【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及移动机器人，特别是涉及一种基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构。
技术介绍
1、轮式机器人能够自如穿梭于平坦的路面，但很难在地形复杂、凹凸不平的环境下安全平稳地运行且机动性能较差。因此，针对复杂环境下地形与路况进行作业以及越障能力和机动性的需求，提出具有较大变形比且驱动便捷的可变形车轮及其折展机构具有重要研究价值和实用性。
2、然而，目前可变形轮式机器人一般由结构相对复杂的机械部件组装而成，且难以实现较大比例的收拢变形。例如中国公开号为cn103407327a的专利技术专利所公开的一种单自由度变形车轮，该专利技术专利在电机驱动下，曲柄带动机构转动变形，实现该单自由度变形车轮有效轮径变化，使得车辆的越障能力得以一定程度解决，但是此专利专利技术所公开的可变形车轮收拢方式通过移动副实现，由于移动副无法完全收拢，一定程度限制了该款变形车轮变形幅度的提高，同时需要进一步考虑变形车轮的承载能力和稳定性问题。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种结构轻巧、稳定性强、承载力大的基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，以实现移动车轮折叠和展开方式下，能改变车辆自身的底盘和重心高度从而较好的应对在复杂环境中的行驶以及通过基于厚板折纸设计的机构使得车轮具有较高的灵活机动性需求。
2、技术方案：本专利技术的一种基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，包括六边形底板、旋转板、六组可折展重复单元、连接机构和驱动装置；所述六组可折展
3、进一步的，所述可折展重复单元为四边形刚性板、三角形刚性板、第一楔形板和第二楔形板依次通过转轴活动连接组成折纸机构的重复单元，所述四边形刚性板为直角梯形板，所述三角形刚性板为锐角为30°的直角三角形刚性板，所述第一楔形板和第二楔形板为带有弧形的四边形刚性板。
4、进一步的，所述四边形刚性板通过转轴连接三角形刚性板，所述第一楔形板通过转轴与三角形刚性板连接，所述第二楔形板通过转轴与第一楔形板连接。
5、进一步的，所述四边形刚性板、三角形刚性板、第一楔形板、第二楔形板的外沿均为圆弧形，四块板外沿到六边形底板的距离一致，四边形刚性板内侧通过转轴与六边形底板外沿连接。
6、进一步的，所述销为t字型，所述销顶部横轴与连杆转动连接。
7、进一步的，四边形刚性板包括圆弧面、第一侧面、第二侧面；所述三角形刚性板包括正面、圆弧侧面、第三侧面、第四侧面；所述第一楔形板包括倾斜设置的第一表面、第二表面和第五侧面、第六侧面、第一弧形面；所述第二楔形板包括倾斜设置的第三表面、第四表面和第七侧面、第八侧面、第二弧形面；所述第一侧面与第三侧面相重合，所述第六侧面与第四侧面重合，所述第八侧面与第五侧面重合，并用转轴进行两两连接旋转组合，上一组可折展重复单元中的四边形刚性板的第二侧面与下一组可折展重复单元中的第二楔形板的第七侧面重合并通过转轴相连接。
8、进一步的，机构折叠时，四边形刚性板与三角形刚性板作为最外层，第一楔形板和第二楔形板为最内层，四边形刚性板通过销与连杆相连，连杆收缩带动四边形刚性板、三角形刚性板、第一楔形板和第二楔形板向内折叠，并且四边形刚性板与三角形刚性板通过转轴相连接，第一楔形板与三角形刚性板重叠，并且三角形刚性板的正面与第一楔形板的第五侧面相重合，第二楔形板与第一楔形板重叠，并且第一楔形板的第一表面与第二楔形板的第三表面相重合。
9、进一步的，所述第一楔形板的第一表面与第二表面连接之间倾斜角度ɑ为168°。
10、进一步的，所述第二楔形板的第三表面与第四表面连接之间倾斜角度为β为168°。
11、进一步的，所述旋转轴为光滑的圆柱体。
12、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下显著优点：(1)本专利技术采用折纸结构设计，灵活性好，整体刚度大，承载能力强，很大程度提高了车辆自身的安全性；(2)本专利技术采用单自由度驱动，即通过一个驱动就能够让车轮变形，并且整体展开和折叠轮径比较大，进而大幅度改变车辆底盘高度和重心，能够使得车辆在崎岖的道路上更容易通过，同时在平坦道路可降低重心，使车辆行驶过程中稳定性更好，并且相比于多自由度驱动来说，单自由驱动的结构更加简单，驱动效率更高，制造成本较低；(3)本专利技术车轮本身可变形，可以改变车辆底盘高度和重心，升高底盘能使得车辆更好的通过各种减速槛和崎岖路段，在平坦路段可降低底盘和重心，使轮胎与地面的接触面积增大，抓地力更强，车辆更好控制，并且展开和折叠轮径比大，使车辆的稳定性更好。
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1.一种基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，其特征在于，包括六边形底板(5)、旋转板(10)、六组可折展重复单元、连接机构和驱动装置；所述六组可折展重复单元相互铰接，并围绕六边形底板(5)圆周阵列设置，且六组可折展重复单元完全展开后外缘边为圆形，所述可折展重复单元包括四边形刚性板(1)，所述四边形刚性板(1)内侧边与六边形底板(5)外沿重合并通过转轴连接；所述六边形底板(5)开有六条直槽口，所述旋转板(10)开有六条弧形槽口，所述六边形底板(5)和旋转板(10)中心均开有轴孔，所述旋转板(10)设置于六边形底板(5)底部并通过旋转轴(8)活动连接；所述连接机构包括连杆(6)和与连杆(6)两端连接的销(7)，所述连杆(6)下端通过与销组成的转动副连接至六边形底板直槽口与旋转板圆弧槽口上重合处，所述连杆(6)上端通过销组成的转动副连接至所述可折展重复单元的四边形刚性板(1)中心处。
2.根据权利要求1的基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，其特征在于，所述可折展重复单元为四边形刚性板(1)、三角形刚性板(2)、第一楔形板(3)和第二楔形板(4)依次通过转
3.根据权利要求2的基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，其特征在于，所述四边形刚性板(1)通过转轴(9)连接三角形刚性板(2)，所述第一楔形板(3)通过转轴与三角形刚性板(2)连接，所述第二楔形板(4)通过转轴与第一楔形板(3)连接。
4.根据权利要求3的基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，其特征在于，所述四边形刚性板(1)、三角形刚性板(2)、第一楔形板(3)、第二楔形板(4)的外沿均为圆弧形，四块板外沿到六边形底板(5)的距离一致，四边形刚性板(1)内侧通过转轴与六边形底板(5)外沿连接。
5.根据权利要求1的基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，其特征在于，所述销(7)为T字型，所述销(7)顶部横轴与连杆(6)转动连接。
6.根据权利要求2的基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，其特征在于，四边形刚性板(1)包括圆弧面(101)、第一侧面(102)、第二侧面(103)；所述三角形刚性板(2)包括正面(201)、圆弧侧面(202)、第三侧面(203)、第四侧面(204)；所述第一楔形板(3)包括倾斜设置的第一表面(301)、第二表面(302)和第五侧面(303)、第六侧面(304)、第一弧形面(305)；所述第二楔形板(4)包括倾斜设置的第三表面(401)、第四表面(402)和第七侧面(403)、第八侧面(404)、第二弧形面(305)；所述第一侧面(102)与第三侧面(203)相重合，所述第六侧面(304)与第四侧面(204)重合，所述第八侧面(404)与第五侧面(303)重合，并用转轴进行两两连接旋转组合，上一组可折展重复单元中的四边形刚性板(1)的第二侧面(103)面与下一组可折展重复单元中的第二楔形板(4)的第七侧面(403)重合并通过转轴相连接。
7.根据权利要求6的基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，其特征在于，机构折叠时，四边形刚性板(1)与三角形刚性板(2)作为最外层，第一楔形板(3)和第二楔形板(4)为最内层，四边形刚性板(1)通过销与连杆(6)相连，连杆(6)收缩带动四边形刚性板(1)、三角形刚性板(2)、第一楔形板(3)和第二楔形板(4)向内折叠，并且四边形刚性板(1)与三角形刚性板(2)通过转轴(9)相连接，第一楔形板(3)与三角形刚性板(2)重叠，并且三角形刚性板(2)的正面(201)与第一楔形板(3)的第五侧面(303)相重合，第二楔形板(4)与第一楔形板(3)重叠，并且第一楔形板(3)的第一表面(301)与第二楔形板(4)的第三表面(401)相重合。
8.根据权利要求6的基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，其特征在于，所述第一楔形板(3)的第一表面(301)与第二表面(302)连接之间倾斜角度ɑ为168°。
9.根据权利要求6的基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，其特征在于，所述第二楔形板(4)的第三表面(401)与第四表面(402)连接之间倾斜角度β为168°。
10.根据权利要求1的基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，其特征在于，所述旋转轴(8)为光滑的圆柱体。
...【技术特征摘要】
1.一种基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，其特征在于，包括六边形底板(5)、旋转板(10)、六组可折展重复单元、连接机构和驱动装置；所述六组可折展重复单元相互铰接，并围绕六边形底板(5)圆周阵列设置，且六组可折展重复单元完全展开后外缘边为圆形，所述可折展重复单元包括四边形刚性板(1)，所述四边形刚性板(1)内侧边与六边形底板(5)外沿重合并通过转轴连接；所述六边形底板(5)开有六条直槽口，所述旋转板(10)开有六条弧形槽口，所述六边形底板(5)和旋转板(10)中心均开有轴孔，所述旋转板(10)设置于六边形底板(5)底部并通过旋转轴(8)活动连接；所述连接机构包括连杆(6)和与连杆(6)两端连接的销(7)，所述连杆(6)下端通过与销组成的转动副连接至六边形底板直槽口与旋转板圆弧槽口上重合处，所述连杆(6)上端通过销组成的转动副连接至所述可折展重复单元的四边形刚性板(1)中心处。
2.根据权利要求1的基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，其特征在于，所述可折展重复单元为四边形刚性板(1)、三角形刚性板(2)、第一楔形板(3)和第二楔形板(4)依次通过转轴活动连接组成折纸机构的重复单元，所述四边形刚性板(1)为直角梯形板，所述三角形刚性板(2)为锐角为30°的直角三角形刚性板，所述第一楔形板(3)和第二楔形板(4)为带有弧形的四边形刚性板。
3.根据权利要求2的基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，其特征在于，所述四边形刚性板(1)通过转轴(9)连接三角形刚性板(2)，所述第一楔形板(3)通过转轴与三角形刚性板(2)连接，所述第二楔形板(4)通过转轴与第一楔形板(3)连接。
4.根据权利要求3的基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，其特征在于，所述四边形刚性板(1)、三角形刚性板(2)、第一楔形板(3)、第二楔形板(4)的外沿均为圆弧形，四块板外沿到六边形底板(5)的距离一致，四边形刚性板(1)内侧通过转轴与六边形底板(5)外沿连接。
5.根据权利要求1的基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构，其特征在于，所述销(7)为t字型，所述销(7)顶部横轴与连杆(6)转动连接。
6.根据权利要求2的基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭金伟，王杰，金字鹏，张国兴，周畅，庄志彬，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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