本发明公开了一种自适应越障机构，包括驱动电机；内行星架，包括至少二个向外延伸的支脚，并且朝向所述驱动电机的一侧上设置太阳齿轮和行星齿轮，另一侧面上设置中心链轮和多个行星链轮；太阳齿轮，通过第一轴可旋转固定在内行星架上，电机输出轴连接太阳齿轮；行星齿轮通过第二轴可旋转固定在内行星架上，并且和太阳齿轮啮合；中心链轮固定在第二轴上，中心链轮和行星齿轮共同旋转；多个行星链轮，一一对应的可旋转的设置在支脚的外端；链条与中心链轮和多个行星链轮同时啮合；行进轮分别和所述多个行星链轮同轴固定，并且和多个行星链轮共同旋转。本发明所述的自适应越障机构根据不同的越障情况，调整驱动电机的扭矩保证越障机器人顺利越障。
1.一种自适应越障机构，其特征在于，包括：驱动电机，包括电机输出轴；内行星架，其包括至少二个向外延伸的支脚，并且朝向所述驱动电机的一侧上设置太阳齿轮和行星齿轮，另一侧面上设置中心链轮和多个行星链轮；以及所述太阳齿轮，其通过第一轴可旋转固定在所述内行星架上，所述电机输出轴连接所述太阳齿轮；所述行星齿轮，其通过第二轴可旋转固定在所述内行星架上，并且和所述太阳齿轮啮合；所述中心链轮，其固定在所述第二轴上，所述中心链轮和所述行星齿轮共同旋转；所述多个行星链轮，其一一对应的可旋转的设置在所述支脚的外端；链条，其与所述中心链轮和所述多个行星链轮同时啮合；行进轮，其分别和所述多个行星链轮同轴固定，并且和所述多个行星链轮共同旋转；所述越障机构遇到障碍行进轮与地面打滑时，为保证越障机构公转越障，控制器控制电机的实时扭矩T′满足： $T^{\′}\>2.7312\×\sqrt{\frac{arcsin\mathrm{\θ}\×(k^2+{\mathrm{\η}}^2)}{R}}\×\frac{\[(k-1)(mgf+{\mathrm{mgf}}^2+{\mathrm{mgf}}^3)-mg\×sin\mathrm{\θ}\]\×R}{\mathrm{\η}}$ 其中，θ为行走轮之间夹角，k为越障机构传动比，η为越障机构的机械效率；m为越障机构的质量，f为越障机构与地面的动摩擦系数，R为越障机构的旋转半径。
2.如权利要求1所述的自适应越障机构，其特征在于，还包括：扭矩传感器，其安装在驱动电机输出轴上，所述扭矩传感器测量电机的扭矩；其中，所述控制器连接扭矩传感器和驱动电机，所述控制器接收扭矩传感器的信号，并控制驱动电机的输出扭矩。
3.如权利要求2所述的自适应越障机构，其特征在于，所述越障机构遇到障碍而轮与地面没有相对运动，为保证越障机构公转越障，控制器控制电机的实时扭矩T′满足； $T^{\′}=2.7312\×\sqrt{\frac{arcsin\mathrm{\θ}\×(k^2+{\mathrm{\η}}^2)}{R}}\×\frac{\[\sqrt{(k-1)}(mgf+{\mathrm{mgf}}^2+{\mathrm{mgf}}^3)-mg\×{\left(sin\mathrm{\θ}\right)}^2\]\×R}{\mathrm{\η}}$ 其中，θ为行走轮之间夹角，k为越障机构传动比，η为越障机构的机械效率；m为越障机构的质量，f为越障机构与地面的动摩擦系数，R为越障机构的旋转半径。
4.如权利要求3所述的自适应越障机构，其特征在于，所述越障机构在平地行进时，行进轮自转带动越障机构前进。
5.如权利要求3-4中任一项所述的自适应越障机构，其特征在于，所述行星齿轮的数量为三个，所述太阳齿轮与三个所述行星齿轮啮合，所述三个所述行星齿轮排列成等边三角形形状。
6.如权利要求3-4中任一项所述的自适应越障机构，其特征在于，还包括外行星架，所述内行星架和外行星架形状相同，所述内行星架和外行星架之间的空间容纳所述中心链轮、行星链轮和链条。
7.如权利要求6中所述的自适应越障机构，其特征在于，还包括行星齿轮盖板，其与太阳齿轮同侧并固定安装在内行星架上，所述行星齿轮盖板和所述内行星架之间的空间用于容纳所述太阳齿轮和所述行星齿轮。
8.如权利要求1或7中所述的自适应越障机构，其特征在于，所述内行星架具有三个外伸的支脚，所述行星链轮的数量为三个，三个所述行星链轮的中心连线形成等边三角形。
9.如权利要求8中所述的自适应越障机构，其特征在于，所述链条的内侧啮合所述行星链轮，所述链条的外侧啮合所述中心链轮。技术领域
本发明涉及越障机械结构。更具体地说，本发明涉及一种自适应行星轮系越障机构。
背景技术
现在自动越障机构的研究较多，主要包括以下两种类型：一是履带式越障机构，具有较好的路面通过能力，但是具有重量大、结构复杂、体积庞大等缺点，另一方面再翻越坡度较大的障碍物时，容易出现翻车。二是三角轮式越障机构，具有使用方便的优点，但是存在结构复杂，涉及领域广，成本控制难，自动识别率不够稳定、动力的传递和能量的利用不充分，所需的功率大，损耗重等缺点。因此，对一种简单而有效的传动机构需求十分迫切。
发明内容
本发明目的是提供一种自适应越障机构，由电机驱动的三角行星轮系带动起前进，当越障机构遇到障碍时，行进轮由自转切换成绕三角行星轮系公转，从而顺利越障。本发明还有一个目的是提供一种自适应越障机构，控制器根据不同的越障阻力矩调整驱动电机的输出扭矩，解决行星轮系因打滑或停转导致的越障机构越障失败。为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了自适应越障机构，包括：驱动电机，包括电机输出轴；内行星架，其包括至少二个向外延伸的支脚，并且朝向所述驱动电机的一侧上设置太阳齿轮和行星齿轮，另一侧面上设置中心链轮和多个行星链轮；以及所述太阳齿轮，其通过第一轴可旋转固定在所述内行星架上，所述电机输出轴连接所述太阳齿轮；所述行星齿轮，其通过第二轴可旋转固定在所述内行星架上，并且和所述太阳齿轮啮合；所述中心链轮，其固定在所述第二轴上，所述中心链轮和所述行星齿轮共同旋转；所述多个行星链轮，其一一对应的可旋转的设置在所述支脚的外端；链条，其与所述中心链轮和所述多个行星链轮同时啮合；行进轮，其分别和所述多个行星链轮同轴固定，并且和所述多个行星链轮共同旋转。优选的是，还包括：扭矩传感器，其安装在驱动电机输出轴上，所述扭矩传感器测量电机的扭矩；控制器，其连接扭矩传感器和驱动电机，所述控制器接收扭矩传感器的信号，并控制驱动电机的输出功率。优选的是，所述越障机构遇到障碍行进轮与地面打滑时，为保证越障机构公转越障，控制器控制电机的实时扭矩T′满足： ntent="drawing" img-format="TIF" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/> 其中，θ为行走轮之间夹角，k为越障机构传动比，η为越障机构的机械效率；m为越障机构的质量，f为越障机构与地面的动摩擦系数，R为越障机构的旋转半径。优选的是，所述越障机构遇到障碍而轮与地面没有相对运动，为保证越障机构公转越障，控制器控制电机的实时扭矩T′满足； ntent="drawing" img-format="TIF" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/> 其中，θ为行走轮之间夹角，k为越障机构传动比，η为越障机构的机械效率；m为越障机构的质量，f为越障机构与地面的动摩擦系数，R为越障机构的旋转半径。优选的是，所述越障机构在平地行进时，行进轮自转带动越障机构前进。优选的是，所述行星齿轮的数量为三个，所述太阳齿轮与三个所述行星齿轮啮合，所述三个所述行星齿轮排列成等边三角形形状。优选的是，还包括外行星架，所述内行星架和外行星架形状相同，所述内行星架和外行星架之间的空间容纳所述中心链轮、行星链轮和链条。优选的是，还包括行星齿轮盖板，其与太阳齿轮同侧并固定安装在内行星架上，所述行星齿轮盖板和所述内行星架之间的空间用于容纳所述太阳齿轮和所述行星齿轮。优选的是，所述内行星架的具有三个外伸的支脚，所述行星链轮的数量为三个，三个所述行星链轮的中心连线形成等边三角形。优选的是，所述链条的内侧啮合所述行星链轮，所述链条的外侧啮合所述中心链轮。本发明至少包括以下有益效果：1、在工作过程中能够机械自适应的实现行进轮自转和行星架公转之间的转换，使机构具有自适应越障能力，结构简单并且效率大幅度提高；2、采用齿轮传动和链传动结合的方式使运作流程简单，操作简便，性能提高，延长使用寿命；3、机构上安装扭矩传感器，并将测量电机输出扭矩值传输至控制器，控制器根据不同情况计算越障扭矩，并调节电机输出扭矩高于越障扭矩，保证越障机构顺利越障，同时减少电机的输出功率，较少能耗。本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明的越障机构的结构图。图2是本发明的越障机构的行星齿轮系的正视图。图3是本发明的越障机构的行星齿轮系的后视图。图4是本发明的越障机构在平地行走的示意图。图5是本发明的越障机构的翻越障碍的状态图。图6是本发明的越障机构的翻越障碍的状态图。图7是本发明的越障机构的翻越障碍的状态图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。图1-3示出了根据本发明的一种实现形式，越障机构包括电机100、行星轮系200、行进轮300、扭矩传感器和控制器，电机100的输出轴110连接行星齿轮系200，行星齿轮系200进行加速后将动力传递至行进轮300，所述安装在电机100上的扭矩传感器测量电机100的扭矩，控制器接收扭矩传感器数据并进行处理后，控制器控制电机100的输出扭矩使其达到目标扭矩，越障机构的行进轮300绕行星轮系200公转，成功翻越障碍。如图1示出了越障机构的电机100、行星轮系200和行进轮300的结构及连接关系，其中，扭矩传感器为常见的传感器，未在图中示出。电机100为可调扭矩式电机，其输出轴110连接行星轮系200；其中，输出轴110上安装扭矩传感器，所述扭矩传感器测量采用应变片电测技术，其上粘贴应变片组成测量电桥，当输出轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化，应变电桥电阻的变化转变成电信号的变化从而实现扭矩测量，从而实现测量电机的扭矩。由图1-3可见，行星齿轮系200为变速机构，将电机100输出动力的按照一定传动比进行加速，其包括太阳齿轮210、行星齿轮220、行星齿轮盖板230、内行星架240、外行星架250、中心链轮260、行星链轮270、链条280和行进轮轴290。太阳齿轮210设有中心通孔、其外圆周上布设有齿牙，其中，中心通孔与输出轴110的大小向匹配，用于连接电机输出轴110，太阳齿轮210旋转连接在内行星架240的中心处。行星齿轮220通过其中心轴旋转连接在内行星架240上，其外圆周上布设齿牙。其中，所述太阳齿轮210和行星齿轮220通过行星齿轮盖板230固定在在内行星架240的同侧，进一步的是，三个行星齿轮220等角度布设车等边三角形，并与太阳齿轮210啮合，由太阳齿轮210带动三个行星齿轮220转动。中心链轮260与行星齿轮220同轴心设置，并通过同一中心轴固定在内行星架240的两侧，行星齿轮220的转动带动中心链轮260同步转动。由图3可见，中心链轮260、链条280和行星链轮270布设在内行星架240的同一侧，进一步的是，与太阳齿轮210和行星齿轮220设置在内行星架240的相反一侧，其中，三个行星链轮270通过行进轮轴290连接在内行星架240的三个角上，链条280分别于中心链轮260和行星链轮270啮合，即中心链轮260通过链条280带动行星链轮270转动，从而带动与行星链轮270固定连接的行进轮轴290旋转。由图1可见，行进轮轴290套设在平行设置的内行星架240和外行星架250上，内行星架240和外行星架250结构相同，为不规则三角形结构，其中，行进轮轴290在外行星架250的支出端连接行进轮300，三个行进轮300通过行进轮轴290连接行星轮系200。控制器连接扭矩传感器，其用于接收、存储和显示扭矩传感器的信号，所述控制器包括无线信号接收单元和传输单元，用于接收和传输扭矩传感器的信号，进一步的是，控制器连接驱动电机并用于控制电机的输出扭矩。图4示出了越障机构在平地行走时的状态，由于路面阻力矩小于行星轮自转扭矩，电机100通过输出轴110带动太阳齿轮210转动，太阳齿轮210带动与其啮合的三个行星齿轮220转动，从而带动与行星齿轮220同轴的三个中心链轮260同步转动，中心链轮260通过与其啮合的链条280带动三个行星链轮270转动，从而带动行星链轮270的中心轴行进轮轴290转动，三个行进轮轴290带动与其固定连接的行进轮300自转，从而实现越障机构的前进。图5-7示出了越障机构翻越障碍的状态，由于行星轮系是加速系统，行星轮公转扭矩远大于自转扭矩，电机100通过输出轴110带动太阳齿轮210转动，而与太阳齿轮210啮合的三个行星齿轮220停滞，从而使太阳齿轮210带动内行星架240绕电机输出轴110公转，使行星轮系200带动越障机构绕电机输出轴110公转，从而翻越障碍物。但越障时会出现两种情况：一是在障碍物处行进轮300与地面打滑；二是在障碍物处行进轮300与地面没有相对运动，即停止转动，下面分别讨论两种情况下越障机构越障的条件。当行进轮300与地面打滑时，控制器测量越障机构实时扭矩T′，控制器根据公式(1)计算越障需要的扭矩为T₁，控制器控制电机的实时扭矩T′>T₁，越障机构绕电机输出轴公转从而越障： ntent="drawing" img-format="TIF" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/> 其中，λ为第一影响因子，反映角度θ、传动比k、机械效率η和半径R对越障扭矩的影响，其计算公式(2)为： ntent="drawing" img-format="TIF" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/> 其中，λ为第一影响因子，无因次；θ为构成等边三角形的三个行走轮之间夹角，单位为度；k为行星轮传动比，无因次；η为越障机构的机械效率；m为越障机构的质量，单位为g；f为越障机构与地面的动摩擦系数，无因次，R为越障机构的三个行走轮形成的等边三角形的外切圆的半径，单位为米。当行进轮300与地面没有相对运动，即行进轮停止运动时，控制器根据公式(2)计算越障需要的扭矩为T₂，控制器控制电机的实时扭矩T′>T₂，越障机构绕电机输出轴公转从而越障； ntent="drawing" img-format="TIF" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/> 其中，λ为第一影响因子，反映角度θ、传动比k、机械效率η和半径R对越障扭矩的影响，其计算公式(4)为： ntent="drawing" img-format="TIF" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/> 其中，λ为第一影响因子，无因次；θ为构成等边三角形的三个行走轮之间夹角，单位为度；k为行星轮传动比，无因次；η为越障机构的机械效率；m为越障机构的质量，单位为g；f为越障机构与地面的动摩擦系数，无因次，R为越障机构的三个行走轮形成的等边三角形的外切圆的半径，单位为米。由以上本发明至少包括以下有益效果：1、在工作过程中能够机械自适应的实现行进轮自转和行星架公转之间的转换，使机构具有自适应越障能力，结构简单并且效率大幅度提高；2、采用齿轮传动和链传动结合的方式使运作流程简单，操作简便，性能提高，延长使用寿命；3、机构上安装扭矩传感器，并将测量电机输出扭矩值传输至控制器，控制器根据不同情况计算越障扭矩，并调节电机输出扭矩高于越障扭矩，保证越障机构顺利越障，同时减少电机的输出功率，较少能耗。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。