可折展组合式越障车轮制造技术

本发明专利技术公开了一种可折展组合式越障车轮，该车轮包括正常车轮、三个可展轮缘、三个二叉杆及驱动件，正常车轮为圆柱形，每个可展轮缘为弓形，且具有两个轴承孔。三个二叉杆围绕正常车轮的轴心布置，每个二叉杆具有两个自由端及一个弯折部，弯折部可转动地连接于正常车轮的外侧，每个二叉杆的两个自由端分别与其中一个可展轮缘的中心轴承孔及相邻可展轮缘的边缘轴承孔可转动地连接，使三个二叉杆与三个可展轮缘实现联动。驱动件驱动三个二叉杆绕各自的弯折部中心转动，从而带动连接在二叉杆上的可展轮缘的展开和折叠。

【技术实现步骤摘要】
可折展组合式越障车轮
本专利技术涉及一种车轮，更确切的说，是一种可折展组合式越障车轮。
技术介绍
各种地面移动机构(轮式、腿式、履带式)在快速性、平稳性、越障性等方面各有长短。虽然轮式移动机构移动快速、平稳，但其越障性能较差。如果能设计出越障性能好的轮式移动机构，那么轮式移动机器人的应用范围将在更大程度上得以提高。国内外对于移动机器人的移动系统研究比较多，但对于移动机构本身尤其是轮式移动机构的改进方面研究尚处于起步阶段。其中，北京航空航天大学提出了一种适用于可变直径轮的摆动变直径轮架。该轮架由轮辐、弹性变形件和轮脚板组成。弹性变形件安装在轮辐和轮脚板之间，该变直径机构通过两侧的轮辐与中间的轮辐产生相对转动，带动弹性变形件在圆周方向上产生螺旋扭转，使轮脚张开或合拢，从而实现车轮的轮径可变，在中国专利第200910078938. 4号中有所述及。中国专利号为200620028478. 6阐述了吉林大学研制的复式步行轮机构，该机构适应了沙地等松软的地面，但是由于机构的伸缩比有限，该机构的越障性能不能达到较满意的效果。另外，北京航空航天大学提出的一种适用于可变直径轮的摆动变径轮架，中国专利第200910078938. 4号，结构轻巧，但是由于需要弹性变形件来承受车载因而在地面移动机器人应用中存在着车轮承载能力有限的问题。
技术实现思路
鉴于上述状况，有必要提供一种承载能力及伸缩比较高的可折叠组合式越障车轮。一种可折展组合式越障车轮，包括正常车轮，为圆柱形；三个可展轮缘，每个可展轮缘为弓形，且具有一个轮心及两个轮缘端；三个二叉杆，围绕所述正常车轮的轴心设置，每个二叉杆具有两个自由端及一个弯折部，所述弯折部可转动地连接于所述正常车轮的外侧，所述每个二叉杆的两个自由端分别与其中一个可展轮缘的轮心及相邻可展轮缘靠近所述二叉杆的轮缘端可转动地连接， 使所述三个二叉杆与所述三个可展轮缘实现联动；驱动件，驱动所述三个二叉杆绕各自的弯折部中心转动。上述折叠组合式越障车轮的可展轮缘可伸出正常车轮的轮缘外，使得折叠组合式越障车轮的伸缩比较高，车轮直径增大；并且，可展轮缘的刚性好，且采用设于正常车轮上的二叉杆驱动，成封闭联动四边形，其支撑强度高，可大大提高折叠组合式越障车轮的承载能力。因此，上述折叠组合式越障车轮的承载能力及伸缩比较高。进一步地，所述三个二叉杆围绕所述正常车轮的轴心等间距分布，所述三个可展轮缘可围成与所述正常车轮的轮缘相等的圆。4进一步地，所述三个二叉杆的自由端均通过一个轴承与所述可展轮缘的中心轴承孔及相邻可展轮缘的边缘轴承孔可转动地连接。进一步地，所述三个可展轮缘均开设有减重孔。进一步地，所述可折展组合式越障车轮还包括传动机构，所述传动机构包括从动齿轮，可转动地连接于所述正常车轮的轴心处；三叉杆，其中部与所述从动齿轮固定连接，所述三叉杆具有三个自由端；三个连杆，每个连杆的一个自由端与一个所述可展轮缘的轮心固定连接，另一个自由端与所述三个叉杆的一个自由端可转动地连接；主动齿轮，可转动地连接于所述正常车轮的一侧，且与所述从动齿轮相啮合，所述驱动件固定在正常车轮上，且其驱动轴与所述主动齿轮固定连接，从而带动所述从动齿轮旋转。进一步地，所述三叉杆的三个自由端分别与所述连杆的自由端连接。进一步地，所述三个可展轮缘均开设有减重孔。进一步地，所述折叠组合式越障车轮还包括传动机构，所述传动机构包括三个传动齿轮组，每一个传动齿轮组包括末端齿轮及与所述末端齿轮相啮合的过渡齿轮，所述末端齿轮固定于所述弯折部上，所述过渡齿轮可转动地设于所述正常车轮的一侧；主动齿轮，可转动地设于所述正常车轮的轴心处，且同时与三个过渡齿轮相啮合， 所述驱动件的驱动轴穿设所述正常车轮且与所述主动齿轮固定连接，从而驱动所述主动齿轮旋转。进一步地，所述折叠组合式越障车轮还包括传动机构，所述传动机构包括三个同步带轮，每个同步带轮固定于一个所述二叉杆的弯折部，且可转动地设于所述正常车轮的一侧；同步带，套设于所述三个同步带轮上，且带动所述三个同步带轮同步转动；传动齿轮组，其中一个传动齿轮与所述三个同步带轮中的一个相啮合，所述驱动件驱动另外一个传动齿轮转动。本专利技术的优点在于(1)该车轮实际上是由两部分组成，一部分是可折展车轮一部分是正常车轮，故车轮可在常规路面上稳定快速行走，并且在遇到正常车轮无法跨越的障碍时，可折展车轮展开来帮助辅助跨越障碍。(2)本专利技术的折展车轮展开状态改变了常规轮子为圆型的结构，在爬越楼梯等垂直障碍上更能体现出爪型车轮的优越性。(3)本专利技术通过抓形和正常车轮的配合有利于提高车轮在草地或沙地等复杂地形下的通过能力。附图说明图1为本专利技术实施例一的可折展组合式越障车轮展开状态图；图2为本专利技术实施例一的可折展组合式越障车轮折叠状态图；图3为实施例二的可折展组合式越障车轮的结构示意图4为实施例三的可折展组合式越障车轮的结构示意图。具体实施方式下面主要结合附图说明本专利技术的具体实施方式。参见图1及图2，本实施例的可折展组合式越障车轮100的包括正常车轮110、可展轮缘120、二叉杆130、驱动件140及传动机构150 (含主动齿轮157、被动齿轮151、二叉杆 155、三叉杆15 ；由于该机构呈中心对称布置，可分为三个支链，每个支链由可展轮缘120 及与可展轮缘120相连的两个二叉杆130构成；旋转的三叉杆153带动每个连杆155转动， 实现可展轮缘120的伸出和折叠。该可折展组合式越障车轮100的运动机构为单自由度， 动力由中心的旋转三叉杆提供。正常车轮110为圆柱形，其一侧的中部设有一个圆形的轮毂111。正常车轮110上开始有多个减重孔113。多个减重孔113围绕轮毂111等间距分布。在本实施例中，可展轮缘120为三个。每个可展轮缘120为弓形，且具有一个轮心 121及两个轮缘端123。轮心121位于可展轮缘120的圆心内侧。两个轮缘端123分别位于可展轮缘120的圆弧的端部。每个可展轮缘120还开设有减重孔125。减重孔125大致为三角形。在本实施例中，二叉杆130为三个，围绕正常车轮110的轴心设置。每个二叉杆130 大致为V形，其具有两个自由端(图未标)及一个弯折部(图未标)。弯折部可转动地连接于正常车轮Iio的轮毂111的边缘。每个二叉杆130的两个自由端分别与其中一个可展轮缘120的轮心121及相邻可展轮缘120靠近该二叉杆130的轮缘端123可转动地连接，使三个二叉杆130与三个可展轮缘120联动起来。具体在本实施例中，三个二叉杆130围绕正常车轮110的轴心等间距分布；三个可展轮缘120收缩后可围成与正常车轮110的轮缘相等的圆。驱动件140驱动三个二叉杆130绕各自的弯折部转动。驱动件140可为伺服电机、 步进电机、旋转气缸等。具体在本实施例中，驱动件140为伺服电机。传动机构150包括从动齿轮151、三叉杆153、三个连杆155及主动齿轮157。从动齿轮151可转动地连接于正常车轮110的轮毂111上，且位于正常车轮110的轴心处。三叉杆153的中部与从动齿轮151的转轴固定连接。三个叉杆153大致为三叉星状，其具有三个自由端(图未标)。每个连杆155的一个自由端与一个可展轮缘120的轮心121固定连接，另一个自由端与三个叉杆153本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种可折展组合式越障车轮，其特征在于，包括：正常车轮，为圆柱形；三个可展轮缘，每个可展轮缘为弓形，且具有一个轮心及两个轮缘端；三个二叉杆，围绕所述正常车轮的轴心设置，每个二叉杆具有两个自由端及一个弯折部，所述弯折部可转动地连接于所述正常车轮的外侧，所述每个二叉杆的两个自由端分别与其中一个可展轮缘的轮心及相邻可展轮缘靠近所述二叉杆的轮缘端可转动地连接，使所述三个二叉杆与所述三个可展轮缘实现联动；驱动件，驱动所述三个二叉杆绕各自的弯折部中心转动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张朋，胡颖，郑兰，张建伟，张俊，张立伟，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：94