CN112606625A - 一种基于四杆机构的变形轮 - Google Patents

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Abstract

一种基于四杆机构的变形轮，该机构以平面四杆机构为基础，由弧形杆1(1)、弧形杆2(2)、弧形杆3(3)、直径杆(4)、旋转导电滑环(5)、电机(6)构成，通过控制驱动电机的旋转角度来实现变形模式和普通模式的切换。该机构结构简单，易于制造加工。在民用领域，为中小学提供认识变形轮的机会，可用于制作玩具、教学教具；在军事领域，可为特种车辆及机器人提供越障解决方案。

Description

一种基于四杆机构的变形轮
技术领域
本发明涉及一种基于四杆机构的变形轮，具体涉及一种以平面四杆机构为基础的，通过控制驱动电机的旋转角度来实现变形模式和普通模式的切换。
背景技术
在地面移动装置中，拥有变形越障模式和圆轮模式的变形轮拥有着越障和快速行驶的能力，在特种机器人中逐渐被应用。
中国专利CN105774394A公开了“具有变形轮的移动机器人”，包括车体及用于承载车体移动的变形轮，提高了路面通过能力。
中国专利CN201712415U公开了“多路况行走变形轮”，通过定位销调整变形。
发明内容
本发明要解决的技术问题：通过驱动电机调整变形轮，使其在变形越障模式和圆轮滚动模式之间进行切换，从而使机器人具有很好的越障能力和快速移动能力。
一种基于四杆机构的变形轮包括：弧形杆1、弧形杆2、弧形杆3、直径杆、旋转导电滑环、电机；
构成机构的零件结构：
所述的弧形杆1为截面为矩形的弧形杆件，杆件上设有D形通孔和圆形通孔，一圆形通孔设置在杆件一端点处，D形通孔设置在杆件内部，两孔所对圆心角为60°；
所述的弧形杆2为截面为矩形的弧形杆件，圆弧曲率、截面大小与弧形杆1相同，并在两端设置有圆形通孔，两孔所对圆心角为60°；
所述的弧形杆3为截面为矩形的弧形杆件，圆弧曲率、截面大小与弧形杆1相同，杆件上设有两个圆形通孔，一圆形通孔设置在杆件一端点处，另一圆形通孔设置在杆件内部，两孔所对圆心角为60°；整个弧形杆3所对圆心角小于弧形杆1所对圆心角；
所述的直径杆主体为一直杆，两端设置有圆形通孔，两孔距离为弧形杆1圆弧所在圆的直径长度，杆件中间处设置有圆柱轴来驱动此变形轮转动，其轴线方向与两端通孔轴线方向相同；
所述的旋转导电滑环安装在直径杆上的圆柱轴上，为电机提供电信号；
所述的电机为D形轴电机，D形轴安装在弧形杆1上的D形通孔中，电机外壳安装在直径杆的一圆形通孔中，均为过盈配合；
构成机构的零件连接方式：
电机的机身安装在直径杆的一圆形通孔中，为过盈配合，电机输出轴方向与圆柱轴的方向相反，D形输出轴安装在弧形杆1的D形孔中，圆弧所在圆圆心要在圆柱轴一侧；弧形杆2的一圆形通孔与弧形杆1的圆形通孔通过轴形成转动连接，圆弧所在圆圆心要在圆柱轴一侧；弧形杆1安装在弧形杆2和直径杆之间；弧形杆3的端点圆形通孔与弧形杆2的另一圆形通孔通过轴形成转动连接，弧形杆3另一圆形通孔与直径杆的另一圆形通孔通过轴形成转动连接，圆弧所在圆圆心要在圆柱轴一侧，弧形杆3安装在弧形杆2和直径杆之间；旋转导电滑环安装在圆柱轴上；各连接轴不能超过两端连接零件表面。
弧形杆1、弧形杆2、弧形杆3的圆弧曲率、截面尺寸相同，两孔所对圆心角均为60°。
弧形杆1弧长大于弧形杆3。
弧形杆1、弧形杆2、弧形杆3能够围成整圆。
本发明的有益效果：本发明所述的一种基于四杆机构的变形轮，通过控制电机角度实现变形，该机构结构简单，易于制造加工。在民用领域，为中小学提供认识变形轮的机会，可用于制作玩具、教学教具；在军事领域，可为特种车辆及机器人提供越障解决方案。
附图说明
图1一种基于四杆机构的变形轮装配原理图
图2弧形杆1结构图
图3弧形杆2结构图
图4弧形杆3结构图
图5直径杆结构图
图6圆轮模式
图7变形后的越障模式
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种基于四杆机构的变形轮，包括：弧形杆1(1)、弧形杆2(2)、弧形杆3(3)、直径杆(4)、旋转导电滑环(5)、电机(6)。
如图2所示，弧形杆1(1)为截面为矩形的弧形杆件，杆件上设有D形通孔(1-1)和圆形通孔(1-2)，圆形通孔(1-2)设置在杆件一端点处，D形通孔(1-1)设置在杆件内部，两孔所对圆心角为60°；
如图3所示，弧形杆2(2)为截面为矩形的弧形杆件，圆弧曲率、截面大小与弧形杆1(1)相同，并在两端设置有圆形通孔(2-1)和圆形通孔(2-2)，两孔所对圆心角为60°；
如图4所示，弧形杆3(3)为截面为矩形的弧形杆件，圆弧曲率、截面大小与弧形杆1(1)相同，杆件上设有圆形通孔(3-1)和圆形通孔(3-2)，圆形通孔(3-1)设置在杆件一端点处，圆形通孔(3-2)设置在杆件内部，两孔所对圆心角为60°；整个弧形杆3(3)所对圆心角小于弧形杆1(1)所对圆心角；
如图5所示，直径杆(4)主体为一直杆，两端设置有圆形通孔(4-1)和圆形通孔(4-3)，两孔距离为弧形杆1(1)圆弧所在圆的直径长度，杆件中间处设置有圆柱轴(4-2)来驱动此变形轮转动，其轴线方向与两端通孔轴线方向相同；
如图1所示，电机(6)的机身安装在直径杆(4)的圆形通孔(4-1)中，为过盈配合，电机输出轴方向与圆柱轴(4-2)的方向相反，D形输出轴安装在弧形杆1(1)的D形孔(1-1)中，圆弧所在圆圆心要在圆柱轴(4-2)一侧；弧形杆2(2)的圆形通孔(2-2)与弧形杆1(1)的圆形通孔(1-2)通过轴形成转动连接，圆弧所在圆圆心要在圆柱轴(4-2)一侧；弧形杆1(1)安装在弧形杆2(2)和直径杆(4)之间；弧形杆3(3)的圆形通孔(3-1)与弧形杆2(2)的圆形通孔(2-1)通过轴形成转动连接，圆形通孔(3-2)与直径杆(4)的圆形通孔(4-3)通过轴形成转动连接，圆弧所在圆圆心要在圆柱轴(4-2)一侧，弧形杆3(3)安装在弧形杆2(2)和直径杆(4)之间；旋转导电滑环(5)安装在圆柱轴(4-2)上；各连接轴不能超过两端连接零件表面。
具体的使用方法：
一种基于四杆机构的变形轮能够实现圆轮滚动模式和变形越障模式的切换。
如图6所示，为变形轮的圆轮模式，控制变形的电机6保持角度不改变，整个轮子在旋转过程中呈圆形，可以高速滚动，圆柱轴要与驱动相连，来驱动整个变形轮的旋转。
如图7所示，为变形后的越障模式，控制变形的电机6通过旋转，将整个机构变形为图中形状，此时，通过驱动变形轮转动，就能实现越障功能。

Claims (4)

1.一种基于四杆机构的变形轮，其特征在于：一种基于四杆机构的变形轮为单闭链机构，包括：弧形杆1(1)、弧形杆2(2)、弧形杆3(3)、直径杆(4)、旋转导电滑环(5)、电机(6)；
所述的弧形杆1(1)为截面为矩形的弧形杆件，杆件上设有D形通孔(1-1)和圆形通孔(1-2)，圆形通孔(1-2)设置在杆件一端点处，D形通孔(1-1)设置在杆件内部，两孔所对圆心角为60°；
所述的弧形杆2(2)为截面为矩形的弧形杆件，圆弧曲率、截面大小与弧形杆1(1)相同，并在两端设置有圆形通孔(2-1)和圆形通孔(2-2)，两孔所对圆心角为60°；
所述的弧形杆3(3)为截面为矩形的弧形杆件，圆弧曲率、截面大小与弧形杆1(1)相同，杆件上设有圆形通孔(3-1)和圆形通孔(3-2)，圆形通孔(3-1)设置在杆件一端点处，圆形通孔(3-2)设置在杆件内部，两孔所对圆心角为60°；整个弧形杆3(3)所对圆心角小于弧形杆1(1)所对圆心角；
所述的直径杆(4)主体为一直杆，两端设置有圆形通孔(4-1)和圆形通孔(4-3)，两孔距离为弧形杆1(1)圆弧所在圆的直径长度，杆件中间处设置有圆柱轴(4-2)来驱动此变形轮转动，其轴线方向与两端通孔轴线方向相同；
所述的旋转导电滑环(5)安装在直径杆(4)上的圆柱轴(4-2)上，为电机(6)提供电信号；
所述的电机(6)为D形轴电机，D形轴安装在弧形杆1(1)上的D形通孔(1-1)中，电机外壳安装在直径杆(4)的圆形通孔(4-1)中，均为过盈配合；
电机(6)的机身安装在直径杆(4)的圆形通孔(4-1)中，为过盈配合，电机输出轴方向与圆柱轴(4-2)的方向相反，D形输出轴安装在弧形杆1(1)的D形孔(1-1)中，圆弧所在圆圆心要在圆柱轴(4-2)一侧；弧形杆2(2)的圆形通孔(2-2)与弧形杆1(1)的圆形通孔(1-2)通过轴形成转动连接，圆弧所在圆圆心要在圆柱轴(4-2)一侧；弧形杆1(1)安装在弧形杆2(2)和直径杆(4)之间；弧形杆3(3)的圆形通孔(3-1)与弧形杆2(2)的圆形通孔(2-1)通过轴形成转动连接，圆形通孔(3-2)与直径杆(4)的圆形通孔(4-3)通过轴形成转动连接，圆弧所在圆圆心要在圆柱轴(4-2)一侧，弧形杆3(3)安装在弧形杆2(2)和直径杆(4)之间；旋转导电滑环(5)安装在圆柱轴(4-2)上；各连接轴不能超过两端连接零件表面。
2.如权利1所述的一种基于四杆机构的变形轮，其特征在于：弧形杆1(1)、弧形杆2(2)、弧形杆3(3)的圆弧曲率、截面尺寸相同，两孔所对圆心角均为60°。
3.如权利1所述的一种基于四杆机构的变形轮，其特征在于：弧形杆1(1)弧长大于弧形杆3(3)。
4.如权利1所述的一种基于四杆机构的变形轮，其特征在于：弧形杆1(1)、弧形杆2(2)、弧形杆3(3)能够围成整圆。
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Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02256479A (ja) * 1989-03-27 1990-10-17 Toshiba Corp 車輪および走行ロボット
CN1262186A (zh) * 1999-01-28 2000-08-09 孙继华 变形车轮
CN201712415U (zh) * 2010-07-14 2011-01-19 张毅 多路况行走变形轮
CN103395340A (zh) * 2013-08-19 2013-11-20 侯绪奎 爬楼车轮
CN103407327A (zh) * 2013-08-19 2013-11-27 北京交通大学 一种单自由度变形车轮
CN105774394A (zh) * 2016-04-08 2016-07-20 重庆大学 具有变形轮的移动机器人
CN107415574A (zh) * 2016-05-24 2017-12-01 林伯刚 变形轮胎
CN108001553A (zh) * 2017-11-20 2018-05-08 北京交通大学 单动力双步态爬行六杆机构
CN109017141A (zh) * 2018-08-07 2018-12-18 邱凤华 一种基于直线发电机的能源回收车轮
CN209581021U (zh) * 2019-02-22 2019-11-05 中国石油大学(华东) 自适应可变车轮
CN110774826A (zh) * 2019-11-08 2020-02-11 腾讯科技（深圳）有限公司 一种变形轮及具有变形轮的电子设备
CN110920770A (zh) * 2019-12-12 2020-03-27 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 一种宽度可控的机器人c型腿
CN111231571A (zh) * 2020-01-13 2020-06-05 湖南科技大学 一种可以变形的越障轮胎
WO2020122587A1 (ko) * 2018-12-11 2020-06-18 서울대학교산학협력단 변형 바퀴 및 이를 구비한 로봇
CN111619284A (zh) * 2020-06-30 2020-09-04 嘉兴林云科技有限公司 一种变形轮
CN111674200A (zh) * 2020-06-28 2020-09-18 陕西理工大学 周向平移式四杆机构变形轮

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02256479A (ja) * 1989-03-27 1990-10-17 Toshiba Corp 車輪および走行ロボット
CN1262186A (zh) * 1999-01-28 2000-08-09 孙继华 变形车轮
CN201712415U (zh) * 2010-07-14 2011-01-19 张毅 多路况行走变形轮
CN103395340A (zh) * 2013-08-19 2013-11-20 侯绪奎 爬楼车轮
CN103407327A (zh) * 2013-08-19 2013-11-27 北京交通大学 一种单自由度变形车轮
CN105774394A (zh) * 2016-04-08 2016-07-20 重庆大学 具有变形轮的移动机器人
CN107415574A (zh) * 2016-05-24 2017-12-01 林伯刚 变形轮胎
CN108001553A (zh) * 2017-11-20 2018-05-08 北京交通大学 单动力双步态爬行六杆机构
CN109017141A (zh) * 2018-08-07 2018-12-18 邱凤华 一种基于直线发电机的能源回收车轮
WO2020122587A1 (ko) * 2018-12-11 2020-06-18 서울대학교산학협력단 변형 바퀴 및 이를 구비한 로봇
CN209581021U (zh) * 2019-02-22 2019-11-05 中国石油大学(华东) 自适应可变车轮
CN110774826A (zh) * 2019-11-08 2020-02-11 腾讯科技（深圳）有限公司 一种变形轮及具有变形轮的电子设备
CN110920770A (zh) * 2019-12-12 2020-03-27 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 一种宽度可控的机器人c型腿
CN111231571A (zh) * 2020-01-13 2020-06-05 湖南科技大学 一种可以变形的越障轮胎
CN111674200A (zh) * 2020-06-28 2020-09-18 陕西理工大学 周向平移式四杆机构变形轮
CN111619284A (zh) * 2020-06-30 2020-09-04 嘉兴林云科技有限公司 一种变形轮

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