輪履足互變式行進(jìn)裝置的制造方法
【專利摘要】輪履足互變式行進(jìn)裝置，由姿態(tài)調(diào)整部分和輪體部分組成，輪體部分由兩個可在輪履足之間相互轉(zhuǎn)換的履帶變形輪組成，分別裝設(shè)在姿態(tài)調(diào)整部分的兩端；輪體部分由支撐部分、框架部分、傳動部分、展開部分、離合部分、輔助部分與履帶七部份組成；本實用新型可以實現(xiàn)輪、履、足三種行駛方式的相互轉(zhuǎn)換，揚長避短把三種行駛方式的優(yōu)勢互補，既有輪子的機動能力與高效性，又有履帶的平穩(wěn)性，還具備足式行走的較強越障能力，使之具有運動靈活、適應(yīng)能力強、工作穩(wěn)定的特點。
【專利說明】
輪履足互變式行進(jìn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于機器人行進(jìn)裝置，尤其涉及一種能夠快速在輪式、履帶式、足式三種行進(jìn)方式間進(jìn)行切換的輪履足互變式行進(jìn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，現(xiàn)有機器人主要以三種方式前進(jìn)，分別為輪式、履帶式與足式。輪式前進(jìn)具有更高的速度、效率與靈活性，但僅適用于相對較平坦的路面;履帶式前進(jìn)相對輪式前進(jìn)速度、靈活性低，但擁有更高的越障能力與穩(wěn)定性;足式前進(jìn)相對前兩種前進(jìn)方式速度、效率最低，但卻可與帶來最高的越障能力，可以用于極端崎嶇的路面。傳統(tǒng)機器人大多行進(jìn)方式單一，即使對某一種行進(jìn)方式進(jìn)行改近后，機器人的路面適應(yīng)能力仍舊較低，并不能在可預(yù)見的所有地形中都有較好的表現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述當(dāng)前機器人行進(jìn)方式中存在的問題，本實用新型提供一種輪履足互變式行進(jìn)裝置，該裝置實現(xiàn)了在輪式、履帶式、足式三種行進(jìn)方式間的快速切換，使機器人可根據(jù)不同路況選擇行進(jìn)方式，使機器人可以從容的面對各種路況，大大提升了機器人的路面適應(yīng)能力，增大了機器人的適用范圍。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為:
[0005]輪履足互變式行進(jìn)裝置，由姿態(tài)調(diào)整部分和輪體部分組成，輪體部分由兩個可在輪履足之間相互轉(zhuǎn)換的履帶變形輪組成，分別裝設(shè)在姿態(tài)調(diào)整部分的兩端;輪體部分具體由支撐部分、框架部分、傳動部分、展開部分、離合部分、輔助部分與履帶七部份組成；
[0006]所述的姿態(tài)調(diào)整部分包括直流電機002，直流電機002安裝在支撐架001內(nèi)，支撐架001中心凹槽右側(cè)安裝有錐齒輪004，支撐架001的兩側(cè)連接輪體部分中支撐部分的連架軸111，支撐架001的中心凹槽處連接機器人腿部。
[0007]所述輪體部分的支撐部分包括連架軸111，連架軸111一端與所述支撐架001相連，另一端連接傳動部分的主動輪133;連架軸111與支撐架001不連接的一側(cè)加工有可安裝離合器安裝槽112。
[0008]所述輪體部分的框架部分包括主輪框121與兩個邊輪框122;主輪框121在其圓形外形的圓心處與連架軸111連接，并能夠繞連架軸111自由旋轉(zhuǎn);主輪框121與兩側(cè)的邊輪框122通過輪框邊緣處的軸孔進(jìn)行安裝與定位;主輪框121在與連架軸111安裝口相對的另一側(cè)的相同位置加工有舵機安裝孔123，安裝孔123上側(cè)留有離合器定位孔124，主輪框121與兩個邊輪框122的邊緣留有減磨軸163安裝孔。
[0009]所述輪體部分的傳動部分由第一齒輪軸131、第二齒輪軸132與主動輪133構(gòu)成;所述第一齒輪軸131與支撐架001中的直流電機002相連;第二齒輪軸132安裝于連架軸111上的齒輪軸安裝孔中；所述主動輪133安裝于連架軸111不連接支撐架001的一側(cè)且能夠自由轉(zhuǎn)動，主動輪133上加工有內(nèi)齒輪135;第一齒輪軸131與第二齒輪軸132的齒輪A136嚙合，第二齒輪軸132的齒輪B137與主動輪133的內(nèi)齒輪嚙合;主動輪133軸心處留有離合器通孔，不連接連架軸111 一側(cè)留有離合器片安裝槽138，主動輪133外部表面上加工有用于增大主動輪133與履帶170摩擦力的凹槽134。
[0010]所述輪體部分的展開部分由舵機141、主連桿142與兩根副連桿143組成;舵機141安裝于主輪框121上舵機安裝孔123處;主連桿中心軸144與舵機141動力輸出相連;兩根副連桿143分別一端連接邊輪框122，一端連接主連桿142。
[0011]所述輪體部分的離合部分由第一離合器片151、第二離合器片152、離合軸153與離合器傳動軸154組成；第一離合器片151安裝于主動輪133離合器安裝槽138處，第二離合器片152安裝于連架軸111離合器安裝槽112處;離合軸153上帶有第一離合器片151和第二離合器片152，端部有離合器定位軸155內(nèi)部有貫通的傳動螺紋;離合軸153中間部分與連架軸111中間孔配合，定位軸155與主輪框121上定位孔相連。離合器傳動軸154—側(cè)上加工有傳動螺紋;離合器傳動軸154上加工有螺紋的一側(cè)與離合軸153相連，無螺紋一側(cè)與舵機141動力輸出相連。
[0012]所述輪體部分的輔助部分包括張緊軸161、張緊彈簧162、減磨軸163、減磨輪164和張緊輪165，張緊軸161安裝于邊輪框122張緊軸槽中且壓于履帶170上;張緊彈簧162卡于邊輪框122與張緊輪165間；減磨軸163安裝于主輪框121與邊輪框122外側(cè)的槽內(nèi)；減磨輪164安裝于邊輪框122預(yù)留的安裝槽內(nèi)；減磨軸163與減磨輪164置于履帶170下，用于履帶170與輪框間的潤滑。
[0013]本實用新型的輪履足互變式可變輪結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠、易于融入機器人設(shè)計并可快速在輪履足三種行進(jìn)方式間切換的特點。當(dāng)行駛在平坦的路面時，可采用速度較快的輪式行進(jìn)方式；當(dāng)行駛在較為崎嶇的路面或需要與路面接觸面積較大的情況時，可采用更為穩(wěn)定的履帶行進(jìn)方式;當(dāng)路況更加復(fù)雜，輪式與履帶式均無法應(yīng)對時，可采用足式行進(jìn)方式。
【附圖說明】
[0014]圖1a是本實用新型安裝履帶時的變形輪履帶行駛狀態(tài)示意圖。
[0015]圖1b是本實用新型未安裝履帶時的變形輪履帶行駛狀態(tài)示意圖。
[0016]圖1c是本實用新型輪轂行駛狀態(tài)。
[0017]圖1d是本實用新型步式行駛狀態(tài)。
[0018]圖2a是邊輪框122展開示意圖，圖2b是圖2a的A-A剖視圖。
[0019]圖3a是邊輪框122示意圖，圖3b是主輪框121示意圖。
[°02°]圖4a是主動輪133示意圖，圖4b是連架軸111的示意圖。
[0021]圖5a是主動輪133傳動時的示意圖，圖5b是圖5a的右向視圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本實用新型做詳細(xì)敘述。
[0023]參照附圖，輪履足互變式行進(jìn)裝置，由姿態(tài)調(diào)整部分和輪體部分兩大部分組成，輪體部分由兩個可在輪履足之間相互轉(zhuǎn)換的履帶變形輪組成，分別裝設(shè)在姿態(tài)調(diào)整部分的兩端;輪體部分具體由支撐部分、框架部分、傳動部分、展開部分、離合部分、輔助部分與履帶七部份組成；
[0024]參照圖la、圖1b及圖2，所述的姿態(tài)調(diào)整部分包括直流電機002，直流電機002安裝在支撐架001內(nèi)，支撐架001中心凹槽右側(cè)安裝有錐齒輪004，支撐架001的兩側(cè)連接輪體部分中的支撐部分的連架軸111，支撐架001的中心凹槽處連接機器人腿部。
[0025]參照圖lb、圖2及圖4，所述輪體部分的支撐部分包括連架軸111，連架軸111一端與所述支撐架001相連，另一端連接傳動部分的主動輪133;連架軸111與支撐架001不連接的一側(cè)加工有可安裝離合器片的離合器安裝槽112。
[0026]參照圖1b、圖1 c、圖2及圖3，所述輪體部分的框架部分包括主輪框121與兩個邊輪框122;主輪框121在其圓形外形的圓心處與連架軸111連接，并能夠繞連架軸111自由旋轉(zhuǎn)；主輪框121與兩側(cè)的邊輪框122通過輪框邊緣處的軸孔進(jìn)行安裝與定位;主輪框121在與連架軸111安裝口相對的另一側(cè)的相同位置加工有舵機安裝孔123，安裝孔123上側(cè)留有離合器定位孔124，主輪框121與兩個邊輪框122的邊緣留有減磨軸163安裝孔。
[0027]參照圖la、圖lb、圖2及圖5，所述輪體部分的傳動部分由第一齒輪軸131、第二齒輪軸132與主動輪133構(gòu)成;所述第一齒輪軸131與支撐架001中直流電機002相連;第二齒輪軸132安裝于連架軸111上的齒輪軸安裝孔中；所述主動輪133安裝于連架軸111不連接支撐架001的一側(cè)且能夠自由轉(zhuǎn)動，主動輪133上加工有內(nèi)齒輪135;第一齒輪軸131與第二齒輪軸132的齒輪A136嚙合，第二齒輪軸132的齒輪B137與主動輪133的內(nèi)齒輪嚙合;主動輪133軸心處留有離合器通孔，不連接連架軸111 一側(cè)留有離合器片安裝槽138，主動輪133外部表面上加工有用于增大主動輪133與履帶170摩擦力的凹槽134。
[0028]參照圖1 b、圖1 c、圖2a，所述輪體部分的展開部分由舵機141、主連桿142與兩根副連桿143組成;舵機141安裝于主輪框121上舵機安裝孔123處;主連桿中心軸144與舵機141動力輸出相連;兩根副連桿143分別一端連接邊輪框122，一端連接主連桿142。
[0029]參照圖2b，所述輪體部分的離合部分由第一離合器片151、第二離合器片152、離合軸153與離合器傳動軸154組成;第一離合器片151安裝于主動輪133離合器安裝槽138處，第二離合器片152安裝于連架軸111離合器安裝槽112處;離合軸153上帶有第一離合器片151和第二離合器片152，端部有離合器定位軸155，內(nèi)部有貫通的傳動螺紋;離合軸153中間部分與連架軸111中間孔配合，定位軸155與主輪框121上定位孔相連;離合器傳動軸154—側(cè)上加工有傳動螺紋;離合器傳動軸154上加工有螺紋的一側(cè)與離合軸153相連，無螺紋一側(cè)與舵機141動力輸出相連。
[0030]參照圖3，所述輪體部分的輔助部分包括張緊軸161、張緊彈簧162、減磨軸163、減磨輪164和張緊輪165，張緊軸161安裝于邊輪框122張緊軸槽中且壓于履帶170上;張緊彈簧162卡于邊輪框122與張緊輪165間;減磨軸163安裝于主輪框121與邊輪框122外側(cè)的槽內(nèi)；減磨輪164安裝于邊輪框122預(yù)留的安裝槽內(nèi)；減磨軸163與減磨輪164置于履帶170下，用于履帶170與輪框間的潤滑。
[0031]本實用新型的工作原理為:
[0032]舵機141驅(qū)動主連桿142與兩根副連桿143，使主輪框121與邊輪框122閉合形成輪狀，此時為輪式運動。當(dāng)呈輪式運動時，離合軸153與離合器片1151結(jié)合，從而使主動輪133鎖死，并與連架軸111松脫。履帶170由于被張緊且部分履帶170與主輪框121與邊輪框122外表面緊貼而與主輪框121與邊輪框122鎖死。運動時主動輪133驅(qū)動整個結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)輪式運動。
[0033]舵機141驅(qū)動主連桿142與兩根副連桿143，使邊輪框122展開至一定角度，此時為履帶式運動。當(dāng)呈履帶式運動時，離合軸153與離合器片2152結(jié)合，使主輪框121與連架軸111鎖死、與主動輪133松脫，履帶170隨主輪框121與邊輪框122張開，并被張緊輪165時刻張緊，展開的最后狀態(tài)為履帶170與主輪框121及邊輪框122接觸且均被可滾動的減磨軸163支撐并潤滑，并與主輪框121與邊輪框122可相對轉(zhuǎn)動。
[0034]舵機141驅(qū)動主連桿142與兩根副連桿143，使邊輪框122張開至一定角度，并由錐齒輪004驅(qū)動，旋轉(zhuǎn)至輪框開口朝向地面，此時為足式運動。足式時的動作全部由錐齒輪004控制。
【主權(quán)項】
1.輪履足互變式行進(jìn)裝置，其特征在于，由姿態(tài)調(diào)整部分和輪體部分組成，輪體部分由兩個可在輪履足之間相互轉(zhuǎn)換的履帶變形輪組成，分別裝設(shè)在姿態(tài)調(diào)整部分的兩端;輪體部分具體由支撐部分、框架部分、傳動部分、展開部分、離合部分、輔助部分與履帶七部份組成； 所述的姿態(tài)調(diào)整部分包括直流電機(002)，直流電機(002)安裝在支撐架(OOl)內(nèi)，支撐架(001)中心凹槽右側(cè)安裝有錐齒輪(004)，支撐架(001)的兩側(cè)連接輪體部分中的支撐部分的連架軸(111)，支撐架(001)的中心凹槽處連接機器人腿部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪履足互變式行進(jìn)裝置，其特征在于，所述輪體部分的支撐部分包括連架軸(111)，連架軸(111) 一端與所述支撐架(001)相連，另一端連接傳動部分的主動輪(133)，連架軸(111)與支撐架(001)不連接的一側(cè)加工有可安裝離合器片的離合器安裝槽(112)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪履足互變式行進(jìn)裝置，其特征在于，所述輪體部分的框架部分包括主輪框(121)與兩個邊輪框(122);主輪框(121)在其圓形外形的圓心處與連架軸(111)連接，并能夠繞連架軸(I 11)自由旋轉(zhuǎn);主輪框(I 21)與兩側(cè)的邊輪框(122)通過輪框邊緣處的軸孔進(jìn)行安裝與定位;主輪框(121)在與連架軸(111)安裝口相對的另一側(cè)的相同位置加工有舵機安裝孔(123)，安裝孔(123)上側(cè)留有離合器定位孔(124)，主輪框(121)與兩個邊輪框(122)的邊緣留有減磨軸(163)安裝孔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪履足互變式行進(jìn)裝置，其特征在于，所述輪體部分的傳動部分由第一齒輪軸(131)、第二齒輪軸(132)與主動輪(133)構(gòu)成;所述第一齒輪軸(131)與支撐架(001)中的直流電機(002)相連;第二齒輪軸(132)安裝于連架軸(111)上的齒輪軸安裝孔中；所述主動輪(133)安裝于連架軸(111)不連接支撐架(001)的一側(cè)且能夠自由轉(zhuǎn)動，主動輪(133)上加工有內(nèi)齒輪(135);第一齒輪軸(131)與第二齒輪軸(132)的齒輪A(136)嚙合，第二齒輪軸(132)的齒輪B(137)與主動輪(133)的內(nèi)齒輪嚙合;主動輪(133)軸心處留有離合器通孔，不連接連架軸(111) 一側(cè)留有離合器片安裝槽(138)，主動輪(133)外部表面上加工有用于增大主動輪(133)與履帶(170)摩擦力的凹槽(134)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪履足互變式行進(jìn)裝置，其特征在于，所述輪體部分的展開部分由舵機(141)、主連桿(142)與兩根副連桿(143)組成;舵機(141)安裝于主輪框(121)上的舵機安裝孔(I 23)處;主連桿中心軸(I 44)與舵機(I 41)動力輸出相連;兩根副連桿(I 43)分別一端連接邊輪框(122)，一端連接主連桿(142)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪履足互變式行進(jìn)裝置，其特征在于，所述輪體部分的離合部分由第一離合器片(151)、第二離合器片(152)、離合軸(153)與離合器傳動軸(154)組成;第一離合器片(151)安裝于主動輪(133)離合器安裝槽(138)處;第二離合器片(152)安裝于連架軸(111)離合器安裝槽(112)處;離合軸(153)上帶有第一離合器片(151)和第二離合器片(152)，端部有離合器定位軸(155)，內(nèi)部有貫通的傳動螺紋;離合軸(153)中間部分與連架軸(111)中間孔配合，定位軸(155)與主輪框(121)上的定位孔相連;離合器傳動軸(154)一側(cè)上加工有傳動螺紋;離合器傳動軸(154)上加工有螺紋的一側(cè)與離合軸(153)相連，無螺紋一側(cè)與舵機(141)動力輸出相連。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪履足互變式行進(jìn)裝置，其特征在于，所述輪體部分的輔助部分包括張緊軸(161)、張緊彈簧(162)、減磨軸(163)、減磨輪(164)和張緊輪(165)，張緊軸(161)安裝于邊輪框(122)張緊軸槽中且壓于履帶(170)上；張緊彈簧(162)卡于邊輪框(122)與張緊輪(165)間；減磨軸(163)安裝于主輪框(121)與邊輪框(122)外側(cè)的槽內(nèi)；減磨輪(164)安裝于邊輪框(122)預(yù)留的安裝槽內(nèi)；減磨軸(163)與減磨輪(164)置于履帶(170)下，用于履帶(170)與輪框間的潤滑。
【文檔編號】B62D57/02GK205499102SQ201620050562
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年1月19日
【發(fā)明人】張育林, 趙哲龍, 周利, 雷源源, 賈智年, 王晶
【申請人】西安交通大學(xué)