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(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112389678 A(43)申请公布日 2021.02.23
(21)申请号 202011279384.7(22)申请日 2020.11.16
(71)申请人 北京航空航天大学
地址 100191 北京市海淀区学院路37号(72)发明人 裴旭 谢文宏
(74)专利代理机构 北京永创新实专利事务所
11121
代理人 冀学军(51)Int.Cl.
B64G 1/16(2006.01)B60G 11/10(2006.01)
权利要求书4页 说明书13页 附图21页
(54)发明名称
一种基于柔性机构的被动式行星越障车(57)摘要
本发明公开了一种基于柔性机构的被动式行星越障车，包括有常规车辆上的车体(3)、车轮以及驱动车轮的驱动机构以外，还有：柔性差动机构(5)、支撑轴(4)、左柔性铰链悬架(1)和右柔性铰链悬架(2)。左柔性铰链悬架(1)上设有左变形部位(1N)，右柔性铰链悬架(2)上设有右变形部位(2N)。左变形部位(1N)、右变形部位(2N)和柔性差动机构(5)的配合，分别实现被动式行星越障车的单边或者双边能够根据地形的变化产生被动变形，从而能够跨越障碍。
CN 112389678 ACN 112389678 A
权 利 要 求 书
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1.一种基于柔性机构的被动式行星越障车，包括有常规车辆上的车体(3)、车轮以及驱动车轮的驱动机构以外，其特征在于还有：柔性差动机构(5)、支撑轴(4)、左柔性铰链悬架(1)和右柔性铰链悬架(2)；
左柔性铰链悬架(1)为一体成型结构件；左柔性铰链悬架(1)上设有左前支架(1A)、左后支架(1B)、左前轮连接板(1C)、左中轮连接板(1D)、左后轮连接板(1E)；左前支架(1A)的上方从前至后设有AA簧片(1J)、AB簧片(1K)、AC簧片(1L)和AD簧片(1M)；将AA簧片(1J)、AB簧片(1K)、AC簧片(1L)和AD簧片(1M)的簧片部位称为左变形部位(1N)；
左前支架(1A)的前端是左前轮连接板(1C)；左前支架(1A)的后端是左中轮连接板(1D)；
左后支架(1B)的前端位于左前支架(1A)的AB簧片(1K)与AC簧片(1L)的中间；左后支架(1B)的后端是左后轮连接板(1E)；左后支架(1B)上设有AD通孔(1B1)，AD通孔(1B1)用于安装左支撑轴(4A)的一端，左支撑轴(4A)的另一端安装在柔性差动机构(5)的左蝶形铰链单元(5A)的左蝶形铰链转轴(5A9)的EA轴孔(5A91)内；
左前轮连接板(1C)上设有AA通孔(1F)，AA通孔(1F)用于左前轮(12A)的轮轴穿过且固定；左前轮驱动机构(11A)固定在左前轮连接板(1C)上；
左中轮连接板(1D)上设有AB通孔(1G)，AB通孔(1G)用于左中轮(12B)的轮轴穿过且固定；左中轮驱动机构(11B)固定在左中轮连接板(1D)上；
左后轮连接板(1E)上设有AC通孔(1H)，AC通孔(1H)用于左后轮(12C)的轮轴穿过且固定；左后轮驱动机构(11C)固定在左后轮连接板(1E)上；
右柔性铰链悬架(2)为一体成型结构件；右柔性铰链悬架(2)上设有右前支架(2A)、右后支架(2B)、右前轮连接板(2C)、右中轮连接板(2D)、右后轮连接板(2E)；右前支架(2A)的上方从前至后设有BA簧片(2J)、BB簧片(2K)、BC簧片(2L)和BD簧片(2M)；将BA簧片(2J)、BB簧片(2K)、BC簧片(2L)和BD簧片(2M)的簧片部位称为右变形部位(2N)；
右前支架(2A)的前端是左前轮连接板(2C)；右前支架(2A)的后端是左中轮连接板(2D)；
右后支架(2B)的前端位于右前支架(2A)的BB簧片(2K)与BC簧片(2L)的中间；右后支架(2B)的后端是右后轮连接板(2E)；右后支架(2B)上设有BD通孔(2B1)，BD通孔(2B1)用于安装右支撑轴(4B)的一端，右支撑轴(4B)的另一端安装在柔性差动机构(5)的右蝶形铰链单元(5B)的右蝶形铰链转轴(5B9)的EB轴孔(5B91)内；
右前轮连接板(2C)上设有BA通孔(2F)，BA通孔(2F)用于右前轮(14A)的轮轴穿过且固定；右前轮驱动机构(13A)固定在右前轮连接板(2C)上；
右中轮连接板(2D)上设有BB通孔(2G)，BB通孔(2G)用于右中轮(14B)的轮轴穿过且固定；右中轮驱动机构(13B)固定在右中轮连接板(2D)上；
右后轮连接板(2E)上设有BC通孔(2H)，BC通孔(2H)用于右后轮(14C)的轮轴穿过且固定；右后轮驱动机构(13C)固定在右后轮连接板(2E)上；
支撑轴由两段构成，即左支撑轴(4A)和右支撑轴(4B)；
左支撑轴(4A)的一端固定安装在左柔性铰链悬架(1)的左后支架(1B)的AD通孔(1B1)中，左支撑轴(4A)的另一端固定安装在柔性差动机构(5)的左蝶形铰链单元(5A)的左蝶形铰链转轴(5A9)的EA轴孔(5A91)内；
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CN 112389678 A
权 利 要 求 书
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右支撑轴(4B)的一端固定安装在右柔性铰链悬架(2)的右后支架(2B)的BD通孔(2B1)中，右支撑轴(4B)的另一端固定安装在柔性差动机构(5)的右蝶形铰链单元(5B)的右蝶形铰链转轴(5B9)的EB轴孔(5B91)内；
柔性差动机构(5)为一体成型结构件；自由度保持单元(5C)与左蝶形铰链单元(5A)之间有第一间隙(5A10A)，自由度保持单元(5C)与右蝶形铰链单元(5B)之间有第二间隙(5A10B)；左蝶形铰链单元(5A)与左蝶形铰链转轴(5A9)之间是第三间隙(5A10C)，右蝶形铰链单元(5B)与右蝶形铰链转轴(5B9)之间是第四间隙(5A10D)；
柔性差动机构(5)上设有左蝶形铰链单元(5A)、右蝶形铰链单元(5B)、自由度保持单元(5C)、EA簧片连接体(5D)、EB簧片连接体(5E)、底座(5F)和差动中心轴(5G)；左蝶形铰链单元(5A)与右蝶形铰链单元(5B)的结构相同，且左蝶形铰链单元(5A)与右蝶形铰链单元(5B)之间是自由度保持单元(5C)；差动中心轴(5G)沿支撑轴的轴向分布，故差动中心轴(5G)将左蝶形铰链单元(5A)、自由度保持单元(5C)、右蝶形铰链单元(5B)在轴向方向上进行连接在一起；
左蝶形铰链单元(5A)的左第三刚体(5A13)的下支臂(5A13A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第二刚体(5B12)的下支臂(5B12A)之间连接有EA连接体(5D)；
左蝶形铰链单元(5A)的左第二刚体(5A12)的下支臂(5A12A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第三刚体(5B13)的下支臂(5B13A)之间连接有EB连接体(5E)；
左蝶形铰链单元(5A)上设有左第一刚体(5A11)、左第二刚体(5A12)、左第三刚体(5A13)和左蝶形铰链转轴(5A9)；左蝶形铰链单元(5A)的中间是左蝶形铰链转轴(5A9)；左蝶形铰链转轴(5A9)的一端设有EA轴孔(5A91)，EA轴孔(5A91)用于安装左支撑轴(4A)的另一端；
左第一刚体(5A11)的一侧是左第二刚体(5A12)，左第一刚体(5A11)的另一侧是左第三刚体(5A13)；
切割出切口的左第一刚体(5A11)上设有AC蝶簧片(5A3)、AB蝶簧片(5A2)、AG蝶簧片(5A7)、AF蝶簧片(5A6)；
切割出切口的左第二刚体(5A12)上设有AA蝶簧片(5A1)、AH蝶簧片(5A8)；切割出切口的左第三刚体(5A13)上设有AD蝶簧片(5A4)、AE蝶簧片(5A5)；
左第一刚体(5A11)上的左第一刚体A下支臂(5A11A)与左第一刚体B下支臂(5A11B)连接在底座(5F)上；底座(5F)固定在车体(3)上；
左蝶形铰链单元(5A)的左第三刚体(5A13)的下支臂(5A13A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第二刚体(5B12)的下支臂(5B12A)之间连接有EA连接体(5D)；
左蝶形铰链单元(5A)的左第二刚体(5A12)的下支臂(5A12A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第三刚体(5B13)的下支臂(5B13A)之间连接有EB连接体(5E)；
右蝶形铰链单元(5B)上设有右第一刚体(5B11)、右第二刚体(5B12)、右第三刚体(5B13)和右蝶形铰链转轴(5B9)；右蝶形铰链单元(5B)的中间是右蝶形铰链转轴(5B9)；右蝶形铰链转轴(5B9)的一端设有EB轴孔(5B91)，EB轴孔(5B91)用于安装右支撑轴(4B)的另一端；
右第一刚体(5B11)的一侧是右第二刚体(5B12)，右第一刚体(5B11)的另一侧是右第三刚体(5B13)；
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CN 112389678 A
权 利 要 求 书
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切割出切口的右第一刚体(5B11)上设有BB蝶簧片(5B2)、BC蝶簧片(5B3)、BF蝶簧片(5B6)、BG蝶簧片(5B7)；
切割出切口的右第二刚体(5B12)上设有BD蝶簧片(5B4)、BE蝶簧片(5B5)；切割出切口的右第三刚体(5B13)上设有BA蝶簧片(5B1)、BH蝶簧片(5B8)；
右第一刚体(5B11)上的右第一刚体A下支臂(5B11A)与右第一刚体B下支臂(5B11B)连接在底座(5F)上；底座(5F)固定在车体(3)上；
左蝶形铰链单元(5A)的左第三刚体(5A13)的下支臂(5A13A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第二刚体(5B12)的下支臂(5B12A)之间连接有EA连接体(5D)；
左蝶形铰链单元(5A)的左第二刚体(5A12)的下支臂(5A12A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第三刚体(5B13)的下支臂(5B13A)之间连接有EB连接体(5E)；
自由度保持单元(5C)上设有EA横梁(5C1)、EB横梁(5C2)、EC横梁(5C3)、EA竖梁(5C4)、EB竖梁(5C5)、EC竖梁(5C6)、ED竖梁(5C7)和连接臂(5C8)；其中：
EB横梁(5C2)、EB竖梁(5C5)、EC横梁(5C3)和EC竖梁(5C6)顺次连接构成内四边形；连接臂(5C8)的一端将左蝶形铰链单元(5A)与右蝶形铰链单元(5B)连接在一起，连接臂(5C8)的另一端连接在EB竖梁(5C5)的内侧；连接臂(5C8)上开有减重孔；
ED竖梁(5C7)、EA横梁(5C1)和EA竖梁(5C4)顺次连接构成外倒U形；ED竖梁(5C7)的下端连接在EB簧片连接体(5E)的内侧；EA竖梁(5C4)的下端连接在EA簧片连接体(5D)的内侧；ED竖梁(5C7)的上端与EA横梁(5C1)一端的接合处，还连接有EB横梁(5C2)的一端、EC竖梁(5C6)的上端；
EA连接体(5D)的内侧连接有EA竖梁(5C4)的下端；
左蝶形铰链单元(5A)的左第三刚体(5A13)的下支臂(5A13A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第二刚体(5B12)的下支臂(5B12A)之间连接有EA连接体(5D)；
左蝶形铰链单元(5A)的左第二刚体(5A12)的下支臂(5A12A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第三刚体(5B13)的下支臂(5B13A)之间连接有EB连接体(5E)；
EB连接体(5E)的内侧连接有ED竖梁(5C7)的下端；
左蝶形铰链单元(5A)的左第三刚体(5A13)的下支臂(5A13A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第二刚体(5B12)的下支臂(5B12A)之间连接有EA连接体(5D)；
左蝶形铰链单元(5A)的左第二刚体(5A12)的下支臂(5A12A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第三刚体(5B13)的下支臂(5B13A)之间连接有EB连接体(5E)；
底座(5F)固定安装在车体(3)上；
左第一刚体(5A11)上的左第一刚体A下支臂(5A11A)与左第一刚体B下支臂(5A11B)连接在底座(5F)上；
右第一刚体(5B11)上的右第一刚体A下支臂(5B11A)与右第一刚体B下支臂(5B11B)连接在底座(5F)上。
2.根据权利要求1所述的基于柔性机构的被动式行星越障车，其特征在于：左变形部位(1N)与右变形部位(2N)的配合，实现被动式行星越障车的单边越障。
3.根据权利要求1所述的基于柔性机构的被动式行星越障车，其特征在于：左变形部位(1N)、右变形部位(2N)和柔性差动机构(5)的配合，实现被动式行星越障车的双边越障。
4.根据权利要求1所述的基于柔性机构的被动式行星越障车，其特征在于：左变形部位
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权 利 要 求 书
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1N和右变形部位2N上的簧片的厚度为0.5mm，宽为15mm，第一个转角第二个转角
中间簧片(1K、1L)顶端距虚拟转动中心点O的距离是H1＝82mm，中间簧片(1K、1L)底端距虚拟转动中心点O的距离是h1＝19mm；
两侧簧片(1J、1M)顶端距虚拟转动中心点O的距离是H2＝57mm，两侧簧片(1J、1M)底端距虚拟转动中心点O的距离是h2＝12mm。
5.根据权利要求1所述的基于柔性机构的被动式行星越障车，其特征在于：左蝶形铰链单元(5A)和右蝶形铰链单元(5B)上的簧片的厚度为0.5mm，宽为10mm，第三个转角
第四个转角
中间蝶簧片顶端距差动中心轴(5G)的中心轴线上的点O5的距离是H3＝30.2mm，中间簧片底端距差动中心轴(5G)的中心轴线上的点O5的距离是h3＝7.3mm；
两侧蝶簧片顶端距差动中心轴(5G)的中心轴线上的点O5的距离是H4＝25.7mm，两侧簧片底端距差动中心轴(5G)的中心轴线上的点O5的距离是h4＝6.4mm。
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说 明 书
一种基于柔性机构的被动式行星越障车
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技术领域
[0001]本发明涉及一种越障车，更特别地说，是指一种适用于行星探测的基于柔性机构的被动式行星越障车。
背景技术
[0002]行星探测车是一种能够替代人类对外星球进行探索的机器人，其最大的特点就是在环境较为恶劣的外星球环境中有着较强的通过能力。行星探测是未来航天领域的重点发展方向之一，其对于探索宇宙与生命地起源来说具有十分重要的战略意义，因此很多国家都在积极地开展针对外太空和外星球各种探索行动，而能够代替人类进行外星球探测的越障车就成为了进行外星球探测活动的重要保障。
[0003]目前的越障车的越障构型主要有主动式和被动式两种。主动式越障车拥有一套相对独立的行走系统，该行走系统能够根据地形主动地改变自身构型，以达到越障的目的。虽然这类越障车的地形适应能力较强，但是主动适应系统所需的机构十分复杂，并且难以控制，在外太空等极端条件下可靠性低。同时主动式的越障车的成本也十分高昂。[0004]被动式的行星探测车是目前应用最多的构型，采用被动形式的探测车能够根据地形被动地改变探测车自身的构型，因此无需控制。2006年10月出版的《Mars Exploration Rover Mobility Assembly Design，Testand Performance》中的图1、图2和图5，介绍了六轮摇臂悬架机构。在被动式的探测车中，被动形式要求机器人自身构件在越障过程中产生相互运动，因此被动形式自身存在较多的运动副及零部件，而这些运动副一方面会存在摩擦损耗，影响机器人的运动变形精度，另一方面会大幅度地增加了机器人的装配量，而研究表明，装配成本占整个劳动成本的40％，占整个制造成本的50％，因此需要在允许的范围内尽可能地减少装配。
发明内容
[0005]本发明设计的基于柔性机构的被动式行星越障车，能够根据地形被动地改变越障车自身的构型，从而实现越障车越障的功能。由于采用了柔性机构，其装配量小，且加工生产速度较快。
[0006]本发明设计的一种基于柔性机构的被动式行星越障车，包括有常规车辆上的车体(3)、车轮以及驱动车轮的驱动机构以外，还有：柔性差动机构(5)、支撑轴(4)、左柔性铰链悬架(1)和右柔性铰链悬架(2)；[0007]左柔性铰链悬架(1)为一体成型结构件；左柔性铰链悬架(1)上设有左前支架(1A)、左后支架(1B)、左前轮连接板(1C)、左中轮连接板(1D)、左后轮连接板(1E)；左前支架(1A)的上方从前至后设有AA簧片(1J)、AB簧片(1K)、AC簧片(1L)和AD簧片(1M)；将AA簧片(1J)、AB簧片(1K)、AC簧片(1L)和AD簧片(1M)的簧片部位称为左变形部位(1N)；[0008]左前支架(1A)的前端是左前轮连接板(1C)；左前支架(1A)的后端是左中轮连接板(1D)；
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CN 112389678 A[0009]
说 明 书
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左后支架(1B)的前端位于左前支架(1A)的AB簧片(1K)与AC簧片(1L)的中间；左后
支架(1B)的后端是左后轮连接板(1E)；左后支架(1B)上设有AD通孔(1B1)，AD通孔(1B1)用于安装左支撑轴(4A)的一端，左支撑轴(4A)的另一端安装在柔性差动机构(5)的左蝶形铰链单元(5A)的左蝶形铰链转轴(5A9)的EA轴孔(5A91)内；[0010]左前轮连接板(1C)上设有AA通孔(1F)，AA通孔(1F)用于左前轮(12A)的轮轴穿过且固定；左前轮驱动机构(11A)固定在左前轮连接板(1C)上；[0011]左中轮连接板(1D)上设有AB通孔(1G)，AB通孔(1G)用于左中轮(12B)的轮轴穿过且固定；左中轮驱动机构(11B)固定在左中轮连接板(1D)上；[0012]左后轮连接板(1E)上设有AC通孔(1H)，AC通孔(1H)用于左后轮(12C)的轮轴穿过且固定；左后轮驱动机构(11C)固定在左后轮连接板(1E)上；[0013]右柔性铰链悬架(2)为一体成型结构件；右柔性铰链悬架(2)上设有右前支架(2A)、右后支架(2B)、右前轮连接板(2C)、右中轮连接板(2D)、右后轮连接板(2E)；右前支架(2A)的上方从前至后设有BA簧片(2J)、BB簧片(2K)、BC簧片(2L)和BD簧片(2M)；将BA簧片(2J)、BB簧片(2K)、BC簧片(2L)和BD簧片(2M)的簧片部位称为右变形部位(2N)；[0014]右前支架(2A)的前端是左前轮连接板(2C)；右前支架(2A)的后端是左中轮连接板(2D)；
[0015]右后支架(2B)的前端位于右前支架(2A)的BB簧片(2K)与BC簧片(2L)的中间；右后支架(2B)的后端是右后轮连接板(2E)；右后支架(2B)上设有BD通孔(2B1)，BD通孔(2B1)用于安装右支撑轴(4B)的一端，右支撑轴(4B)的另一端安装在柔性差动机构(5)的右蝶形铰链单元(5B)的右蝶形铰链转轴(5B9)的EB轴孔(5B91)内；[0016]右前轮连接板(2C)上设有BA通孔(2F)，BA通孔(2F)用于右前轮(14A)的轮轴穿过且固定；右前轮驱动机构(13A)固定在右前轮连接板(2C)上；[0017]右中轮连接板(2D)上设有BB通孔(2G)，BB通孔(2G)用于右中轮(14B)的轮轴穿过且固定；右中轮驱动机构(13B)固定在右中轮连接板(2D)上；[0018]右后轮连接板(2E)上设有BC通孔(2H)，BC通孔(2H)用于右后轮(14C)的轮轴穿过且固定；右后轮驱动机构(13C)固定在右后轮连接板(2E)上；[0019]支撑轴由两段构成，即左支撑轴(4A)和右支撑轴(4B)；[0020]左支撑轴(4A)的一端固定安装在左柔性铰链悬架(1)的左后支架(1B)的AD通孔(1B1)中，左支撑轴(4A)的另一端固定安装在柔性差动机构(5)的左蝶形铰链单元(5A)的左蝶形铰链转轴(5A9)的EA轴孔(5A91)内；
[0021]右支撑轴(4B)的一端固定安装在右柔性铰链悬架(2)的右后支架(2B)的BD通孔(2B1)中，右支撑轴(4B)的另一端固定安装在柔性差动机构(5)的右蝶形铰链单元(5B)的右蝶形铰链转轴(5B9)的EB轴孔(5B91)内；
[0022]柔性差动机构(5)为一体成型结构件；自由度保持单元(5C)与左蝶形铰链单元(5A)之间有第一间隙(5A10A)，自由度保持单元(5C)与右蝶形铰链单元(5B)之间有第二间隙(5A10B)；左蝶形铰链单元(5A)与左蝶形铰链转轴(5A9)之间是第三间隙(5A10C)，右蝶形铰链单元(5B)与右蝶形铰链转轴(5B9)之间是第四间隙(5A10D)；[0023]柔性差动机构(5)上设有左蝶形铰链单元(5A)、右蝶形铰链单元(5B)、自由度保持单元(5C)、EA簧片连接体(5D)、EB簧片连接体(5E)、底座(5F)和差动中心轴(5G)；左蝶形铰
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CN 112389678 A
说 明 书
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链单元(5A)与右蝶形铰链单元(5B)的结构相同，且左蝶形铰链单元(5A)与右蝶形铰链单元(5B)之间是自由度保持单元(5C)；差动中心轴(5G)沿支撑轴的轴向分布，故差动中心轴(5G)将左蝶形铰链单元(5A)、自由度保持单元(5C)、右蝶形铰链单元(5B)在轴向方向上进行连接在一起；[0024]左蝶形铰链单元(5A)的左第三刚体(5A13)的下支臂(5A13A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第二刚体(5B12)的下支臂(5B12A)之间连接有EA连接体(5D)；[0025]左蝶形铰链单元(5A)的左第二刚体(5A12)的下支臂(5A12A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第三刚体(5B13)的下支臂(5B13A)之间连接有EB连接体(5E)；[0026]左蝶形铰链单元(5A)上设有左第一刚体(5A11)、左第二刚体(5A12)、左第三刚体(5A13)和左蝶形铰链转轴(5A9)；左蝶形铰链单元(5A)的中间是左蝶形铰链转轴(5A9)；左蝶形铰链转轴(5A9)的一端设有EA轴孔(5A91)，EA轴孔(5A91)用于安装左支撑轴(4A)的另一端；[0027]左第一刚体(5A11)的一侧是左第二刚体(5A12)，左第一刚体(5A11)的另一侧是左第三刚体(5A13)；[0028]切割出切口的左第一刚体(5A11)上设有AC蝶簧片(5A3)、AB蝶簧片(5A2)、AG蝶簧片(5A7)、AF蝶簧片(5A6)；[0029]切割出切口的左第二刚体(5A12)上设有AA蝶簧片(5A1)、AH蝶簧片(5A8)；[0030]切割出切口的左第三刚体(5A13)上设有AD蝶簧片(5A4)、AE蝶簧片(5A5)；[0031]左第一刚体(5A11)上的左第一刚体A下支臂(5A11A)与左第一刚体B下支臂(5A11B)连接在底座(5F)上；底座(5F)固定在车体(3)上；[0032]左蝶形铰链单元(5A)的左第三刚体(5A13)的下支臂(5A13A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第二刚体(5B12)的下支臂(5B12A)之间连接有EA连接体(5D)；[0033]左蝶形铰链单元(5A)的左第二刚体(5A12)的下支臂(5A12A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第三刚体(5B13)的下支臂(5B13A)之间连接有EB连接体(5E)；[0034]右蝶形铰链单元(5B)上设有右第一刚体(5B11)、右第二刚体(5B12)、右第三刚体(5B13)和右蝶形铰链转轴(5B9)；右蝶形铰链单元(5B)的中间是右蝶形铰链转轴(5B9)；右蝶形铰链转轴(5B9)的一端设有EB轴孔(5B91)，EB轴孔(5B91)用于安装右支撑轴(4B)的另一端；
[0035]右第一刚体(5B11)的一侧是右第二刚体(5B12)，右第一刚体(5B11)的另一侧是右第三刚体(5B13)；[0036]切割出切口的右第一刚体(5B11)上设有BB蝶簧片(5B2)、BC蝶簧片(5B3)、BF蝶簧片(5B6)、BG蝶簧片(5B7)；[0037]切割出切口的右第二刚体(5B12)上设有BD蝶簧片(5B4)、BE蝶簧片(5B5)；[0038]切割出切口的右第三刚体(5B13)上设有BA蝶簧片(5B1)、BH蝶簧片(5B8)；
[0039]右第一刚体(5B11)上的右第一刚体A下支臂(5B11A)与右第一刚体B下支臂(5B11B)连接在底座(5F)上；底座(5F)固定在车体(3)上；[0040]左蝶形铰链单元(5A)的左第三刚体(5A13)的下支臂(5A13A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第二刚体(5B12)的下支臂(5B12A)之间连接有EA连接体(5D)；[0041]左蝶形铰链单元(5A)的左第二刚体(5A12)的下支臂(5A12A)与右蝶形铰链单元
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(5B)的右第三刚体(5B13)的下支臂(5B13A)之间连接有EB连接体(5E)；[0042]自由度保持单元(5C)上设有EA横梁(5C1)、EB横梁(5C2)、EC横梁(5C3)、EA竖梁(5C4)、EB竖梁(5C5)、EC竖梁(5C6)、ED竖梁(5C7)和连接臂(5C8)；其中：[0043]EB横梁(5C2)、EB竖梁(5C5)、EC横梁(5C3)和EC竖梁(5C6)顺次连接构成内四边形；连接臂(5C8)的一端将左蝶形铰链单元(5A)与右蝶形铰链单元(5B)连接在一起，连接臂(5C8)的另一端连接在EB竖梁(5C5)的内侧；连接臂(5C8)上开有减重孔；[0044]ED竖梁(5C7)、EA横梁(5C1)和EA竖梁(5C4)顺次连接构成外倒U形；ED竖梁(5C7)的下端连接在EB簧片连接体(5E)的内侧；EA竖梁(5C4)的下端连接在EA簧片连接体(5D)的内侧；ED竖梁(5C7)的上端与EA横梁(5C1)一端的接合处，还连接有EB横梁(5C2)的一端、EC竖梁(5C6)的上端；
[0045]EA连接体(5D)的内侧连接有EA竖梁(5C4)的下端；[0046]左蝶形铰链单元(5A)的左第三刚体(5A13)的下支臂(5A13A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第二刚体(5B12)的下支臂(5B12A)之间连接有EA连接体(5D)；[0047]左蝶形铰链单元(5A)的左第二刚体(5A12)的下支臂(5A12A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第三刚体(5B13)的下支臂(5B13A)之间连接有EB连接体(5E)；[0048]EB连接体(5E)的内侧连接有ED竖梁(5C7)的下端；[0049]左蝶形铰链单元(5A)的左第三刚体(5A13)的下支臂(5A13A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第二刚体(5B12)的下支臂(5B12A)之间连接有EA连接体(5D)；[0050]左蝶形铰链单元(5A)的左第二刚体(5A12)的下支臂(5A12A)与右蝶形铰链单元(5B)的右第三刚体(5B13)的下支臂(5B13A)之间连接有EB连接体(5E)；[0051]底座(5F)固定安装在车体(3)上；[0052]左第一刚体(5A11)上的左第一刚体A下支臂(5A11A)与左第一刚体B下支臂(5A11B)连接在底座(5F)上；
[0053]右第一刚体(5B11)上的右第一刚体A下支臂(5B11A)与右第一刚体B下支臂(5B11B)连接在底座(5F)上。
[0054]本发明基于柔性机构的被动式行星越障车的优点在于：[0055]①本发明利用左变形部位1N、右变形部位2N、柔性差动机构5的柔性结构代替了刚性铰链，从而减少了装配量，减少了制造成本。另一方面，柔性结构具有无运动间隙、无摩擦等特点，因此无需润滑，在一定程度上提高了越障车的越障可靠性。
[0056]②本发明的柔性差动机构5可以利用3D打印技术加工成树脂复合材料的结构件，从而实现在轨制造。本发明的左柔性铰链悬架1和右柔性铰链悬架2能够进行一体化设计与加工成轻量化的结构体，从而减轻整个装配量。
[0057]③本发明基于柔性机构的被动式行星越障车是基于刚柔耦合的思想设计出的。利用准静力学的方法分析虚拟转心对刚性越障机构前、中与后轮的越障性能的影响，根据分析结果，选出虚拟转心的最佳位置。根据转心的位置，确定柔性铰链所需的各项技术指标，并基于伪刚体理论，设计所需铰链，并分析其性能。附图说明
[0058]图1是本发明基于柔性机构的行星越障车的结构图。
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图1A是本发明的未安装车体的基于柔性机构的行星越障车的结构图。
[0060]图1B是本发明的未安装车体的基于柔性机构的行星越障车的另一视角结构图。[0061]图2是本发明的左柔性悬架的结构图。
[0062]图2A是本发明的左柔性悬架的另一视角结构图。[0063]图2B是本发明的左柔性悬架的正视面结构图。
[0064]图2C是本发明的左柔性悬架的簧片部分的尺寸简图。[0065]图3是本发明的右柔性悬架的结构图。
[0066]图3A是本发明的右柔性悬架的另一视角结构图。[0067]图3B是本发明的右柔性悬架的正视面结构图。[0068]图4是本发明的柔性差动机构的等轴图片。[0069]图4A是图4的A－A剖视结构图。[0070]图4B是图4的B－B剖视结构图。
[0071]图4C是本发明的柔性差动机构的结构图。
[0072]图4D是本发明的柔性差动机构的另一视角结构图。[0073]图4E是本发明的柔性差动机构的六面视图。[0074]图4F是图4的C－C剖视结构图。[0075]图4G是图4的D－D剖视结构图。
[0076]图4H是本发明柔性差动机构中的右蝶形铰链单元的尺寸简图。
[0077]图4I是本发明柔性差动机构中的右蝶形铰链单元的横轴纵轴划分图。[0078]图5是本发明基于柔性机构的行星越障车的前轮越障简图。[0079]图5A是本发明基于柔性机构的行星越障车的中轮越障简图。[0080]图5B是本发明基于柔性机构的行星越障车的后轮越障简图。[0081]图6是本发明基于柔性机构的行星越障车的双边前轮越障简图。
[0082]图6A是本发明基于柔性机构的行星越障车在双边越障时的右柔性铰链悬架2中簧片部分结构图。
[0083]图6B是本发明基于柔性机构的行星越障车在双边越障时的右蝶形铰链单元5B部分结构图。
[0084]图6C是本发明基于柔性机构的行星越障车在双边越障时的左柔性铰链悬架1中簧片部分结构图。
[0085]图6D是本发明基于柔性机构的行星越障车在双边越障时的左蝶形铰链单元5A部分结构图。
[0086]
1.左柔性铰链悬架1B1.AD通孔1E.左后轮连接板1H.AC通孔1L.AC簧片2.右柔性铰链悬架2B1.BD通孔2E.右后轮连接板
1A.左前支架1C.左前轮连接板1F.AA通孔1J.AA簧片1M.AD簧片2A.右前支架2C.右前轮连接板2F.BA通孔
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1B.左后支架1D.左中轮连接板1G.AB通孔1K.AB簧片1N.左变形部位2B.右后支架2D.右中轮连接板2G.BB通孔
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2J.BA簧片2M.BD簧片4A.A支撑轴5A.左蝶形铰链单元5A3.AC蝶簧片5A8.AF蝶簧片5A10A.第一间隙5A10D.第四间隙
5A11B.左第一刚体B下支臂5A13.左第三刚体5B1.BA蝶簧片5B4.BD蝶簧片5B9.右蝶形铰链转轴5B11A.右第一刚体A下支臂5B12A.右第二刚体下支臂5C.自由度保护单元5C3.EC横梁5C6.EC竖梁5D.EA连接体5G.差动中心轴11C.左后轮驱动机构12C.左后轮
13C.右后轮驱动机构14C.右后轮
2K.BB簧片2N.右变形部位4B.B支撑轴5A1.AA蝶簧片5A4.AD蝶簧片5A9.左蝶形铰链转轴5A10B.第二间隙5A11.左第一刚体5A12.左第二刚体
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2H.BC通孔2L.BC簧片3.车体
5.柔性差动机构5A2.AB蝶簧片5A7.AE蝶簧片5A91.EA轴孔5A10C.第三间隙
5A11A.左第一刚体A下支臂5A12A.左第二刚体下支臂5B.右蝶形铰链单元5B3.BC蝶簧片5B8.BF蝶簧片5B11.右第一刚体5B12.右第二刚体5B13A.右第三刚体下支臂5C2.EB横梁5C5.EB竖梁5C8.连接臂5F.底座
11B.左中轮驱动机构12B.左中轮
13B.右中轮驱动机构14B.右中轮
5A13A.左第三刚体下支臂5B2.BB蝶簧片5B7.BE蝶簧片5B91.EB轴孔
5B11B.右第一刚体B下支臂5B13.右第三刚体5C1.EA横梁5C4.EA竖梁5C7.ED竖梁5E.EB连接体11A.左前轮驱动机构12A.左前轮
13A.右前轮驱动机构14A.右前轮
具体实施方式
[0087]下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。[0088]参见图1、图1A、图1B所示，本发明设计了一种基于柔性机构的行星越障车，包括有常规车辆上的车体3、车轮以及驱动车轮的驱动机构以外，还有：柔性差动机构5、支撑轴4、左柔性铰链悬架1和右柔性铰链悬架2。[0089]在本发明中，所述车轮包括有左前轮12A、左中轮12B、左后轮12C、右前轮14A、右中轮14B和右后轮14C。[0090]在本发明中，所述车轮的驱动机构包括有左前轮的驱动机构11A、左中轮的驱动机构11B、左后轮的驱动机构11C、右前轮的驱动机构13A、右中轮的驱动机构13B和右后轮的驱动机构13C。
[0091]在本发明中，为了满足越障时左柔性铰链悬架1与右柔性铰链悬架2在簧片处(左变形部位1N、右变形部位2N)的转动角度，分别在左柔性铰链悬架1的左前支架1A与左后支架1B的连接处设计了四根簧片的构型，即左变形部位1N(图2B)；在右柔性铰链悬架2的右前支架2A与右后支架2B的连接处设计了四根簧片的构型，即右变形部位2N(图3B)。如图2C所示簧片的倾斜角为了使AA簧片1J和AB簧片1K与AC簧片1L和AD簧片1M这两对簧片的转动刚
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度相等而设计。
[0092]本发明的柔性差动机构5、支撑轴4、左柔性铰链悬架1和右柔性铰链悬架2采用的加工材料是依据了承载能力来定的，可以用铝合金轻质材料加工、也可以是铝合金复合材料、也可以是钢材料、也可以是树脂复合材料经3D打印得到。[0093]左柔性铰链悬架1[0094]参见图2、图2A、图2B所示，左柔性铰链悬架1为一体成型结构件。左柔性铰链悬架1上设有左前支架1A、左后支架1B、左前轮连接板1C、左中轮连接板1D、左后轮连接板1E。左前支架1A的上方从前至后设有AA簧片1J、AB簧片1K、AC簧片1L和AD簧片1M。为了说明簧片的运动变形，将位于左柔性铰链悬架1的左前支架1A的上方四个簧片部位称为左变形部位1N。[0095]左前支架1A的前端是左前轮连接板1C；左前支架1A的后端是左中轮连接板1D。[0096]左后支架1B的前端位于左前支架1A的AB簧片1K与AC簧片1L的中间；左后支架1B的后端是左后轮连接板1E。左后支架1B上设有AD通孔1B1，AD通孔1B1用于安装左支撑轴4A的一端，左支撑轴4A的另一端安装在柔性差动机构5的左蝶形铰链单元5A的左蝶形铰链转轴5A9的EA轴孔5A91内。[0097]左前轮连接板1C上设有AA通孔1F，AA通孔1F用于左前轮12A的轮轴穿过且固定。左前轮驱动机构11A固定在左前轮连接板1C上。[0098]左中轮连接板1D上设有AB通孔1G，AB通孔1G用于左中轮12B的轮轴穿过且固定。左中轮驱动机构11B固定在左中轮连接板1D上。[0099]左后轮连接板1E上设有AC通孔1H，AC通孔1H用于左后轮12C的轮轴穿过且固定。左后轮驱动机构11C固定在左后轮连接板1E上。[0100]右柔性铰链悬架2[0101]参见图3、图3A、图3B所示，右柔性铰链悬架2为一体成型结构件。右柔性铰链悬架2上设有右前支架2A、右后支架2B、右前轮连接板2C、右中轮连接板2D、右后轮连接板2E。右前支架2A的上方从前至后设有BA簧片2J、BB簧片2K、BC簧片2L和BD簧片2M。为了说明簧片的运动变形，将位于右柔性铰链悬架2的右前支架2A的上方四个簧片部位称为右变形部位2N。[0102]右前支架2A的前端是左前轮连接板2C；右前支架2A的后端是左中轮连接板2D。[0103]右后支架2B的前端位于右前支架2A的BB簧片2K与BC簧片2L的中间；右后支架2B的后端是右后轮连接板2E。右后支架2B上设有BD通孔2B1，BD通孔2B1用于安装右支撑轴4B的一端，右支撑轴4B的另一端安装在柔性差动机构5的右蝶形铰链单元5B的右蝶形铰链转轴5B9的EB轴孔5B91内。
[0104]右前轮连接板2C上设有BA通孔2F，BA通孔2F用于右前轮14A的轮轴穿过且固定。右前轮驱动机构13A固定在右前轮连接板2C上。[0105]右中轮连接板2D上设有BB通孔2G，BB通孔2G用于右中轮14B的轮轴穿过且固定。右中轮驱动机构13B固定在右中轮连接板2D上。[0106]右后轮连接板2E上设有BC通孔2H，BC通孔2H用于右后轮14C的轮轴穿过且固定。右后轮驱动机构13C固定在右后轮连接板2E上。[0107]柔性铰链悬架上簧片尺寸[0108]在本发明中，左柔性铰链悬架1的左变形部位1N与右柔性铰链悬架2的右变形部位2N在结构上是相同的。因为单个铰链的行程较小，同时柔性铰链承载压力的能力不强，因此
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采用簧片承受拉力的柔性铰链作为结构单元，并通过串联来增强行程。如图2B、图3B所示左变形部位1N和右变形部位2N都是以虚拟转动中心点O(如图2C所示)进行变形运动的。[0109]参见图2A所示各个簧片的厚度(t)为0.5mm，宽(d)为15mm，参见图2C所示第一个转角
[0110]
第二个转角
中间簧片(1K、1L)顶端距虚拟转动中心点O的距离是H1＝82mm，中间簧片(1K、1L)底端距虚拟转动中心点O的距离是h1＝19mm；[0111]两侧簧片(1J、1M)顶端距虚拟转动中心点O的距离是H2＝57mm，两侧簧片(1J、1M)底端距虚拟转动中心点O的距离是h2＝12mm。[0112]支撑轴
[0113]参见图1A、图1B所示，支撑轴由两段构成，即左支撑轴4A和右支撑轴4B。[0114]左支撑轴4A的一端固定安装在左柔性铰链悬架1的左后支架1B的AD通孔1B1中，左支撑轴4A的另一端固定安装在柔性差动机构5的左蝶形铰链单元5A的左蝶形铰链转轴5A9的EA轴孔5A91内。
[0115]右支撑轴4B的一端固定安装在右柔性铰链悬架2的右后支架2B的BD通孔2B1中，右支撑轴4B的另一端固定安装在柔性差动机构5的右蝶形铰链单元5B的右蝶形铰链转轴5B9的EB轴孔5B91内。[0116]参见图6、图6A、图6B、图6C、图6D所示，本发明设计的基于柔性机构的行星越障车在同时越障时，左支撑轴4A和右支撑轴4B在前轮(12A、14A)和中轮(12B、14B)越障时都是逆时针方向运动的，在后轮(12C、14C)越障时都是顺时针方向运动的。[0117]参见图5、图5A、图5B所示，本发明设计的基于柔性机构的行星越障车在单边越障时分两种情况：[0118]情况一，左动右不动；[0119]若左前轮12A先越障，左支撑轴4A为逆时针方向运动，此时右支撑轴4B不动。[0120]情况二，左不动右动；[0121]若右前轮14A先越障，右支撑轴4B为逆时针方向运动，此时左支撑轴4A不动。[0122]固定连接的左支撑轴4A和/或右支撑轴4B在越障时，通过簧片变形来完成运动传递。
[0123]柔性差动机构5
[0124]柔性差动机构5为一体成型结构件。为了清楚说明一体结构件在接合处的位置，以连接二字进行限定。参见图4E所示的柔性差动机构5的六面视图，图中(a)是柔性差动机构5的前视图，图中(b)是柔性差动机构5的后视图，图中(c)是柔性差动机构5的左视图，图中(d)是柔性差动机构5的右视图，图中(e)是柔性差动机构5的俯视图，图中(f)是柔性差动机构5的仰视图。其中，左蝶形铰链单元5A与右蝶形铰链单元5B之间是自由度保持单元5C(如图4E(c、d、e、f))。自由度保持单元5C与左蝶形铰链单元5A之间有第一间隙5A10A，自由度保持单元5C与右蝶形铰链单元5B之间有第二间隙5A10B(如图4E(c、d、e、f))。左蝶形铰链单元5A与左蝶形铰链转轴5A9之间是第三间隙5A10C，右蝶形铰链单元5B与右蝶形铰链转轴5B9之间是第四间隙5A10D(如图4E(e、f))。间隙设计一方面有利于柔性差动机构5在运动变形时不干涉、不摩擦，另一方面有利于蝶形簧片结构的运动变形，减少扭矩。[0125]参见图4、图4A、图4B、图4F所示的对柔性差动机构5在同一视角下的三个剖分细节
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图。在本发明中，柔性差动机构5所实现的功能为在左蝶形铰链单元5A相较右蝶形铰链单元5B产生较大转动角度的情况下，平分左蝶形铰链单元5A与右蝶形铰链单元5B的转动角度差，使得车体3的转动角度为左柔性铰链悬架1与右柔性铰链悬架2角度差的一半。该柔性差动机构5具有左右对称的两个蝶形铰链(即左蝶形铰链单元5A与右蝶形铰链单元5B)，因此可以与左柔性铰链悬架1与右柔性铰链悬架2进行分别连接。同时左蝶形铰链单元5A与右蝶形铰链单元5B都为上下对称的构型，所以可以对转动角度进行差分。又由于左蝶形铰链单元5A与右蝶形铰链单元5B的中间拥有自由度保持单元5C，该自由度保持单元5C用来消除左蝶形铰链单元5A与右蝶形铰链单元5B的内部自由度。[0126]参见图4、图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F、图4G所示，柔性差动机构5上设有左蝶形铰链单元5A、右蝶形铰链单元5B、自由度保持单元5C、EA簧片连接体5D、EB簧片连接体5E、底座5F和差动中心轴5G。左蝶形铰链单元5A与右蝶形铰链单元5B的结构相同，且左蝶形铰链单元5A与右蝶形铰链单元5B之间是自由度保持单元5C。如图4G所示，差动中心轴5G沿支撑轴(即左支撑轴4A和右支撑轴4B)的轴向分布，故差动中心轴5G将左蝶形铰链单元5A、自由度保持单元5C、右蝶形铰链单元5B在轴向方向上进行连接在一起。[0127]左蝶形铰链单元5A的左第三刚体5A13的下支臂5A13A与右蝶形铰链单元5B的右第二刚体5B12的下支臂5B12A之间连接有EA连接体5D。[0128]左蝶形铰链单元5A的左第二刚体5A12的下支臂5A12A与右蝶形铰链单元5B的右第三刚体5B13的下支臂5B13A之间连接有EB连接体5E。[0129]左蝶形铰链单元5A[0130]参见图4、图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F所示，左蝶形铰链单元5A上设有左第一刚体5A11、左第二刚体5A12、左第三刚体5A13和左蝶形铰链转轴5A9。左蝶形铰链单元5A的中间是左蝶形铰链转轴5A9。左蝶形铰链转轴5A9的一端设有EA轴孔5A91，EA轴孔5A91用于安装左支撑轴4A的另一端。[0131]在本发明中，左蝶形铰链单元5A上的全部刚体设计为上下结构，通过在刚体上切割出切口，使得刚体上有了蝶簧片。不同结构的切口设计有利于蝶簧片变形。左第一刚体5A11的一侧是左第二刚体5A12，左第一刚体5A11的另一侧是左第三刚体5A13。[0132]参见图4B所示，切割出切口的左第一刚体5A11上设有AC蝶簧片5A3、AB蝶簧片5A2、AG蝶簧片5A7、AF蝶簧片5A6。[0133]参见图4B所示，切割出切口的左第二刚体5A12上设有AA蝶簧片5A1、AH蝶簧片5A8。[0134]参见图4B所示，切割出切口的左第三刚体5A13上设有AD蝶簧片5A4、AE蝶簧片5A5。[0135]左第一刚体5A11上的左第一刚体A下支臂5A11A与左第一刚体B下支臂5A11B连接在底座5F上。底座5F固定在车体3上。[0136]左蝶形铰链单元5A的左第三刚体5A13的下支臂5A13A与右蝶形铰链单元5B的右第二刚体5B12的下支臂5B12A之间连接有EA连接体5D。[0137]左蝶形铰链单元5A的左第二刚体5A12的下支臂5A12A与右蝶形铰链单元5B的右第三刚体5B13的下支臂5B13A之间连接有EB连接体5E。[0138]右蝶形铰链单元5B[0139]参见图4、图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F所示，右蝶形铰链单元5B上设有右第一刚体5B11、右第二刚体5B12、右第三刚体5B13和右蝶形铰链转轴5B9。右蝶形铰链单元5B
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的中间是右蝶形铰链转轴5B9。右蝶形铰链转轴5B9的一端设有EB轴孔5B91，EB轴孔5B91用于安装右支撑轴4B的另一端。[0140]在本发明中，右蝶形铰链单元5B上的全部刚体设计为上下结构，通过在刚体上切割出切口，使得刚体上有了蝶簧片。不同结构的切口设计有利于蝶簧片变形。右第一刚体5B11的一侧是右第二刚体5B12，右第一刚体5B11的另一侧是右第三刚体5B13。[0141]参见图4A所示，切割出切口的右第一刚体5B11上设有BB蝶簧片5B2、BC蝶簧片5B3、BF蝶簧片5B6、BG蝶簧片5B7。[0142]参见图4A所示，切割出切口的右第二刚体5B12上设有BD蝶簧片5B4、BE蝶簧片5B5。[0143]参见图4A所示，切割出切口的右第三刚体5B13上设有BA蝶簧片5B1、BH蝶簧片5B8。[0144]右第一刚体5B11上的右第一刚体A下支臂5B11A与右第一刚体B下支臂5B11B连接在底座5F上。底座5F固定在车体3上。[0145]左蝶形铰链单元5A的左第三刚体5A13的下支臂5A13A与右蝶形铰链单元5B的右第二刚体5B12的下支臂5B12A之间连接有EA连接体5D。[0146]左蝶形铰链单元5A的左第二刚体5A12的下支臂5A12A与右蝶形铰链单元5B的右第三刚体5B13的下支臂5B13A之间连接有EB连接体5E。[0147]自由度保持单元5C[0148]参见图4、图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F所示，自由度保持单元5C上设有EA横梁5C1、EB横梁5C2、EC横梁5C3、EA竖梁5C4、EB竖梁5C5、EC竖梁5C6、ED竖梁5C7和连接臂5C8。其中：
[0149]参见图4F所示，EB横梁5C2、EB竖梁5C5、EC横梁5C3和EC竖梁5C6顺次连接构成内四边形。连接臂5C8的一端将左蝶形铰链单元5A与右蝶形铰链单元5B连接在一起，连接臂5C8的另一端连接在EB竖梁5C5的内侧。连接臂5C8上开有减重孔。[0150]ED竖梁5C7、EA横梁5C1和EA竖梁5C4顺次连接构成外倒U形。ED竖梁5C7的下端连接在EB簧片连接体5E的内侧。EA竖梁5C4的下端连接在EA簧片连接体5D的内侧。ED竖梁5C7的上端与EA横梁5C1一端的接合处，还连接有EB横梁5C2的一端、EC竖梁5C6的上端。[0151]EA连接体5D[0152]参见图4、图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F所示，EA连接体5D的内侧连接有EA竖梁5C4的下端。[0153]左蝶形铰链单元5A的左第三刚体5A13的下支臂5A13A与右蝶形铰链单元5B的右第二刚体5B12的下支臂5B12A之间连接有EA连接体5D。[0154]左蝶形铰链单元5A的左第二刚体5A12的下支臂5A12A与右蝶形铰链单元5B的右第三刚体5B13的下支臂5B13A之间连接有EB连接体5E。[0155]EB连接体5E[0156]参见图4、图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F所示，EB连接体5E的内侧连接有ED竖梁5C7的下端。[0157]左蝶形铰链单元5A的左第三刚体5A13的下支臂5A13A与右蝶形铰链单元5B的右第二刚体5B12的下支臂5B12A之间连接有EA连接体5D。[0158]左蝶形铰链单元5A的左第二刚体5A12的下支臂5A12A与右蝶形铰链单元5B的右第三刚体5B13的下支臂5B13A之间连接有EB连接体5E。
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底座5F
[0160]参见图1、图1A、图1B、图4、图4A、图4F所示，底座5F固定安装在车体3上。[0161]左第一刚体5A11上的左第一刚体A下支臂5A11A与左第一刚体B下支臂5A11B连接在底座5F上。
[0162]右第一刚体5B11上的右第一刚体A下支臂5B11A与右第一刚体B下支臂5B11B连接在底座5F上。
[0163]差动机构上蝶簧片尺寸
[0164]参见图1A所示中的坐标系中，越障车前行的方向为X轴。参见图4G所示，柔性差动机构5轴向就是坐标系的Y轴向，柔性差动机构5的中心点记为O6，且O6点在柔性差动机构5的差动中心轴5G上。参见图4H、图4I所示，在本发明中，为了保证柔性差动机构5的运动变形分别与左柔性铰链悬架1的左变形部位1N和右柔性铰链悬架2的右变形部位2N在运动变形上保持一致，参见图4I所示，故将柔性差动机构5中的左蝶形铰链单元5A设计成对称放置的两个左变形部位1N组成；柔性差动机构5中的右蝶形铰链单元5B设计成对称放置的两个右变形部位2N组成。如图4I所示各个蝶簧片的厚度为0.5mm，宽为10mm。
[0165]
参见图4H所示的右蝶形铰链单元5B的第三个转角第四个转角
中间蝶簧片顶端距差动中心轴5G的中心轴线上的点O5的距离是H3＝30.2mm，中间簧片底端距差动中心轴5G的中心轴线上的点O5的距离是h3＝7.3mm；
[0167]两侧蝶簧片顶端距差动中心轴5G的中心轴线上的点O5的距离是H4＝25.7mm，两侧簧片底端距差动中心轴5G的中心轴线上的点O5的距离是h4＝6.4mm。[0168]在本发明中，左蝶形铰链单元5A与右蝶形铰链单元5B的结构是相同的，但是，左蝶形铰链单元5A与右蝶形铰链单元5B之间有自由度保持单元5C的存在，故对于左蝶形铰链单元5A上的差动中心轴5G(如图4G)的中心轴线上的点，记为O6；所述点O6与所述点O5会在同一轴线上且有一定的间距。
[0169]本发明设计的基于柔性机构的行星越障车，存在着一个连接左柔性悬架1、右柔性悬架2以及车体3的柔性差动机构5，这个柔性差动机构5可以在左柔性悬架1、右柔性悬架2分别越障时，减小其载荷平台晃动的角度。而传统的差动机构主要是利用铰链与齿轮相结合的结构，需要多个零件组成，装配量较大，且整体尺寸较大。[0170]本发明设计的行星越障车在越障时的运动变形过程为：[0171]参见图5、图5A和图5B所示的双边越障简图，能够明确左柔性悬架1与右柔性悬架2的配合实现了行星越障车在不同越障方式下的过程，所述的越障方式包括有单边越障和双轮越障。
[0172]在本发明中，双轮越障也称为左右车轮同时越障，为了清楚地说明双轮越障的过程，以行星越障车的右边结构进行说明。[0173](AA)如果左、右前轮同时越障碍物时，[0174]一方面，当右前轮14A碰上障碍物时，在右前轮驱动机构13A提供的动力下，右前轮14A会沿着障碍物边缘向上走，参见图5所示，此时右悬架2中的BA簧片2J、BB簧片2K、BC簧片2L和BD簧片2M承受拉力，使得右悬架2中右变形部位2N发生转动，从而为右前轮14A越障提
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供越障力矩，当右前轮14A跨越过障碍后4个簧片(2J、2K、2L、2M)就会变回原样。同时地：[0175]另一方面，当左前轮12A碰上障碍物时，在左前轮驱动机构11A提供的动力下，左前轮12A会沿着障碍物边缘向上走，参见图5所示，此时左悬架1中的AA簧片1J、AB簧片1K、AC簧片1L和AD簧片1M承受拉力，使得左悬架1中左变形部位1N发生转动，从而为左前轮12A越障提供越障力矩，当左前轮12A跨越过障碍后4个簧片(1J、1K、1L、1M)就会变回原样。[0176](AB)如果左、右中轮同时越障碍物时，[0177]一方面，当右中轮14B碰上障碍物时，在右中轮驱动机构13B提供的动力下，右中轮14B会沿着障碍物边缘向上走，参见图5A所示，此时右悬架2中的BA簧片2J、BB簧片2K、BC簧片2L和BD簧片2M承受拉力，使得右悬架2中右变形部位2N发生转动，从而为右中轮14B越障提供越障力矩，当右中轮14B跨越过障碍后4簧片(2J、2K、2L、2M)就会变回原样。同时地：[0178]另一方面，当左中轮12B碰上障碍物时，在左中轮驱动机构11B提供的动力下，左中轮12B会沿着障碍物边缘向上走，参见图5A所示，此时左悬架1中的AA簧片1J、AB簧片1K、AC簧片1L和AD簧片1M承受拉力，使得左悬架1中左变形部位1N发生转动，从而为左中轮12B越障提供越障力矩，当左中轮12B跨越过障碍后4簧片(1J、1K、1L、1M)就会变回原样。[0179](AC)如果左、右后轮同时越障碍物时，[0180]一方面，当右后轮14C碰上障碍物时，在右后轮驱动机构13C提供的动力下，右后轮14C会沿着障碍物边缘向上走，参见图5B所示，此时右悬架2中的BA簧片2J、BB簧片2K、BC簧片2L和BD簧片2M承受拉力，使得右悬架2中右变形部位2N发生转动，从而为右后轮14C越障提供越障力矩，当右后轮14C跨越过障碍后4簧片(2J、2K、2L、2M)就会变回原样。同时地：[0181]另一方面，当左后轮12C碰上障碍物时，在左后轮驱动机构11C提供的动力下，左后轮12C会沿着障碍物边缘向上走，参见图5B所示，此时左悬架1中的AA簧片1J、AB簧片1K会、AC簧片1L和AD簧片1M承受拉力，使得左悬架1中左变形部位1N发生转动，从而为左后轮12C越障提供越障力矩，当左后轮12C跨越过障碍后4簧片(1J、1K、1L、1M)就会变回原样。[0182]在本发明中，参见图6、图6A、图6B、图6C、图6D所示，单边越障也称为左边车轮或者右边车辆越障，为了清楚地说明单边越障的过程，以行星越障车的右边结构结合差动机构5进行说明。[0183](A)当右前轮14A碰上障碍物时，在右前轮驱动机构13A提供的动力下，右前轮14A会沿着障碍物边缘向上走，参见图6、图6A、图6B所示，此时右悬架2中的BA簧片2J、BB簧片2K、BC簧片2L和BD簧片2M承受拉力，使得右悬架2中右变形部位2N发生转动，为右前轮14A越障提供越障力矩。由于右前轮14A在单边越障时产生一个向上的力，记为
所述力
经右支撑轴4B(逆时针方向)传递给柔性差动机构5，柔性差动机构5将会产生转动。柔性差动机构5的运动方式：当右蝶形铰链转轴5B9发生逆时针转动后，会带动右第二刚体5B12与左第三刚体5A13产生转动，从而带动BF蝶簧片5B6→BE蝶簧片5B5→BD蝶簧片5B4→BC蝶簧片5B3→BB蝶簧片5B2→BA蝶簧片5B1→BH蝶簧片5B8→BG蝶簧片5B7进行旋转，而因为左悬架1不发生转动，所以与左悬架1相连的左第二刚体5A12和右第三刚体5B12同样也不会产生旋转。而在转动过程中经过差动机构对角度的差分功能所以右第一刚体5B11的转动角度为右第二刚体5B12转动角度的一半，而右第一刚体5B11又与车体3相连，从而减小了车体3在越障过程中的转动角度。
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或者，当左前轮12A碰上障碍物时，在左前轮驱动机构11A提供的动力下，左前轮
12A会沿着障碍物边缘向上走，参见图6、图6C、图6D所示，此时左悬架1中的AA簧片1J、AB簧片1K、AC簧片1L和AD簧片1M承受拉力，使得左悬架1中左变形部位1N发生转动，为左前轮12A越障提供越障力矩。由于左前轮12A在单边越障时产生一个向上的力，记为
所述力
经左支撑轴4A(逆时针方向)传递给柔性差动机构5，柔性差动机构5将会产生转动。柔性差动机构5的运动方式：当左蝶形铰链转轴5A9发生逆时针转动后，会带动左第二刚体5A12与右第三刚体5B13产生转动，从而带动AC蝶簧片5A3→AD蝶簧片5A4→AE蝶簧片5A5→AF蝶簧片5A6→AG蝶簧片5A7→AH蝶簧片5A8→AA蝶簧片5A1→AB蝶簧片5A2进行旋转，而因为右悬架2不发生转动，所以与右悬架2相连的右第二刚体5B12和左第三刚体5A13同样也不会产生旋转。而在转动过程中经过差动机构对角度的差分功能所以左第一刚体5A11的转动角度为左第二刚体5A12转动角度的一半，而左第一刚体5A11又与车体3相连，从而减小了车体3在越障过程中的转动角度。
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