CN112353578B - 一种单自由度可折叠变形轮机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单自由度可折叠变形轮机构，由第一至第六折叠面这六个折叠面、电机构成，所述第一折叠面由上支撑杆、圆心盘和下镂空扇形支撑杆共同组成一个整体，下镂空扇形支撑杆的扇形夹角为90°；第二折叠面为90°扇形夹角的镂空扇形结构；第三折叠面至第六折叠面这四个折叠面结构尺寸完全相同，均为45°扇形夹角的镂空扇形结构，其中，六个折叠面均是由转动副连接，其中，第一和二折叠面之间上表面边线位置由电机连接；第二和三折叠面之间转动副位置位于两个折叠面的上表面边线，第六和第一折叠面转动副位置位于两个折叠面的上表面边线，其他转动副上下交替布置。本发明能够实现更大的折叠比例，进一步提高越障能力。

Description

一种单自由度可折叠变形轮机构
技术领域
本发明涉及一种单自由度可折叠变形轮机构。
背景技术
目前常见的变形轮机构通常是采用轮体变形后改变轮径的大小来提升越障能力，但是该方式往往会需要较大的变形驱动力矩。
中国专利申请201910665957.0公开了一种可折叠变形轮机构，可折叠变形轮机构由第一折叠面、第二折叠面、第三折叠面、第四折叠面、电机组成，通过电机的正转和反转控制轮体的折叠和展开。在展开时为圆轮模式，能够具有轮式的平稳性，在折叠时为异形模式，具有更强的越障性能。
上述变形轮机构能够以较小的变形力矩实现轮体的变形，但是轮体折叠后受下镂空扇形结构120度夹角的尺寸限制，使得越障能力受限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单自由度可折叠变形轮机构，其能够实现更大的折叠比例，以进一步提高越障能力。
为此，本发明提供了一种单自由度可折叠变形轮机构，其特征在于，由第一折叠面、第二折叠面、第三折叠面、第四折叠面、第五折叠面、第六折叠面、电机构成，所述第一折叠面由上支撑杆、圆心盘和下镂空扇形支撑杆共同组成一个整体，下镂空扇形支撑杆的扇形夹角为90°，上支撑杆与下镂空扇形支撑杆两侧面周向夹角均为135°，上支撑杆和圆心盘的厚度均为第一设定值a，下镂空扇形支撑杆一侧厚度为第二设定值a+b，另一侧厚度为第三设定值3a+b；第二折叠面为90°扇形夹角的镂空扇形结构，其一侧厚度为第四设定值b；另一侧厚度为第五设定值3b；第三折叠面至第六折叠面这四个折叠面结构尺寸完全相同，均为45°扇形夹角的镂空扇形结构，厚度均为第四设定值b，其中，六个折叠面均是由转动副连接，其中，第一和二折叠面之间上表面边线位置由电机连接；第二和三折叠面之间转动副位置位于两个折叠面的上表面边线，第三和四折叠面之间、转动副位置位于两个折叠面的下表面边线；第四和五折叠面转动副位置位于两个折叠面的上表面边线，第五、六折叠面转动副位置位于两个折叠面的下表面边线，第六和第一折叠面转动副位置位于两个折叠面的上表面边线。
进一步地，上述上支撑杆、圆心盘和下镂空扇形支撑杆三者的下表面共面，所述上支撑杆和圆心盘二者的上表面共面。
进一步地，上述上支撑杆的径向长度与下镂空扇形支撑杆的侧边等长。
进一步地，上述第一至第六折叠面的上表面配置为：除了第一和第二折叠面的相邻侧边以外其他部分共面，该相邻侧边高出共面的厚度为第五设定值和第四设定值之差。
进一步地，上述电机为关节电机，其他各转动副由合页构成。
本发明可以进通过一个电机即可实现轮体的折叠变形，由圆轮模式切换至异形轮模式从而提高机构的越障性能，而且使用较小的驱动力矩实现轮体的折叠变形。另外能够实现更大的折叠比例，进一步提高越障能力。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明的单自由度可折叠变形轮机构的立体结构示意图一；
图2是根据本发明的单自由度可折叠变形轮机构的立体结构示意图二；
图3是根据本发明的单自由度可折叠变形轮机构的第一折叠面的立体结构示意图；
图4是根据本发明的单自由度可折叠变形轮机构的第二折叠面的立体结构示意图；
图5是根据本发明的单自由度可折叠变形轮机构的第三折叠面的立体结构示意图；
图6是根据本发明的单自由度可折叠变形轮机构的折叠状态图；以及
图7a和图7b是现有方案与本发明的越障能力对比图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1至图6示出了根据本发明的实施例。
结合参照图1至图5，本发明的单自由度可折叠变形轮机构由第一折叠面1、第二折叠面2、第三折叠面3、第四折叠面4、第五折叠面5、第六折叠面6、电机7组成。
第一折叠面1由上支撑杆11、下镂空扇形支撑杆12和圆心盘13共同组成一个整体，其中上支撑杆11和下镂空扇形支撑杆12共底面，上支撑杆11与下镂空扇形支撑杆12的侧边等长，上支撑杆11与下镂空扇形支撑杆12侧面夹角为135度，下镂空扇形支撑杆12的扇形夹角为90度，上支撑杆厚度为a，下镂空扇形支撑杆一侧厚度为(a+b)，另一侧厚度为(3a+b)。
第二折叠面2为90度扇形夹角的镂空扇形结构，其一侧厚度为b；另一侧厚度为3b。
第三、四、五、六折叠面结构尺寸完全相同，均为45度扇形夹角的镂空扇形结构，厚度均为b。
各构件的连接方式如下：
六个折叠面均是由转动副连接，第一、二折叠面之间上表面边线位置由电机连接；第二、三折叠面之间设置转动副8，该转动副位置位于两个折叠面的上表面边线，第三、四折叠面之间设置转动副9，该转动副位置位于两个折叠面的下表面边线；第四、五折叠面转动副位置位于两个折叠面的上表面边线；第五、六折叠面转动副位置位于两个折叠面的下表面边线。
在一实施例中，电机7优选为关节电机，其他转动副由合页构成。
本单自由度可折叠变形机构的使用方式如下：
可折叠变形轮机构可以实现轮体的折叠和展开动作。
当电机7运行时，可驱动折叠变形轮机构变形。图6示出了可折叠变形轮机的折叠状态。
如图7所示，现有折叠轮的越障高度H1为1.732r(r为轮半径)，本发明折叠轮的越障高度H2为1.848r。与现有可折叠变形轮机构相比，第一折叠面的扇形夹角减少至90°，其变形能力提高，能够实现更大的折叠比例。
本发明的有益效果如下：
1、本发明可以进通过一个电机即可实现轮体的折叠变形，由圆轮模式切换至异形轮模式从而提高机构的越障性能；
2、本发明可以使用较小的驱动力矩实现轮体的折叠变形。
3、本发明中能够实现更大的折叠比例，进一步提高越障能力。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种单自由度可折叠变形轮机构，其特征在于，由第一折叠面、第二折叠面、第三折叠面、第四折叠面、第五折叠面、第六折叠面、电机构成，
所述第一折叠面由上支撑杆、圆心盘和下镂空扇形支撑杆共同组成一个整体，下镂空扇形支撑杆的扇形夹角为90°，上支撑杆与下镂空扇形支撑杆两侧面周向夹角均为135°，上支撑杆和圆心盘的厚度均为第一设定值a，下镂空扇形支撑杆一侧厚度为第二设定值a+b，另一侧厚度为第三设定值3a+b；
第二折叠面为90°扇形夹角的镂空扇形结构，其一侧厚度为第四设定值b；另一侧厚度为第五设定值3b；
第三折叠面至第六折叠面这四个折叠面结构尺寸完全相同，均为45°扇形夹角的镂空扇形结构，厚度均为第四设定值b，
其中，六个折叠面均是由转动副连接，其中，第一和二折叠面之间上表面边线位置由电机连接；第二和三折叠面之间转动副位置位于两个折叠面的上表面边线，第三和四折叠面之间转动副位置位于两个折叠面的下表面边线；第四和五折叠面转动副位置位于两个折叠面的上表面边线，第五、六折叠面转动副位置位于两个折叠面的下表面边线，第六和第一折叠面转动副位置位于两个折叠面的上表面边线。
2.根据权利要求1所述的单自由度可折叠变形轮机构，其特征在于，所述上支撑杆、圆心盘和下镂空扇形支撑杆三者的下表面共面，所述上支撑杆和圆心盘二者的上表面共面。
3.根据权利要求1所述的单自由度可折叠变形轮机构，其特征在于，所述上支撑杆的径向长度与下镂空扇形支撑杆的侧边等长。
4.根据权利要求1所述的单自由度可折叠变形轮机构，其特征在于，第一至第六折叠面的上表面配置为：除了第一和第二折叠面的相邻侧边以外其他部分共面，该相邻侧边高出共面的厚度为第五设定值和第四设定值之差。
5.根据权利要求1所述的单自由度可折叠变形轮机构，其特征在于，所述电机为关节电机，其他各转动副由合页构成。
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