一种应用于小车机器人的可变形轮履复合式车轮制造技术

本实用新型专利技术涉及一种应用于小车机器人的可变形轮履复合式车轮，包括履带、传动轴、设置在履带内部前侧用于改变车轮形态的变形架机构和设置在履带内部后侧用于将转矩传递给履带的齿轮传动机构。变形架机构和齿轮传动机构均装配在传动轴上，并均可绕传动轴的轴线转动。传动轴与步进电机的输出轴相连。本实用新型专利技术的轮履复合式车轮将轮式车轮和履带式车轮相结合，其可通过变形架机构切换车轮形态，以满足平整路面的高速移动需要和复杂地形下的通过性，因而本实用新型专利技术的车轮地形适应更强。

A kind of deformable wheel shoe compound wheel applied to car robot

【技术实现步骤摘要】
一种应用于小车机器人的可变形轮履复合式车轮
本技术属于机器人领域，涉及一种应用于小车机器人的可变形轮履复合式车轮。
技术介绍
如今，小车机器人越来越多地被用于执行消防、救灾、地形侦查等危险任务，而车轮作为小车机器人的“双腿”，直接决定着机器人的通过性及任务成败。据了解，现有的小车机器人车轮主要包括两类：其一为轮式，适于在平整路面上快速移动，但是面对复杂地形时，越障能力有限；其二为履带式，越障能力强，适于在崎岖不平的复杂地形间移动，但是移动速度较慢。
技术实现思路
本技术的目的在于将轮式与履带式车轮相结合，提出一种地形适应性强的可变形轮履复合式车轮。本技术所采用的技术方案为：一种应用于小车机器人的可变形轮履复合式车轮，包括履带、传动轴、设置在所述履带内部前侧用于改变车轮形态的变形架机构和设置在所述履带内部后侧用于将转矩传递给所述履带的齿轮传动机构；所述变形架机构和所述齿轮传动机构均装配在所述传动轴上，并均可绕所述传动轴的轴线转动；所述传动轴与步进电机的输出轴相连。进一步地，所述变形架机构包括套筒和三个变形单元，所述套筒中心开有与所述传动轴相匹配的第一通孔，所述套筒外侧沿着周向均匀设置有三个安装平面，所述套筒上位于每相邻的两个安装平面间的位置均开设有与所述套筒中心的第一通孔相连通的第二通孔；所述传动轴上开有与第二通孔数量相等且一一对应匹配的第一螺孔，所述套筒自左向右套在所述传动轴上，并通过螺钉固定；所述三个变形单元分别一一对应地安装在所述三个安装平面上；单个变形单元包括第一液压推杆和两第二液压推杆，所述第一液压推杆底部为第一连接板，所述第一连接板上开设有若干第三通孔，安装平面上设有与第三通孔数量相等且一一对应匹配的第二螺孔，所述第一液压推杆通过螺钉固定在对应的安装平面上；所述第一液压推杆的推杆末端设置有槽型连接件，所述槽型连接件包括底板，所述底板两侧向上90°弯折，形成两相对的侧板；所述第一液压推杆的推杆末端与所述底板底部中间位置垂直固定连接，所述两侧板间铰接有两支撑爪，所述两支撑爪均可上下转动；所述两支撑爪底部均固定连接有爪底连接板，所述两第二液压推杆的推杆末端分别与对应的爪底连接板铰接；第二液压推杆底部为第二连接板，两第二连接板开孔并通过螺栓对接，形成“双头液压推杆”，所述“双头液压推杆”位于所述第一液压推杆前侧；所述履带内部前侧设有一圈与支撑爪宽度适配的环形凹槽，所述三个变形单元的支撑爪均嵌在所述环形凹槽内；每一支撑爪与所述履带接合的位置均开有第一凹槽，所述第一凹槽内设置若干用于减少摩擦的滚针轴承。进一步地，单个支撑爪的弧心角为37.5度，当所述变形架机构展开呈圆形状态时，单个变形单元中的两支撑爪间形成的弧心角为90度。进一步地，第三通孔的数量为四个，四个第三通孔呈矩形设置。进一步地，所述齿轮传动机构包括主动轮、固定盘、联轴器和三个均匀设置在所述主动轮外侧并分别与所述主动轮啮合的从动轮，三个从动轮均与所述履带内部后侧周向的齿槽啮合；所述固定盘的中心开设有与所述传动轴相匹配的第四通孔，所述固定盘的左端面沿着周向均匀开设有若干第五通孔，所述传动轴右端设有用于安装所述固定盘的轴肩，所述轴肩沿着周向均匀开设有与第五通孔数量相对且一一对应匹配的第六通孔；所述固定盘自右向左套在所述传动轴上，并通过螺栓固定在所述传动轴的轴肩上；所述固定盘右端面上沿着周向均匀地垂直连接有三个连杆，连杆上设置有限位环，从动轮的中心开有与连杆相匹配的第七通孔，从动轮自右向左套在连杆上，限位环抵在从动轮上；连杆的右端端面开设有第三螺孔，所述第三螺孔内旋接有止挡螺钉；止挡螺钉和限位环共同限制从动轮作轴向移动；三个从动轮均通过上述方式一一对应地安装在三个连杆上；所述联轴器包括左半部分和右半部分，左、右两部分的接合位置为梯阶形；所述联轴器右端端面开有与输出轴端部匹配的第二凹槽，且所述联轴器右半部分上端面开有若干与第二凹槽连通的第八通孔，所述输出轴端部开设有与第八通孔数量相等且一一对应匹配的第四螺孔，所述输出轴端部插入第二凹槽中，并通过螺钉固定，所述主动轮的右端面抵在所述联轴器的梯阶面上；所述主动轮中心开有与所述联轴器左半部分匹配的第九通孔，所述传动轴右端面开设有与所述联轴器左半部分匹配的第三凹槽，所述传动轴上端面开设有与第三凹槽相连通的第十通孔，所述联轴器左半部分上端面开有与第十通孔数量相等且一一对应匹配的第五螺孔；所述联轴器左半部分自右向左穿过所述主动轮并插在第三凹槽内，通过螺钉与所述传动轴固定，所述传动轴的右端面抵在所述主动轮的左端面上。进一步地，连杆位于限位环左侧的部分为螺纹段，连杆位于限位环右侧的部分为光滑段；限位环的螺纹段上旋接有锥形锁紧套筒，所述锥形锁紧套筒直径较小一端面向从动轮；第七通孔的截面为梯阶形，第七通孔右半部分与连杆相匹配，第七通孔左半部分的直径大于连杆的直径；第七通孔左半部分的直径大于所述锥形锁紧套筒直径较小一端的直径，小于所述锥形锁紧套筒直径较大一端的直径；从动轮自右向左套在连杆的光滑段上，限位环抵在从动轮第七通孔的梯阶面上；当旋转所述锥形锁紧套筒使其向右移动时，所述锥形锁紧套筒可进入从动轮第七通孔左半部分，通过所述锥形锁紧套筒的周向面锁紧从动轮，使从动轮无法转动。进一步地，所述传动轴的左端端面上还开有第六螺孔，并且，所述传动轴左端端部通过螺钉连接有车轮侧板，所述车轮侧板位于所述变形架机构前侧。本技术的有益效果在于：本技术的轮履复合式车轮将轮式车轮和履带式车轮相结合，其可通过变形架机构切换车轮形态，以满足平整路面的高速移动需要和复杂地形下的通过性，因而本技术的车轮地形适应性更强。附图说明图1为本技术的轮履复合式车轮的结构示意图；图2为变形架机构的结构示意图；图3为套筒的结构示意图；图4为变形单元的结构示意图；图5为主动轮、从动轮及履带间的啮合关系示意图；图6为固定盘安装在传动轴上的结构示意图；图7为固定盘的结构示意图；图8为连杆、锥形锁紧套筒和从动轮间的配合结构示意图；图9为锥形锁紧套筒的结构示意图；图10为步进电机输出轴与主动轮间的连接结构示意图；图11为联轴器的结构示意图；图12为车轮侧板安装在传动轴端部的示意图；图13为变形架机构处于圆形状态的示意图；图14为变形架机构处于三角形状态的示意图；图15为车轮处于三角形状态的示意图；附图标记：1-变形架机构，101-套筒，102-第一液压推杆，103-槽型连接件，104-支撑爪，105-爪底连接板，106-滚针轴承，107-第二液压推杆；2-齿轮传动机构，201-主动轮，202-从动轮，203-固定盘，2031-第四通孔，2032-第五通孔，2033-连杆，2034-止挡螺钉，2035-限位环，204-联轴器，205-锥形锁紧套筒；3-履带，4-传动轴，5-车轮侧板，6-步进电机，601-输出轴。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于小车机器人的可变形轮履复合式车轮，其特征在于，包括履带(3)、传动轴(4)、设置在履带(3)内部前侧用于改变车轮形态的变形架机构(1)和设置在履带(3)内部后侧用于将转矩传递给履带(3)的齿轮传动机构(2)；变形架机构(1)和齿轮传动机构(2)均装配在传动轴(4)上，并均可绕传动轴(4)的轴线转动；传动轴(4)与步进电机(6)的输出轴(601)相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于小车机器人的可变形轮履复合式车轮，其特征在于，包括履带(3)、传动轴(4)、设置在履带(3)内部前侧用于改变车轮形态的变形架机构(1)和设置在履带(3)内部后侧用于将转矩传递给履带(3)的齿轮传动机构(2)；变形架机构(1)和齿轮传动机构(2)均装配在传动轴(4)上，并均可绕传动轴(4)的轴线转动；传动轴(4)与步进电机(6)的输出轴(601)相连。


2.根据权利要求1所述的应用于小车机器人的可变形轮履复合式车轮，其特征在于，变形架机构(1)包括套筒(101)和三个变形单元，套筒(101)中心开有与传动轴(4)相匹配的第一通孔，套筒(101)外侧沿着周向均匀设置有三个安装平面，套筒(101)上位于每相邻的两个安装平面间的位置均开设有与套筒(101)中心的第一通孔相连通的第二通孔；传动轴(4)上开有与第二通孔数量相等且一一对应匹配的第一螺孔，套筒(101)自左向右套在传动轴(4)上，并通过螺钉固定；所述三个变形单元分别一一对应地安装在所述三个安装平面上；
单个变形单元包括第一液压推杆(102)和两第二液压推杆(107)，第一液压推杆(102)底部为第一连接板，所述第一连接板上开设有若干第三通孔，安装平面上设有与第三通孔数量相等且一一对应匹配的第二螺孔，第一液压推杆(102)通过螺钉固定在对应的安装平面上；第一液压推杆(102)的推杆末端设置有槽型连接件(103)，槽型连接件(103)包括底板，所述底板两侧向上90°弯折，形成两相对的侧板；第一液压推杆(102)的推杆末端与所述底板底部中间位置垂直固定连接，所述两侧板间铰接有两支撑爪(104)，所述两支撑爪(104)均可上下转动；所述两支撑爪(104)底部均固定连接有爪底连接板(105)，所述两第二液压推杆(107)的推杆末端分别与对应的爪底连接板(105)铰接；第二液压推杆(107)底部为第二连接板，两第二连接板开孔并通过螺栓对接，形成“双头液压推杆”，所述“双头液压推杆”位于第一液压推杆(102)前侧；履带(3)内部前侧设有一圈与支撑爪(104)宽度适配的环形凹槽，所述三个变形单元的支撑爪(104)均嵌在所述环形凹槽内；每一支撑爪(104)与履带(3)接合的位置均开有第一凹槽，所述第一凹槽内设置若干用于减少摩擦的滚针轴承(106)。


3.根据权利要求2所述的应用于小车机器人的可变形轮履复合式车轮，其特征在于，单个支撑爪(104)的弧心角为37.5度，当变形架机构(1)展开呈圆形状态时，单个变形单元中的两支撑爪(104)间形成的弧心角为90度。


4.根据权利要求2所述的应用于小车机器人的可变形轮履复合式车轮，其特征在于，第三通孔的数量为四个，四个第三通孔呈矩形设置。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的应用于小车机器人的可变形轮履复合式车轮，其特征在于，齿轮传动机构(2)包括主动轮(201)、固定盘(203)、联轴器(204)和三个均匀设置在主动轮(201)外侧并分别与主动轮(201)啮合的从动轮(202)，三个从动轮(202)均与履带(3)内部后侧周向的齿槽啮合；
固定盘(203)的中心开设有与传动轴(4)相匹配的...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩嘉兴，张袁元，王卫涛，龚婷燕，杨赛杰，袁铭萧，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32