В настоящей работе предложено решение по созданию рессорного колесно-шагающего движителя (рис. 1), у которого парный обод разделен интервалами на некоторое число независимых секторов (опорных шагающих элементов). Секторы параллельно расположенных ободов имеют угловое смещение друг относительно друга с единым центром, пересекающим ось вращения ступицы. Опорные шагающие элементы располагаются с нахлестом, из расчета обеспечения единой конструкции замкнутого контура колесного обода. При этом относительная свобода шагающих опорных элементов движителя позволяет ему эффективно адаптироваться к дорожным неровностям и снизить энергозатраты при передвижении.
Описываемый движитель (рис. 2) состоит из упругодеформируемых рессорных элементов (1), концы которых крестообразно закреплены в ступице (2) и опорных шагающих элементах (3). Назначение промежуточного элемента (4) заключается в необходимости выдержать зазор δ между рессорными элементами конструкции.
В основу предлагаемого решения конструкции рессорного колесно-шагающего движителя положено использование сочетания упругодеформируемых шарниров. В виде отдельного узла данный шарнир показан на фрагменте рессорного колесно-шагающего движителя (рис. 3).
Упругодеформируемый шарнир (рис. 4), в классическом его виде (патент US2793028) [1], представляет собой аналог четырехзвенного рычажного механизма Беннетта в нерасчленимом исполнении.
Необходимо обратить внимание на наличие просвета между изгибаемыми элементами шарнира (рис. 5), что справедливо и для упругодеформируемых рессорных элементов колесного движителя.
Схема четырехзвенного рычажного механизма Беннетта [2–4] (механизмов шарнирного антипараллелограмма) представлена рис. 6.
Длины звеньев механизма удовлетворяют условиям: AB=DC и ВС=AD. Вращение кривошипов 1 и 3 происходит в противоположных направлениях, с неравными угловыми скоростями. Передаточное отношение
Точка Е находится на пересечении оси шатуна 2 с прямой AD.
На рис. 7 можно видеть модель рессорного колесно-шагающего движителя с послойным разделением элементов в версии compliant mechanism.