CN101708745A - 双直杆腿步行轮 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双直杆腿步行轮，属于仿生机械技术领域。该双直杆腿步行轮主要由机架、定轮、系杆、传动链、动轮、动轮曲柄、滑槽杆、弯头定位杆、定位销钉、短轴、定位曲柄、定位曲柄轴和主轴组成。当主轴带动系杆转动时，动轮与动轮曲柄带动滑槽杆运动，在定位销钉的约束下，滑槽杆产生跨步前进的动作。该双直杆腿步行轮结构简单，作为行走腿的两根直杆的长度不受限制，可由转动发动机带动产生连续快速步行行走动作。
Description
技术领域
本发明属于仿生机械技术领域，具体涉及一种可由转动发动机带动产生连续快速行走动作的双直杆腿步行轮。
背景技术：
由于越野时的高通过性能和对道路质量的低依存度方面的优越性，步行机的设计受到越来越广泛的注意，出现各种仿动物步行运动的机构。专利号ZL200510040830.8的中国专利提出利用二级半转机构构成的转动步行轮，用独特的行走机构实现动物步行运动效果。但是该专利的下转臂内设有传动装置，使得转动部分有比较大的质量，限制了行走速度的提高。而且由于结构特点，规定两个起步行作用的转杆的长度必须小于下转臂长度的1.4倍。在这个规定下，行走性能的优化必然受到一定的限制。本发明对此做出了改进，弃用了下转臂的方案，提出销钉滑槽杆方案，从而克服了前述专利的不足。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种可由转动发动机带动产生连续快速行走动作的双直杆腿步行轮。
本发明的双直杆腿步行轮主要由机架1两侧的定轮3与定轮17、系杆4与系杆15、传动链5与传动链16、动轮7与动轮21、动轮曲柄6与动轮曲柄8、滑槽杆9与滑槽杆12、弯头定位杆10与弯头定位杆19、定位销钉11与定位销钉18、短轴22与23、定位曲柄13与定位曲柄20和主轴2、定位曲柄轴14组成。定轮3与定轮17的半径相等，动轮7与动轮21的半径相等，系杆4、15分别在机架1的两侧与主轴2相连，定轮3、17固定在机架1的两侧，且与主轴2同轴，动轮7、21的轴分别安装在系杆4、15的端部，传动链5、16分别连结动轮7、21与定轮3、17，定轮3、17的半径是动轮7、21的半径的一半，动轮曲柄8、6分别与动轮7、21固连；滑槽杆9、12相互垂直，它们的中点通过转动副与动轮曲柄8、6连接；定位曲柄13、20的一端分别在机架1的两侧连接在定位曲柄轴14上，另一端通过短轴22、23与弯头定位杆10、19的中部连接；弯头定位杆10、19的一端与动轮7、21同轴，另一端的弯头端连接定位销钉11、18，定位销钉11、18可在滑槽杆9、12的滑槽中滑动。其中，系杆4、15与定位曲柄13、20的长度相等，主轴2到定位曲柄轴14的距离等于动轮曲柄轴8、6的长度，定位销钉11、18到动轮7、21的轴线距离与动轮曲柄8、6的长度相等。
当主轴2带动系杆4、15转动时，动轮7、21与动轮曲柄8、6带动滑槽杆9、12运动，在定位销钉11、18的约束下，滑槽杆9、12产生跨步前进的动作。
结合说明书附图说明本发明双直杆腿步行轮：两个系杆4、15的一端与主轴2相连且方向相同，两个定轮3、17固定在机架上，且与主轴2同轴，系杆4与系杆15的另一端分别连接动轮7与动轮21，传动链5连接定轮3与动轮7，传动链16连接定轮17与动轮21，与动轮7、动轮21固连的动轮曲柄8、动轮曲柄6分别与滑槽杆9、滑槽杆12的中点相连，动轮曲柄8与动轮曲柄6的方向相反；弯头定位杆10、弯头定位杆19分别活套在动轮7、动轮21的轴上，定位曲柄13、定位曲柄20的一端分别与定位曲柄轴14的两端相连且方向相同，定位曲柄13、定位曲柄20的另一端分别通过短轴22、23与弯头定位杆10、19的中部连接，在两个弯头定位杆10、19上分别安装定位销钉11、定位销钉18；定位销钉11与定位销钉18分别在滑槽杆9与滑槽杆12的滑槽中滑动。
由于两系杆4、15同向、两定位曲柄13、20同向，系杆4、系杆15、定位曲柄13、定位曲柄20的长度相等，所以两定位销钉11、18始终在同一直线上，两滑槽杆9、12在运动平面内的投影在定位销钉11、18处相交；又由于两动轮曲柄8、6反向，且定位销钉11、18到动轮7、21的轴线的距离与动轮曲柄8、6的长度相等，所以两滑槽杆9、12在运动平面内的投影互相垂直。
当主轴2带动系杆4、15转动时，动轮7、21在与定轮3、17连接的传动链5、16的作用下，产生转速为主轴2转速一半的转动；动轮曲柄8、6分别带动滑槽杆9、12运动；在定位销钉11、18的约束下，相互垂直的滑槽杆9、12依次产生向前跨步、向后蹬腿、抬腿离地等周而复始的步行前进动作。
本发明的优点是：一、作为步行腿的滑槽杆的长度不受限制，可以进行范围广泛的优化设计，以取得最佳行走效果。二、销钉滑槽的结构比较简洁、有较小的质量与转动惯量，便于提高行走的速度。三、两直杆腿围绕主轴转动前进，具有轮式机构的特点，便于在步行车辆上的应用。
附图说明：
图1是本发明双直杆腿步行轮的结构示意图。
图2是本发明双直杆腿步行轮的侧视结构示意图。
图中：1：机架，2：主轴，3：定轮一，4：系杆一，5：传动链一，6：动轮曲柄一，7：动轮一，8：动轮曲柄二，9：滑槽杆一，10：弯头定位杆一，11：定位销钉一，12：滑槽杆二，13：定位曲柄一，14：定位曲柄轴，15：系杆二，16：传动链二，17：定轮二，18：定位销钉二，19：弯头定位杆二，20：定位曲柄二，21：动轮二，22：短轴一，23：短轴二。
具体实施方式：
如图1所示，本发明双直杆腿步行轮主要由机架1两侧的定轮3与定轮17、系杆4与系杆15、传动链5与传动链16、动轮7与动轮21、动轮曲柄6与动轮曲柄8、滑槽杆9与滑槽杆12、弯头定位杆10与弯头定位杆19、定位销钉11与定位销钉18、短轴22与短轴23、定位曲柄12与定位曲柄20和主轴2与定位曲柄轴14组成。图2给出了一种具体的实施方案：主轴2和定位曲柄轴14通过轴承安装在机架1上，两个定轮3、17与主轴2同轴，分别固连在机架1的两侧。主轴2穿过同轴的定轮3、17与两个系杆4、15固连，安装时要求这两个系杆同向。动轮7、21的轴分别安装在系杆4、15的端部，传动链5、16分别连结动轮7、21与定轮3、17。动轮曲柄8、6分别与动轮7、21的轴固连，但安装时必须使两个动轮曲柄8、6方向相反，动轮曲柄8、6随动轮7、21一起运动，动轮曲柄8、6的端部分别通过转动副连接在两个滑槽杆9、12的中点。定位曲柄13、20分别在机架1的两侧连接在定位曲柄轴14上，安装时要求两个定位曲柄13、20方向相同，定位曲柄13、20的另一端通过短轴22、23分别与弯头定位杆10、19相连。弯头定位杆10、19的下端分别活套在动轮7、21的轴上，弯头定位杆10、19的另一端分别安装定位销钉11、18，定位销钉11、18与短轴22、23同轴，定位销钉11、18可分别在滑槽杆9、12外侧的滑槽内滑动。要求定位曲柄13、20的长度与系杆4、15的长度相等，主轴2到定位曲柄轴14的距离等于动轮曲柄轴8、6的长度，短轴22、23分别到动轮7、21的轴线的距离等于动轮曲柄8、6的长度。这样安装好的机构中，两个滑槽杆9、12是相互垂直的，而且它们在运动平面上的投影在定位销钉11、18处相交。
发动机驱动主轴2转动，主轴2使系杆4、15转动，并带动动轮7、21运动，同时动轮7、21受到与定轮3、17连接的传动链5、16的作用，使动轮曲柄8、6产生具有不对称转动特点的平面运动。动轮曲柄8、6分别带动滑槽杆9、12运动，同时在定位销钉11、18的限制下，滑槽杆9、12产生所需要的运动：当两个动轮曲柄8、6处于水平位置时，两个滑槽杆9、12同时与地面接触，似两脚着地，参见附图。此时滑槽杆9为前腿，滑槽杆12为后腿；主轴2继续转动时，作为后腿的滑槽杆12将逐渐抬起离地，而作为前腿的滑槽杆9向后蹬地推动机构前进；当两个动轮曲柄8、6转到铅直位置时，与铅直向下的动轮曲柄8相连的滑槽杆9处于铅直着地的状态，而与铅直向上的动轮曲柄6相连的滑槽杆12处于在主轴2正上方的水平位置。主轴2继续转动时，滑槽杆12渐渐放下，在前方与地面接触，完成一个跨步动作。
Claims (1)
1.一种双直杆腿步行轮，其特征在于：该步行轮由机架(1)、定轮一(3)与定轮二(17)、系杆一(4)与系杆二(15)、传动链一(5)与传动链二(16)、动轮一(7)与动轮二(21)、动轮曲柄一(6)与动轮曲柄二(8)、滑槽杆一(9)与滑槽杆二(12)、弯头定位杆一(10)与弯头定位杆二(19)、定位销钉一(11)与定位销钉二(18)、短轴一(22)与短轴二(23)、定位曲柄一(13)与定位曲柄二(20)和主轴(2)、定位曲柄轴(14)组成；系杆一(4)、系杆二(15)分别在机架(1)的两侧与主轴(2)相连，半径相同的定轮一(3)和定轮二(17)分别固定在机架(1)的两侧，且与主轴(2)同轴，动轮一(7)、动轮二(21)的轴分别安装在系杆一(4)、系杆二(15)的端部；传动链一(5)连结动轮一(7)与定轮一(3)，传动链二(16)连结动轮二(21)与定轮二(17)，定轮一(3)、定轮二(17)的半径是动轮一(7)、动轮二(21)的半径的一半，动轮曲柄一(8)、动轮曲柄二(6)分别与动轮一(7)、动轮二(21)固连；滑槽杆一(9)、滑槽杆二(12)相互垂直，它们的中点与动轮曲柄一(8)、动轮曲柄二(6)连接；定位曲柄一(13)、定位曲柄二(20)的一端分别在机架(1)的两侧连接在定位曲柄轴(14)上，另一端通过短轴一(22)、短轴二(23)分别与弯头定位杆一(10)、弯头定位杆二(19)的中部连接；弯头定位杆一(10)、弯头定位杆二(19)的一端与动轮一(7)、动轮二(21)同轴，另一弯头端分别连接定位销钉一(11)与定位销钉二(18)；定位销钉一(11)、定位销钉二(18)分别在滑槽杆一(9)、滑槽杆二(12)的滑槽中滑动；其中，系杆一(4)、系杆二(15)、定位曲柄一(13)、定位曲柄二(20)的长度相等，主轴(2)到定位曲柄轴(14)的距离等于动轮曲柄轴一(6)及动轮曲柄轴二(8)的长度，定位销钉一(11)、定位销钉二(18)到动轮一(7)、动轮二(21)的轴线的距离与动轮曲柄一(6)及动轮曲柄二(8)的长度相等。
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