SE507352C2 - Av ledade ben uppburet och framdrivet fordon - Google Patents

Description

å-507 352 _2_ inte kan utföra snabba rörelser på grund av stora tröghetsmoment vid svängrörelser runt ledema. Benen har i princip två frihetsgrader eller rörelseparametrar, nämligen en första frihetsgrad representerad av svängning kring den vid chassit anordnade första, huvudsakligen vertikala svängningsaxeln, och en andra frihetsgrad representerad av svängníng kring ett antal sinsemellan parallella axlar, vinkelräta mot den första vridníngsaxeln. Rörelsehastigheten hos benen är sålunda begränsad dels genom de stora tröghetslcraftema, dels genom att benen har endast två fiihetsgrader.

Anordníngen enligt US-A-4,503,924 uppvisar en relativt lätt konstruktion med små tröghetskrafter vid rörelserna. Rörelserna är emellertid mycket långsamma trots att tröghetskrafterna är små. i Föreliggande uppfinning har till ändamål att väsentligt minska eller undanröja de nackdelar, som finnes hos anordningar enligt tidigare känd teknik och att åstadkomma lätta, snabbt rörliga ben för åstadkommande av ett fordon, som kan förflytta sig med stor hastighet över ojämn och/eller oländig terräng.

Vid ett av ledade ben uppburet och framdrivet fordon, vid vilket benen är utformade av ett flertal segment, vilka rörligt är förbundna med fordonets chassi och varandra medelst leder uppnås ändamålet med uppfinningen därigenom att de tre närmast fordonet belägna ledema är rörliga relativt varandra kring axlar, som är vinkelräta mot varandra.

Särskilt uppnås ändamålet genom att de tre närmast fordonet liggande ledema är så utformade, att den första leden för rörelse mellan chassit och det första bensegmentet har en första, huvudsakligen vertikal svängningsaxel, att den andra leden för rörelse mellan det första bensegmentet och det andra bensegmentet har en andra, huvudsakligen horisontell, mot den första svängningsaxeln vinkelrät och i det andra bensegmentets längsaxel riktad vridningsaxel samt att den tredje leden för rörelse mellan det andra bensegmentet och det tredje bensegmentet har en tredje mot den andra vridningsaxeln vinkelrät svängningsaxel.

Enligt uppfinningen âsradkommes även ytterligare fördelar, vilka framgår av de uppställda underkraven. Patentet skall närmare beskrivas i anslutning till bifogade ritningar där 507 352 _3_ Fig. 1 visar en vy framifrån av ett fordon enligt uppñnningen, Fig. 2 visar en vy underifrån av fordonet i Fig. 1, Fig. 3 visar en del av anordningen i Fig. 2, nämligen undersidan av chassit med dess beniníäsmingar, Fig. 4 visar ett ben med bensegment och leder sett framifrån, Fig. 5 är en detaljvy av de tre innersta lederna enligt Fig. 4, Fig. 6 är en vy av de yttersta bensegmenten och Fig. 7 visar det yttersta, stödjande bensegmentet.

I Fig. 1 betecknas med 8 fordonet i sin helhet, 9 är fordonets chassi och 10 är de på fordonets båda sidor anordnade benen för uppbärning och framdrivning av fordonet.

Fig. 2 visar även chassit 9 och depå båda sidoma anordnade benen 10, vilka i det visade exemplet sammanlagt utgör åtta stycken. Med 11 betecknas den forsta leden mellan chassit 9 och det första bensegmentet 1, med 12 den andra leden mellan bensegmenten 1 och 2, 13 betecknar leden mellan bensegmenten 2 och 3 medan 17 anger den yttersta leden lcring vilken bensegmentet 7 är vridbart. Ledema och segmenten kommer att visas och beskrivas mera i detalj i anslutning till de ytterligare figurerna.

Fig. 3 visar undersidan av chassit 9, och de fyra parvisa, huvudsakligen vertikala vridningsaxlarna 11,-112, 113-114, 115-116 och 117-118. Kring dessa vridningsaxlar svänger de första bensegmenten vilka också är anordnade parvis, 1,-1,, 13-14, 15-16 och 1,-18_ De forsta bensegmenten 1, 18 uppbär ungefärligen i ett horisontalplan liggande, med de forsta bensegmenten 1, 1,, förbundna och mot de ungeñirligen vertikala svängningsaxlama ll, 11,, vinkelräta vridningsaxlar 12, 128 för vridrörelse mellan segmenten 1, 1,, och respektive utanförliggande (här ej visade) bensegment, som på motsvarande sätt betecknas med 2, 28.

Fig. 4 visar ett ben 10, där det forsta bensegmentet 1 svänger kring den huvudsakligen vertikala axeln ll och där det andra bensegmentet 2 vrids relativt bensegmentet 1 kring en ungefärligen i horisontalplanet liggande vridningsaxel 12. Vid bensegmentets 2 yttre ände är en svängled 13 anordnad, laing vilken det tredje bensegmentet 3 svänger. Utanför bensegmentet 3 är ytterligare bensegment betecknade 4, 5, 6 och 7 »tsov 352 _4- anordnade, mellan vilka bensegment svängleder 14, 15, 16 och 17 är utformade, som uppvisar svängningsaxlar parallella med svängningsaxelrr 13. Detta innebär att bensegmenten 2-7 samtliga ligger i samma plan vid svängning kring lederna 13-17. Riktningen hos det nämnda svängningsplanet bestäms huvudsakligen av en vridning kring axeln ll när det är fråga om inställningsvinkel mot färdriktningen, dvs. chassits 9 längdriktning, medan planets lutning framåt-bakåt i huvudsak bestämmes av vridning kring vridningsaxeln 12. Detta framgår närmare av Fig. 5.

I Fig. 5 betecknar 21 svängningsvirrkeln lcring axeln ll mellan chassit 9 och det första bensegmentet l, 22 betecknar vridningsvinkeln mellan bensegmenten 1 och 2 kring axeln 12 och 23 betecknar svängningsvirikeln mellan bensegmenten 2 och 3 kring axeln 13.

Svängnirrgsaxeln 11 är vertikal, när fordonets chassi 9 står i horisontalläge, och följer chassits rörelse, men det är uppenbart att detta syftar till läge hos fordonet. Ett ändamål med fordonet är att denna axel, vid körning av fordonet, är huvudsakligen vertikal.

Vridningsaxeln 12 är vinkelrät mot svängningsaxeln 11 och sträcker i bensegmentets 2 längdriktning. Svängning 21 kring svängningsaxeln ll bestämmer således vridningsaxelns 12 riktning framåt-bakåt medan en vridning kring vridningaxeln 12 ger en vridningsvinkel 22, som bestämmer lutningen hos det plan där bensegmenten 2 och 3 svänger kring den mot planet vinkelräta svängningsaxeln 13. Svângningsvinkeln mellan bensegmentet 2 och bensegmentet 3 betecknas med 23.

Av Fig. 6 framgår bensegmenten 3, 4, 5, 6 och 7 och de mellan segmenten anordnade svängledema 14, 15, 16 och 17. Med 24 betecknas svängningsvinkeln mellan bensegmenten 3 och 4 kring leden 14, med 25 svängningsvinkeln mellan bensegmenten 4 och 5 kring lalen 15, med 26 svängningsvinkeln mellan bensegmenten 5 och 6 kring leden 16 och slutligen betecknas med 27 svängningsvinkeln mellan segmenten 6 och 7 kring leden 17. Alla svängningsledema 14, 15, 16 och 17 är sinsemellan parallella samt parallella med svängningsleden 13 men vinkelräta mot vridningsaxeln 12, som i sin tur är vinkelrät mot svängningsaxeln ll.

Fig. 7 visar mera i detalj utförandet av det yttersta cylinderformade bensegmentet 7. Detta är svängbart kring den tidigare nämnda svängningsaxeln 7 gentemot 507 352 _5_ närmast innanförliggande bensegment 6. Det yttersta bensegmentet 7 vilar mot underlaget och har i det visade utförandet en cylinderkropp, som är roterbar kring vridningsaxeln 18 en vinkel 28. Cylindem uppvisar två olikartade ytstrukturer där strukturen 7, i det visade läget är vänt uppåt och strukturen 72 är vänd nedåt och stöder mot underlaget. Genom vridning kring axeln 18 kan man välja den ytstruktur, som bäst passar till underlaget.

Ovan har beskrivits den mekaniska konstruktionen enligt uppfinningen. Denna motsvarar i princip uppbyggnaden hos en snabbrörlig spindel. Storleken hos det uppfunna fordonet kan utformas som i huvudsak tre olika huvudtyper. I ett första utförande är fordonet litet och radiostyrt, i ett mellanutförande är fordonet utformat för en besättning på en till två personer och styrt av dessa eller utformat för transport av material med en förare eller radiostyrt och i ett tredje utförande är fordonet mycket stort för transport av upp till 25 personer eller motsvarande materialmängd samt styrd av en av personerna eller radiostyrt.

Föreüädesvis har fordonet åtta ben med sju segment vardera, vilka segment är gjorda av höghållfast metall med lätt vikt eller kolfibermaterial eller kombinationer av båda.

Segmenten är ihåliga för att medge placering av nödvändiga motorer, växlar, kolvar, kablar, sensorer eller andra komponenter. Det segmentet i varje ben innehåller en sensor- och låsmekanism som åstadkommer den âtermatning som är nödvändig för att fixera benets läge under drivfasen. Varje ben slutar med ett segment som kan roteras för att åstadkomma olika bärytor. Kroppen göres företrädesvis av kolfibermaterial för karossen, förstärkt och armerat när så erfordras för speciella ändamål.

Som kraftkälla kan användas ett batteri, dieselelektrisk alternativt turbinelektrisk drivkälla beroende på fordonets storlek och den omgivning, i vilken fordonet skall operera.

Rörelserna kan utföras genom en kombination av hydrauliska motorer, gasdrivna cylindrar och elektriska motorer.

Styrsystemet är datastyrt med användande av flera enkla datorer som samverkar.

Företrädesvis programmeras benens rörelser för att motsvara en snabbrörlig markspindel.

Detta åstadkommes genom att skapa basdataprogram för att styra drivkällorna från förarens styrspak. Altemativt kan styrprogrammet få sin input från ett annat dataprogram som är 507 352 _6- baserat för ett speciellt uppdrag såsom ”leta efter ...", "spåra objekt*X° framåt-bakåt" eller andra uppdrag. Synsystem som använder kombinationer av synbart ljus, infrarött ljus, ultravåglängder och kemiska sensorer kan också förbindas med styrsystemet för att garantera samverkan av rörelserna i exempelvis tränga utrymmen där operatören (eller programmet) endast är intresserad av att komma från punkten A till punkten B och inte hur man skall röra/ koordinera alla nödvändiga rörelser för att komma dit.

Fordonets hastighet bestäms av benens slag (rörelsefrekvensen i framåt-bakåt riktningen) och av slaglängden (avståndet från varje bens yttre ände till chassit vid markkontakt). Exempelvis vid start är normalt benens yttersta leder placerade nära fordonets chassi 9. Hastihgheten kan sedan regleras antingen genom att öka antalet slag eller slaglängden, eller genom en kombination av dessa parametrar. Vid inbromsning ökas slagfrekvensen, medan slaglängden minskar tills fordonet har stannat.

Töjningsgivare eller andra avkänningsdon kan vara anordnade på varje ben för att avkänna benens tryck mot marken, så att broot på benen undvikes.

Uppfrnningen har ovan beskrivits i anslutning till ett utföringsexempel. Det är för en fackman uppenbart att uppfinningen även kan utformas på andra sätt inom de av patentkraven givna ramarna. Det är exempelvis möjligt att koppla fordon av angivet slag i serie efter varandra varvid de olika fordonen kan ha olika utformning för olika arbetsuppgifter. Det är även möjligt att förse fordonen med griparrnar eller annar med olika verktyg eller utrustning för utförande av olika arbeten. Det är även uppenbart att ett eller flera sammankopplade fordon kan röra sig i godtyckliga riktningar framåt, bakåt eller sidledes eller att svänga höger-vänster i beroende av på motsvarande sätt utformade datorprogram, Det är även uppenbart att uppfinningen kan tillämpas vid fordon med flera eller färre ben än de i exemplet visade åtta benen. Sålunda är det möjligt att minska benens antal tiU fyra med minst ett ben på en sida av fordonet, varvid fortfarande fordonet kan röra sig stabilt medan däremot hastigheten reduceras högst avsevärt. Det är även möjligt att i styrprogrammen for det uppfunna fordonets rörelser innefatta stabiliseringsgyron, kursgyron eller kompassinstmment för styrning av fordonet.

Claims (8)

(_11 k. UI l\) LU k) UI (u Un >r 507 352 PATENTKRAV

1. l. Anordning vid ett av ledade ben (10) uppburet och fram- drivet fordon (8), vid vilket benen (10) är utfo flertal bensegment (l...7), vilka ar rörligt förbundna med cn med varandra medelst led (D H fordonets (8) chassi (9) (ll...l7), k a n n e t e k n a d a v - att fordonet (8) uppvisar minst fyra me- företrädesvis \ åtta, parvis anordnade ben (10), Leder, vilka medger rörelser kring - fràn fordonet räknat - successivt mot varandra vinkelräta axla - att den första leden (ll) för rörelse (21) m (9) och det första bensegmentet (1) nar en akligen vertikal svängningsaxel (ll), sa att det första - att den andra leden (12) för rorel e (22) mellan det s första bensegmentet (1) och det andra bensegmentet (2) nar en andra, huvudsakligen horisontell, mot den första svangningsaxeln (ll) vinkelrät och i det andra benseg~ mentets (2) langsaxel riktad vridningsaxel (12), så att det andra bensegmentet ( likaledes ar beläget i nämnda x U)

2. ) horisontalplan och är vridbart kring nämnda vridning a (12), ocn - att den tredje leden (13) för rörels W IJ O e 'ra bensegmentet (2) och det tredje be.segme har en tredje, mot den andra vridningsaxeln ( rat svangningsaxel (i L/d \ j - ß) IP O rdning enligt krav l, k a n n e : e c k n a d a v att de utanför den tredje leden (l3) belägna bensegmenten r e _ 507 352 vilka har med den tredje svängningsaxeln (13) parallella svängningsaxlar (_14_.. 17).

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att det yttersta bensegmentet (7) utgöres av ett mot marken anpressbart bärorgan, vilket genom svängning (27) kring en vid bensegmentets inre ände utformad svängled (17) är inställbart för anpassning till underlagets ojämnheter.

4. Anordning enligt lcrav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att bärorganet utgöres av en stödkropp, som är vridbar kring en i bensegmentets (7) längsrikting och vinkelrätt mot den yttersta svängningsaxeln (17) anordnad vridningsaxel (18).

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d a v att stödlcroppen uppvisar stödytor med olika utformning eller beläggning (71, 72), anpassade till underlaget.

6. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n at a v att lc-aftdon åstadkommer rörelserna (21, 2, 23, 24, 25, 26, 27) mellan fordonets chassi och bensegmenten.

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t a v att lcraftdonen är styrda av en eller flera datorer, programrnerade att styra benens rörelser.

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t a v att datorerna är programmerade att mottaga signaler från sensorer för ljus, ljud, luftbuma eller markbundna kemikalier eller ämnen samt att i beroende av erhållna sensorsigrialer utföra förprogrammerade verksamheter eller åtgärder.