿(71)旋轉(zhuǎn)至履帶(714)完全接觸地面狀態(tài)，控制器(8)控制上肢腿關(guān)節(jié)電機(2)及輪轂電機(722)不動作，并通過上肢腿關(guān)節(jié)電機(2)的電磁剎車功能，實現(xiàn)上肢腿(71)位置鎖定；控制器(8)控制電磁離合器(6)分離，此時電磁離合器(6)輸入端與輸出端斷開連接，履帶驅(qū)動電機(4)輸出動力會依次通過聯(lián)軸器(5)、驅(qū)動軸(712)、主動輪(713)、履帶(714)、從動輪(716)、從動輸出軸(717)傳遞到電磁離合器(6)輸入端，但無法通過電磁離合器(6)輸出端傳遞給下肢腿(72)，最終只帶動履帶(714)轉(zhuǎn)動，完成履帶行走模式下電驅(qū)動行駛。

24、c.切換到步行行走模式時，控制器(8)控制上肢腿關(guān)節(jié)電機(2)旋轉(zhuǎn)從而帶動上肢腿(71)整體旋轉(zhuǎn)，完成上肢腿(71)關(guān)節(jié)電驅(qū)動；控制器(8)控制電磁離合器(6)接合，此時電磁離合器(6)輸入端與輸出端固定連接，履帶驅(qū)動電機(4)輸出動力會依次通過聯(lián)軸器(5)、驅(qū)動軸(712)、履帶(714)、從動輪(716)、從動輸出軸(717)、電磁離合器輸入端、電磁離合器輸出端，最終傳遞到下肢腿架(721)而帶動下肢腿(72)擺動，完成下肢腿(72)關(guān)節(jié)電驅(qū)動；綜合上肢腿(71)關(guān)節(jié)電驅(qū)動及下肢腿(72)關(guān)節(jié)電驅(qū)動，完成步行行走模式電驅(qū)動。

25、(三)有益效果

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提出了一種輪履步復(fù)合行走單元多形態(tài)全電化驅(qū)動切換系統(tǒng)及方法，可以實現(xiàn)輪式、履帶、步行三種行走方式全電化驅(qū)動的自由切換，通過實現(xiàn)行駛驅(qū)動及關(guān)節(jié)驅(qū)動全電化驅(qū)動，以提高動作響應(yīng)速度；同時通過將關(guān)節(jié)電驅(qū)動及行駛電驅(qū)動的模塊化集成，以降低行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性及驅(qū)動源數(shù)量，從而進一步增加車輛面對復(fù)雜環(huán)境時的適應(yīng)性。