一种摇杆滑块式轮履形态可重构行走机构制造技术

本发明专利技术公开一种摇杆滑块式轮履形态可重构行走机构，其包括主体连接支撑构件、动力构件、轮履构件以及展开机构；变形机构完全展开时，稳定性好，具有运动灵活的优点、可实现轮/履切换运动，重构组件包括两个关于纵向对称面对称布置的变形机构，两组展开机构结构相似，两变形机构分别与外轮连接件和中心连接件通过转动副与机体相连，通过两个变形机构的收展变形能够实现行走机构轮/履运动形式的快速切换；本发明专利技术稳定性高，可应用于灾后救援侦察探险机器人以及快速救援移动机构。

A kind of walking mechanism with the shape of rocker and slide block

【技术实现步骤摘要】
一种摇杆滑块式轮履形态可重构行走机构
本专利技术涉及可重构的轮/履变形机构
，特别是涉及一种摇杆滑块式轮履形态可重构行走机构。
技术介绍
随着机器人技术的飞速发展，移动机器人已广泛应用于各个领域的工业现场。移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。面对一些情况复杂的工作场所，所处地面环境比较复杂且不可预测的非结构环境，这对移动机构本身的环境适应性、运动灵活性和越障能力等特性提出了更高的要求。传统的轮/履移动机器人多采用简易更换和轮履结合方式等结构，山东科技大学曾专利技术一种轮履复合式爬楼车轮[CN201610087395.2]以及南京工程学院专利技术了一种旋转式轮履转换机器人[CN201811001629.2]；其中轮/履更换式移动机器人进行轮/履更换时间较长费时费力；轮履结合式机器人结构复杂体型较大，且制造和维护的成本较高。相对于传统的轮/履移动机器人来说，可重构轮/履变结构机器人能根据不同路况改变自身构型，有更强的环境适应性，结构简单且紧凑，可以实现快速的轮/履切换；集轮式行走机构的高速性和履带式行走机构的高越障性与一体，更适用于复杂路况条件。机器人以轮式行走机构高速通过坚硬平坦的路面，以履带式行走机构行走通过松软路面以及崎岖路面，当遇到台阶以及楼梯等障碍路况时，机器人以轮/履中间状态进行越障。随着各类复杂环境的需求，出现了各种轮履复合式车轮、轮履转换式机器人，而有些移动机器人体积庞大，结构复杂，在轮/履变形过程中以及变形之后的强度较低，整体结构的可靠性低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有高稳定性、轮/履变形时间短等优良性能的摇杆滑块式轮履形态可重构行走机构，其实施方式简单，可靠性高，可应用于灾后救援机器人快速移动机构。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种摇杆滑块式轮履形态可重构行走机构，其包括主体连接支撑构件、动力构件、轮履构件以及展开机构；所述主体连接支撑构件包括该行走机构的主体结构，各连杆之间的连接件，内外端盖支撑连接件，两组对称放置的辅助齿轮，其中，内外端盖的对称面为横向中面；所述动力构件包括主轴以及两个结构相同的驱动齿轮，驱动齿轮与转动轴同步转动，两个驱动齿轮分别与内、外侧车轮的内齿轮一侧啮合运动；所述轮履构件包括一个可伸长的弹性履带和两个结构相同的内、外侧车轮，各车轮内侧为内齿轮，两个内齿轮相对于横向中面对称布置，所述车轮与车体通过转动副连接，两个驱动齿轮分别和两个内齿轮相啮合，主轴旋转带动两个驱动齿轮旋转，从而带动两个车轮转动实现整个行走机构的运动；可伸长的弹性履带附着在内、外侧车轮外表面上，与其同步转动；所述展开机构包括一个动力圆盘、第一连杆和滑块以及两组对称布置的变形机构，通过两组变形机构的收拢展开能够实现行走机构轮或履运动形式的切换。优选的，所述主体连接支撑构件中各连杆之间的连接件包括动力圆盘与第一连杆连接件、第一连杆与中心滑块连接件、中心滑块与第二连杆连接件、中心滑块与第三连杆连接件、第二连杆与左侧展开轮架连接件、第三连杆与右侧展开轮架连接件、两侧展开轮架与端盖支撑连接件以及展开轮架与展开轮连接件；第二连杆与第三连杆的对称面为纵向中面，两个展开轮连接件对称布置，两组变形机构相对于所述纵向中面对称布置。优选的，所述支撑结构包括主体内侧端盖和外侧端盖，以及两侧端盖上起支撑和导向作用的齿轮、轴、展开轮架固定端，所述内外侧端盖关于横向中面对称布置，展开轮架固定端也关于横向中面对称分布；所述内侧端盖上布置一竖直轨道，在滑块上下运动中起导向作用。优选的，所述起支撑和导向作用的齿轮与轴之间存在相对转动，四个支撑齿轮由于内齿轮旋转被动转动。优选的，所述动力构件包括一根齿轮轴和与其上两组齿轮啮合的内齿轮结构，所述内齿轮结构为车轮前进提供动力。优选的，所述齿轮轴由一根轴和两个齿轮组成，齿轮与齿轮轴通过键固定连接同步转动。优选的，所述轮履构件包括一个可伸长的弹性履带、内侧车轮和外侧车轮以及两个展开轮；所述可伸长的弹性履带附着在内、外侧车轮外表面，随车轮共同转动，在展开机构运动时，可伸长履带受到展开轮的支撑而长度伸长，但始终附着在内、外侧车轮和展开轮的表面，随着车轮所转动；所述内、外侧车轮内侧存在两个结构相同的内齿轮，两个内齿轮相对于车轮内外中心对称布置，所述内齿轮与机体通过转动副连接，两个驱动齿轮分别和两个内齿轮相啮合，主轴的旋转带动两个驱动齿轮旋转，从而带动两个内齿轮转动实现整个行走机构的运动。优选的，所述动力圆盘上有一通孔，圆盘中心与一转动轴固定连接，转动轴末端提供展开动力矩；所述动力圆盘通过转动副与第一连杆相连接，第一连杆与滑块通过转动副相连接，在动力圆盘的回转作用下，滑块沿轨道上下往复运动，实施轮/履变形运动；所述滑块左右各有一个通孔，用于连接两组对称布置的变形机构，滑块与展开轮架通过第二连杆、第三连杆相连，滑块的上下运动用于推动或拉伸左右展开轮架；所述展开轮架其中一端与端盖上的展开轮架固定端通过连接件形成转动副，另一端通过转动副与展开轮相连接；展开轮架中间段存在通孔，通过转动副与第二、第三连杆相连接。优选的，通过控制所述动力圆盘的旋转能够实现重构组件的展开或收拢，当两个展开轮架完全展开时，重构组件处于完全展开状态，此时所述滚动支撑圆柱与内齿轮的底部公共切面恰好为水平面，可重构轮/履变形行走机构能够在重构组件完全展开的状态下实现履带式运动。优选的，当展开机构处于一般状态时，单侧变形机构与动力圆盘、第一连杆和滑块构成单自由度的六杆机构，动力圆盘到转动中心的距离为l1，第一连杆长度为p，滑块中心距离两侧连接点的距离为l3，第三连杆长度为l4，右侧展开轮架到中部连接点距离为l5，各连杆与O′O″方向夹角分别为θ1、θ2、θ4和θ5，根据几何关系可得：x1+x2＝OO″＝l7本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术变形机构完全展开时，稳定性好，具有运动灵活的优点、可实现轮/履切换运动，重构组件包括两个关于纵向对称面对称布置的变形机构，两组展开机构结构相似，两变形机构分别与外轮连接件和中心连接件通过转动副与机体相连，通过两个变形机构的收展变形能够实现行走机构轮/履运动形式的快速切换。本专利技术采用了模块化的设计思想，可实现模块化生产，降低制造成本和难度，适宜大规模推广使用。本专利技术结构简单，其实施方式简单，可靠性高，可应用于灾后救援机器人快速移动机构或者其他移动机构，工作效率高，使用方便。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摇杆滑块式轮履形态可重构行走机构，其特征在于：其包括主体连接支撑构件、动力构件、轮履构件以及展开机构；/n所述主体连接支撑构件包括该行走机构的主体结构，各连杆之间的连接件，内外端盖支撑连接件，两组对称放置的辅助齿轮，其中，内外端盖的对称面为横向中面；/n所述动力构件包括主轴以及两个结构相同的驱动齿轮，驱动齿轮与转动轴同步转动，两个驱动齿轮分别与内、外侧车轮的内齿轮一侧啮合运动；/n所述轮履构件包括一个可伸长的弹性履带和两个结构相同的内、外侧车轮，各车轮内侧为内齿轮，两个内齿轮相对于横向中面对称布置，所述车轮与车体通过转动副连接，两个驱动齿轮分别和两个内齿轮相啮合，主轴旋转带动两个驱动齿轮旋转，从而带动两个车轮转动实现整个行走机构的运动；可伸长的弹性履带附着在内、外侧车轮外表面上，与其同步转动；/n所述展开机构包括一个动力圆盘、第一连杆和滑块以及两组对称布置的变形机构，通过两组变形机构的收拢展开能够实现行走机构轮或履运动形式的切换。/n

【技术特征摘要】
1.一种摇杆滑块式轮履形态可重构行走机构，其特征在于：其包括主体连接支撑构件、动力构件、轮履构件以及展开机构；
所述主体连接支撑构件包括该行走机构的主体结构，各连杆之间的连接件，内外端盖支撑连接件，两组对称放置的辅助齿轮，其中，内外端盖的对称面为横向中面；
所述动力构件包括主轴以及两个结构相同的驱动齿轮，驱动齿轮与转动轴同步转动，两个驱动齿轮分别与内、外侧车轮的内齿轮一侧啮合运动；
所述轮履构件包括一个可伸长的弹性履带和两个结构相同的内、外侧车轮，各车轮内侧为内齿轮，两个内齿轮相对于横向中面对称布置，所述车轮与车体通过转动副连接，两个驱动齿轮分别和两个内齿轮相啮合，主轴旋转带动两个驱动齿轮旋转，从而带动两个车轮转动实现整个行走机构的运动；可伸长的弹性履带附着在内、外侧车轮外表面上，与其同步转动；
所述展开机构包括一个动力圆盘、第一连杆和滑块以及两组对称布置的变形机构，通过两组变形机构的收拢展开能够实现行走机构轮或履运动形式的切换。


2.根据权利要求1所述的摇杆滑块式轮履形态可重构行走机构，其特征在于：所述主体连接支撑构件中各连杆之间的连接件包括动力圆盘与第一连杆连接件、第一连杆与中心滑块连接件、中心滑块与第二连杆连接件、中心滑块与第三连杆连接件、第二连杆与左侧展开轮架连接件、第三连杆与右侧展开轮架连接件、两侧展开轮架与端盖支撑连接件以及展开轮架与展开轮连接件；第二连杆与第三连杆的对称面为纵向中面，两个展开轮连接件对称布置，两组变形机构相对于所述纵向中面对称布置。


3.根据权利要求1所述的摇杆滑块式轮履形态可重构行走机构，其特征在于：所述支撑结构包括主体内侧端盖和外侧端盖，以及两侧端盖上起支撑和导向作用的齿轮、轴、展开轮架固定端，所述内外侧端盖关于横向中面对称布置，展开轮架固定端也关于横向中面对称分布；所述内侧端盖上布置一竖直轨道，在滑块上下运动中起导向作用。


4.根据权利要求3所述的摇杆滑块式轮履形态可重构行走机构，其特征在于：所述起支撑和导向作用的齿轮与轴之间存在相对转动，四个支撑齿轮由于内齿轮旋转被动转动。


5.根据权利要求1所述的摇杆滑块式轮履形态可重构行走机构，其特征在于：所述动力构件包括一根齿轮轴和与其上两组齿轮啮合的内齿轮结构，所述内齿轮结构为车轮前进提供动力。


6.根据权利要求5所述的摇杆滑块式轮履...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永生，张硕，马辰昊，朱海啸，刘自胜，姜泽，姚建涛，许允斗，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13