一种可变直径轮腿复合式轮结构制造技术

本发明专利技术公开了一种可变直径轮腿复合式轮结构，所述的轮结构包括一对轮毂，两轮毂的结构相同，轮毂中心圆盘上周向设置辐条，轮毂所在的两个平面平行，轮毂之间通过轮轴连接保证同步运动，所述轮毂上具有至少四根辐条，每个辐条末端，驱动舵机的输出轴或传动轴通过固定螺钉与轮缘连接，轮缘首尾顺次相连，形成一个圆轮型结构的有缘轮结构，轮缘通过驱动舵机控制实现轮缘绕驱动舵机的输出轴或传动轴、并在轮毂平面内的０～１２０°的转动，使轮结构在整体或者局部实现在有缘轮和无缘轮车轮之间转换。本发明专利技术的轮腿复合式轮结构结合了轮式和腿式机构的优势，移动速度快，行动平稳，越障能力强；可在整体或者局部实现有轮缘和无轮缘轮结构之间转换，更易于适应各种地形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人应用
，涉及一种轮结构，具体地说，是指一种可变直径轮腿复合式轮结构。
技术介绍
轮式机器人因其具有结构简单、速度高和能耗低的优点，受到广泛的应用。但由 于轮式机器人的传统驱动轮外形只是简单的圆环，并不适合于跨越像沟壑、台阶、楼梯等障 碍，使整体移动机器人的越障能力差。当遇到松软的沙地环境或者多障碍的砾石环境，传统 轮子的种种设计思路已经面临巨大挑战。为了适应复杂的地形环境和特殊的应用场合，各 种区别于常规圆形结构的驱动轮应运而生。可变直径轮作为一种区别于常规圆形结构的驱动轮，是一种通过控制轮构件的张 开或合拢可实现在无轮缘和有轮缘车轮间变换的轮子。在松软地面上，可变直径轮呈张开 状，成为无轮缘车轮，能够提高通过性，减少滚动阻力，增加驱动力；在硬质地面上，可变直 径轮呈合拢状，成为有轮缘车轮，能够提高车轮的平顺性和行驶速度。可变直径轮是一种能够适应多种不同地面环境(如沼泽、滩涂、沙地、等松软地面 和浙青路、水泥路等硬质路面)、且具有高通过性的多栖行走轮子。可变直径轮可广泛应用 于军、民用全地域车辆、移动机器人和各种特殊装备移动平台的行走机构，如沙漠车、救灾 机器人、太空探测车等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可变直径轮腿复合式轮结构，使之既具有轮式结构的优 点，速度高和能耗低，又具有腿式结构的优点，较高的机动能力，可适应各种复杂地面环境。本专利技术是一种可变直径轮腿复合式轮结构，包括一对轮毂，两轮毂的结构相同，轮 毂中心圆盘上周向设置辐条，轮毂所在的两个平面平行，轮毂之间通过轮轴连接保证同步 运动，所述轮毂上具有至少四根辐条，每个辐条末端，驱动舵机的输出轴或传动轴通过固定 螺钉与轮缘连接，轮缘首尾顺次相连，形成一个圆轮型结构的有缘轮结构，轮缘通过驱动舵 机控制实现轮缘绕驱动舵机的输出轴或传动轴、并在轮毂平面内的0 120°的转动，使轮 结构在整体或者局部实现在有缘轮和无缘轮车轮之间转换。所述的驱动舵机通过上下两个固定夹板安装在两个轮毂之间，所述固定夹板的两 端通过螺钉固定在一对轮毂上相应的一对辐条上。驱动舵机具有两个输出轴，一个是主动 轴，一个是从动轴，所述的主动轴与从动轴分别穿过安装在一对轮毂辐条上的一对轴承，并 与相对应的一对轮缘的固定端通过固定螺钉连接，用以控制相对应的一对轮缘的转动；在 所述的主动轴上连接有主动旋转盘，主动旋转盘上连接传动连杆，传动连杆的另一端连接 有传动旋转盘。相位角相差180°的两对轮缘由一个驱动舵机控制，两对轮缘分别为主动轮缘对 和从动轮缘对，其中主动轮缘对直接由驱动舵机的主动轴和从动轴驱动，与之相对应的从动轮缘对通过驱动舵机的传动机构来驱动，所述的传动机构包括连接在驱动舵机主动轴上 的主动旋转盘、传动连杆、传动旋转盘和连接在从动轮缘对之间的传动轴，所述的传动轴两 端分别与该从动轮缘对的固定端通过固定螺钉连接；驱动舵机的主动轴输出，通过主动旋 转盘-传动连杆-传动旋转盘，传递给传动轴，使得传动轴带动相应从动轮缘对的转动，主 动轮缘对与从动轮缘对同步转动。本专利技术可变直径轮辐复合式轮结构与现有技术相比有以下优点(1)轮腿复合式轮结构结合了轮式和腿式机构的优势，移动速度快，行动平稳，越 障能力强；(2)可在整体或者局部实现有轮缘和无轮缘轮结构之间转换，更易于适应各种地 形。附图说明 图1是本专利技术可变直径轮腿复合式轮结构的有缘轮结构示意图；图2是图1的主视图；图3是本专利技术可变直径轮腿复合式轮结构的一个轮缘的结构示意图；图4是本专利技术中驱动舵机结构示意图；图5是本专利技术可变直径轮腿复合式轮结构未装配轮缘的结构示意图；图6是本专利技术可变直径轮腿复合式轮结构中两个轮缘之间连接件的结构示意图；图7是本专利技术可变直径轮腿复合式轮结构的轮缘不完全张开轮结构的示意图；图8是本专利技术可变直径轮腿复合式轮结构的轮缘完全张开轮结构的示意图；图9是本专利技术可变直径轮腿复合式轮结构具有四轮缘的轮结构示意图。图中1.轮毂2.轮缘3.驱动舵机 4.固定夹板 5.传 动轴6.连接件101.轮轴固定孔 102.辐条201.固定端 202.自由端203.固定螺钉 204.减重孔205.螺钉孔 301.主动轴 302. 从动轴303.主动旋转盘304.传动连杆 305.传动旋转盘 具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。如图1所示，是具有一对同轴轮毂的轮结构示意图，每个轮结构包括有一对轮毂 1，轮毂1之间通过轮轴连接，轮毂1上设置至少四根辐条，每根辐条的末端连接轮缘2，轮缘 2通过驱动舵机3的控制，在轮毂1平面内的0 120°的旋转，进而实现轮结构在有轮缘 和无轮缘之间的转换。所述驱动舵机3通过固定夹板4连接在两个轮毂1之间。下面以每 个轮毂1上具有六个轮缘2的情况介绍具体连接关系如下每个轮结构上具有一对同轴轮毂1，所述的两个轮毂1结构相同，两个轮毂1中心 圆盘上分别设置有三个均布的轮轴固定孔101，两个轮毂1之间通过三根轮轴连接，如图1所示，两个轮毂1所在的平面相互平行，三根轮轴分别固定在相应的三个轮轴固定孔101 上，保证一对轮毂1同轴、同步转动。所述的每个轮毂1上连接有六个轮缘2，如图2所示， 六个轮缘2首尾顺次相连，形成一个圆轮型结构的有缘轮结构。如图3，所述轮缘2的一端 为固定端201，另一端为自由端202，固定端201上设有螺钉孔205。如图1、图2所示，固定 螺钉203穿过螺钉孔205将轮缘2的固定端201与驱动舵机3的输出轴(包括主动轴301 和从动轴302)或传动轴5相连接，固定端201随驱动舵机3输出轴或传动轴5的转动，带 动相应的轮缘2相对轮毂1的辐条102转动相应的角度，通过驱动舵机3控制，可以实现轮 缘2在0 120°角度范围内的旋转。所述轮缘2的自由端202搭在下一个与其相邻的轮 缘2的固定端201上，每个轮毂1上的六个轮缘2顺次搭接相连，轮缘2的外缘刚好可以形 成圆形。在所述轮缘2上，如图3，为了减轻轮缘2的自重，在轮缘2上可以设置若干个减重 孔 204。所述的辐条102均勻布置在每个轮毂1中心圆盘上，如图2，轮毂1上辐条102的 数目可以是四根或四根以上的偶数根，每个辐条102的末端通过固定螺钉203连接一个轮 缘2。当上述辐条102为六根时，辐条102间相距60°相位角；当辐条102为四根时，辐条 102间相距90°相位角。所述的轮缘2布局如图2所示，当每个轮毂1上辐条102数目为六根时，则轮结构中由六对轮缘2构成结构相同的三组同步运动轮缘组，其中一对轮毂1上与驱动舵机3驱 动轴相连的轮缘2作为第一对轮缘，或者叫主动轮缘对；与主动轮缘对相位差为180°的两 个辐条102上固定的两个轮缘2为第四对轮缘，也叫从动轮缘对，相应的，将第一对轮缘和 第四对轮缘为第一组，第二对轮缘和第五对轮缘为第二组，第三对轮缘和第六对轮缘为第 三组，每组中都有主动轮缘对和从动轮缘对，并且主动轮缘对和从对轮缘对由一个驱动舵 机3控制同步旋转。当每个轮毂1上辐条数目为6根时，需要三个驱动舵机3即可实现对六对轮缘2 转动的控制。如图4所示，所述驱动舵机3具有两个同轴的输出轴，即主动轴301和从动轴 302，其中主动轴301上固定有主动旋转盘303，主动旋转盘303上连接有传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变直径轮腿复合式轮结构，其特征在于：所述的轮结构包括一对轮毂，两轮毂的结构相同，轮毂中心圆盘上周向设置辐条，轮毂所在的两个平面平行，轮毂之间通过轮轴连接保证同步运动，所述轮毂上具有至少四根辐条，每个辐条末端，驱动舵机的输出轴或传动轴通过固定螺钉与轮缘连接，轮缘首尾顺次相连，形成一个圆轮型结构的有缘轮结构，轮缘通过驱动舵机控制实现轮缘绕驱动舵机的输出轴或传动轴、并在轮毂平面内的０～１２０°的转动，使轮结构在整体或者局部实现在有缘轮和无缘轮车轮之间转换。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣，赵霄洋，何俊虎，王珂，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]