CN104442191A - 双偏心圆可变偏心距越障轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双偏心圆可变偏心距越障轮，包括内轮、外轮和用于带动内轮转动的动力轴，所述动力轴偏心的设置在内轮上，所述内轮可相对外轮转动并且偏心的设置于外轮中，所述内、外轮之间还设置有防止轴向窜动的限位机构和可使内、外轮同步转动的同步机构。本发明的越障轮即能做偏心轮使用，又可做普通圆心轮使用，能够实现偏心轮和普通的圆心轮之间自由切换。因此，能兼顾在规整地形系统功耗的平稳性和行走的高效性、在非规整地形下的越障能力强、控制简单、效率高、低能耗、应用范围广，可供移动机器人、越障车等需要在非平整地面和平整地面行走的移动设备使用。

Description

双偏心圆可变偏心距越障轮

技术领域

本发明属于越障机器人领域，具体涉及一种越障轮。

背景技术

随着我国核能工业、探险救援、军事侦察、消防排爆、航天航空等众多领域的快速发展，迫切需要一种既能在平坦地面自由行走，又能在野外环境和复杂地形(如地震废墟、矿难现场)中自由行走和越障的移动机器人。现有移动机器人的行走机构大致可分为：轮式、履带式、多足式、混合式(如轮腿混合式、轮履混合式)和特殊形式(如多边形翻滚式、蛇形滑动式)。其中，多足式和特殊形式大多属于仿生类行走机构，具有很强的越障能力和地形适应性，但这两类行走机构的机械结构复杂、控制难度大、机动性相对较差，目前正处于研究与开发应用的初级阶段。履带经过一百多年的发展已经被证明是一种能适应复杂地形和恶劣环境的行走机构，不过它的缺点也很明显：笨重、需要大功率驱动器，因此，对于便携式或对功率有严格限制的移动机器人来说履带并不合适。轮子早在三千多年前就已经出现，被认为是能量转换效率最高的行走机构，轮子具有轻便简洁、高速度、高效率和控制简单等优势使得它经久不衰，近年来出现的万用拖轮(三角轮)、各种越障轮以及轮子与其它形式混合的行走机构使得轮子开始脱离硬质平坦地面而走进复杂地形。

但是，圆轮在非规整地面的越障和通过能力低；一般的轮子都是将动力轴固定在圆心，其只能越过小于半径的障碍物，使得其在非规整地面的越障和通过能力非常低，因此，圆轮具有越障能力低、应用范围窄等缺点。

其次，偏心轮在规整地面的行走效率低；偏心轮可以越过大于其半径的障碍物，但是，其在平整地面的行走效率低，平稳性不够好。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种双偏心圆可变偏心距越障轮，以克服现有技术的上述缺陷，即能兼顾在规整地形系统功耗的平稳性和行走的高效性、在非规整地形下的越障能力强、控制简单、效率高、低能耗、应用范围广，可供移动机器人、越障车等需要在非平整地面和平整地面行走的移动设备使用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种双偏心圆可变偏心距越障轮，包括内轮、外轮和用于带动内轮转动的动力轴，所述动力轴偏心的设置在内轮上，所述内轮可相对外轮转动并且偏心的设置于外轮中，所述内、外轮之间还设置有防止轴向窜动的限位机构和可使内、外轮同步转动的同步机构。

进一步，所述防止内、外轮轴向窜动的限位机构为固定设置在内轮两侧的挡杆。

进一步，所述同步机构包括挡杆和设置在外轮上用于阻碍挡杆转动的挡块。

进一步，所述挡杆设置在内轮直径上，所述挡块设置在挡杆两端的不同侧面上。

进一步，所述动力轴设置在内轮的边缘部位并可随内轮转动到外轮的圆心处。

进一步，所述内、外轮之间设置的同步机构包括设置在内轮或者外轮上的抱闸装置。

进一步，所述内、外轮之间防止轴向窜动的限位机构为设置在内轮两侧或者外轮两侧的挡板。

本发明的有益效果是：本发明的越障轮即能做偏心轮使用，又可做普通圆心轮使用，能够实现偏心轮和普通的圆心轮之间自由切换。因此，能兼顾在规整地形系统功耗的平稳性和行走的高效性、在非规整地形下的越障能力强、控制简单、效率高、低能耗、应用范围广，可供移动机器人、越障车等需要在非平整地面和平整地面行走的移动设备使用。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明实施一作为偏心轮的示意图；

图2为本发明实施一作为圆轮的示意图；

图3为本发明实施二的结构示意图；

图4为本发明内、外轮之间防止轴向窜动的一种限位形式示意图；

图5为本发明内、外轮之间防止轴向窜动的另一种限位形式示意图；

图中，1、内轮，2、外轮，3、动力轴，4-1、挡块，4-2、抱闸装置，5、档杆。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

实施例一：

如图1和2所示，一种双偏心圆可变偏心距越障轮，包括内轮1、外轮2和用于带动内轮转动的动力轴3，所述动力轴3偏心的设置在内轮1上，所述内轮可相对外轮转动并且偏心的设置于外轮中，所述内、外轮之间还设置有防止轴向窜动的限位机构和可使内、外轮同步转动的同步机构。

本实施例中，所述防止内、外轮轴向窜动的限位机构为固定设置在内轮两侧的挡杆5；所述同步机构包括挡杆5和设置在外轮上用于阻碍挡杆转动的挡块4-1，所述挡杆5设置在内轮直径上，所述挡块4-1设置在挡杆两端的不同侧面上；所述动力轴3设置在内轮的边缘部位并可随内轮转动到外轮的圆心处。

本实施例中，内轮1、外轮2均为圆轮，内轮随动力轴一起转动，作为同步机构的档杆和挡块用于限制内轮的转动，在内轮转动180度后，利用挡块4-1挡住挡杆5从而使得内轮和外轮一起同步转动，此操作可以实现偏心轮与普通圆轮之间的切换。

本实施例的越障轮既可做偏心轮使用，又可作圆心轮使用。当移动机器人或者越障车在平坦地面运动时，该越障轮当做普通圆轮使用，普通圆轮的动力轴位于圆心，行走无起伏，效率高。在非平坦地面运动时，该越障轮可做偏心轮使用，偏心轮的动力轴偏离圆心，越障能力强。并且，本发明中的越障轮可以在偏心和圆心中自由切换。

实施例二：

如图3所示，一种双偏心圆可变偏心距越障轮，包括内轮1、外轮2和用于带动内轮转动的动力轴3，所述动力轴3偏心的设置在内轮1上，所述内轮可相对外轮转动并且偏心的设置于外轮中，所述内、外轮之间还设置有防止轴向窜动的限位机构和可使内、外轮同步转动的同步机构。

本实施例中，所述防止内、外轮轴向窜动的限位机构为固定设置在内轮两侧的挡杆5；所述同步机构包括设置外轮上的抱闸片4-2，所述挡杆5设置在内轮直径上，所述动力轴3设置在内轮的边缘部位并可随内轮转动到外轮的圆心处。

本实施例中，内轮1、外轮2均为圆轮，内轮1随动力轴3一起转动，当动力轴3转到任意指定位置时，可以利用抱闸4-2锁死内轮，此时内轮相对于外轮无任何异动，内圆将带动外圆一起转动，从而使得该发明实现变偏心距的功能，偏心距的范围为[0，R)，其中R为外轮2的半径。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种双偏心圆可变偏心距越障轮，其特征在于：包括内轮、外轮和用于带动内轮转动的动力轴，所述动力轴偏心的设置在内轮上，所述内轮可相对外轮转动并且偏心的设置于外轮中，所述内、外轮之间还设置有防止轴向窜动的限位机构和可使内、外轮同步转动的同步机构。

2.根据权利要求1所述的双偏心圆可变偏心距越障轮，其特征在于：所述防止内、外轮轴向窜动的限位机构为固定设置在内轮两侧的挡杆。

3.根据权利要求2所述的双偏心圆可变偏心距越障轮，其特征在于：所述同步机构包括挡杆和设置在外轮上用于阻碍挡杆转动的挡块。

4.根据权利要求3所述的双偏心圆可变偏心距越障轮，其特征在于：所述挡杆设置在内轮直径上，所述挡块设置在挡杆两端的不同侧面上。

5.根据权利要求1所述的双偏心圆可变偏心距越障轮，其特征在于：所述动力轴设置在内轮的边缘部位并可随内轮转动到外轮的圆心处。

6.根据权利要求1所述的双偏心圆可变偏心距越障轮，其特征在于：所述内、外轮之间设置的同步机构包括设置在内轮或者外轮上的抱闸装置。

7.根据权利要求1所述的双偏心圆可变偏心距越障轮，其特征在于：所述内、外轮之间防止轴向窜动的限位机构为设置在内轮两侧或者外轮两侧的挡板。