CN113978567A - 一种大负载双轮足式结构 - Google Patents

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赵杰
高靖松
金弘哲
朱延河
高良
臧希喆
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/028—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members having wheels and mechanical legs

Abstract

一种大负载双轮足式结构，它涉及一种双轮足式结构，具体涉及一种大负载双轮足式结构。本发明为了解决现有轮足结构无法满足轮腿结构质量上限需求的问题。本发明包括机身、两个轮部和两个五连杆机构；两个轮部对称设置在机身的两侧，每个轮部分别各通过一个所述五连杆机构与机身连接。本发明属于机械领域。

Description

一种大负载双轮足式结构
技术领域
本发明涉及一种双轮足式结构，具体涉及一种大负载双轮足式结构，属于机械领域。
背景技术
目前市面上的电机驱动力矩一般在20Nm以下，质量在0.5kg以下；驱动力矩最大的为YF3280电机，输出力矩为135Nm，质量为3kg；海泰的N42电机的功率密度相对较高，输出力矩为80Nm，质量为1kg。现有的二自由度轮腿结构大多采用简单的二连杆式结构，还有就是腾讯公司研制的五连杆式二自由度轮足；这样的结构想要增大负载能力需要降低驱动杆的长度，但这样会影响轮腿的整体行程，这不符合项目的需求，因此需要设计一种新的轮腿结构，首先需要轮腿本身的质量满足上限需求，其次需要单个轮腿的负载能力达到50kg，最后还需要轮腿具有足够的高度调整范围，高度调整需要比较灵活以适应复杂地形；从减速比的角度来说，一般采用同步带、钢丝绳以及减速器三种方式提高关节的输出力矩，但是由于输出力矩较大，需要同步带及其带轮的尺寸较大，钢丝绳传动也是会遇到同样的问题。而采用减速器虽然可以有效地限制尺寸，但是能够满足如此大输出力矩的减速器，其本身的质量达到了7kg以上，无法满足轮腿结构质量上限的需求。
发明内容
本发明为解决现有轮足结构无法满足轮腿结构质量上限需求的问题，进而提出一种大负载双轮足式结构。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括机身、两个轮部和两个五连杆机构；两个轮部对称设置在机身的两侧，每个轮部分别各通过一个所述五连杆机构与机身连接。
进一步的，所述五连杆机构包括第一主动杆、第二主动杆、第一连杆和第二连杆；第一主动杆和第二主动杆由前至后依次设置，第一主动杆的一端与机身转动连接，第二主动杆的一端与机身转动连接，第一主动杆的另一端与第二连杆转动连接，第二主动杆的另一端与第一连杆的一端转动连接，第一连杆的另一端与第二连杆转动连接，轮部安装在第二连杆上。
进一步的，第二连杆是由第一边杆、第二边杆、第三边杆组成的三角形框架；第一主动杆的另一端与第一边杆和第二边杆的连接处转动连接，第一连接杆的另一端与第一边杆和的第三边杆的连接处转动连接，轮部安装在第二边杆与第三边杆连接处。
进一步的，轮部位于所述三角形框架的外侧。
进一步的，第一主动杆是外轮廓由一端至另一端渐缩的锥形板体；第二主动杆是外轮廓由一端至另一端渐缩的锥形板体。
本发明的有益效果是：本发明所述二自由度轮足结构可以满足项目的需求，即单个轮腿的质量可以满足项目里质量上限的需求，同时负载能力可以达到50kg，高度调整比较灵活，可以适应复杂路面。另外，在无负载需求的情况下，轮腿的行程保证其可以完全回收。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种大负载双轮足式结构包括机身1、两个轮部6和两个五连杆机构；两个轮部6对称设置在机身1的两侧，每个轮部6分别各通过一个所述五连杆机构与机身1连接。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种大负载双轮足式结构的所述五连杆机构包括第一主动杆2、第二主动杆3、第一连杆4和第二连杆5；第一主动杆2和第二主动杆3由前至后依次设置，第一主动杆2的一端与机身1转动连接，第二主动杆2的一端与机身1转动连接，第一主动杆2的另一端与第二连杆5转动连接，第二主动杆3的另一端与第一连杆4的一端转动连接，第一连杆4的另一端与第二连杆5转动连接，轮部6安装在第二连杆5上。
第一主动杆2和第二主动杆3均与驱动电机连接，驱动电机是使海泰N42电机，轮足的关节最大驱动力矩为78.6Nm，最大高度可以达到0.72m，有效的支撑行程可以达到0.31m，并且在没有支撑需求的情况下，腿部可以完全回收。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种大负载双轮足式结构的第二连杆5是由第一边杆5-1、第二边杆5-2、第三边杆5-3组成的三角形框架；第一主动杆2的另一端与第一边杆5-1和第二边杆5-2的连接处转动连接，第一连接杆4的另一端与第一边杆5-1和的第三边杆5-3的连接处转动连接，轮部6安装在第二边杆5-2与第三边杆5-3连接处。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种大负载双轮足式结构的轮部6位于所述三角形框架的外侧。
如此设置，可以有效降低两侧杆件的支撑力以减小电机的驱动力矩，通过控制第一主动杆2和第二主动杆3可以控制第二连杆5的姿态，这样轮部6的位置也可以确定。
其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种大负载双轮足式结构的第一主动杆2是外轮廓由一端至另一端渐缩的锥形板体；第二主动杆3是外轮廓由一端至另一端渐缩的锥形板体。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
工作原理
二自由度轮腿的驱动电机固连在机身1上，第一主动杆2和第二主动杆3为驱动杆，驱动电机可以控制第一主动杆2和第二主动杆3的位置，并且机身1、第一主动杆2第二主动杆3、第一连杆4、第二连杆5构成了五连杆结构，当第一主动杆2和第二主动杆3相对于机身1的位置确定时，第二连杆5和轮部6的姿态也确定了，对于轮腿来说，轮腿的高度和姿态也就确定了，满足了轮腿在工作过程中高度调整、复杂路面适应的需求；当机身采用其它方式进行支撑时，第一主动杆2和第二主动杆3同样可以实现腿部结构的回收，实现机器人的模式切换，并且腿部的完全回收保证了轮腿结构不会影响模式切换后的动作。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种大负载双轮足式结构，其特征在于：所述一种大负载双轮足式结构包括机身(1)、两个轮部(6)和两个五连杆机构；两个轮部(6)对称设置在机身(1)的两侧，每个轮部(6)分别各通过一个所述五连杆机构与机身(1)连接。
2.根据权利要求1所述一种大负载双轮足式结构，其特征在于：所述五连杆机构包括第一主动杆(2)、第二主动杆(3)、第一连杆(4)和第二连杆(5)；第一主动杆(2)和第二主动杆(3)由前至后依次设置，第一主动杆(2)的一端与机身(1)转动连接，第二主动杆(2)的一端与机身(1)转动连接，第一主动杆(2)的另一端与第二连杆(5)转动连接，第二主动杆(3)的另一端与第一连杆(4)的一端转动连接，第一连杆(4)的另一端与第二连杆(5)转动连接，轮部(6)安装在第二连杆(5)上。
3.根据权利要求2所述一种大负载双轮足式结构，其特征在于：第二连杆(5)是由第一边杆(5-1)、第二边杆(5-2)、第三边杆(5-3)组成的三角形框架；第一主动杆(2)的另一端与第一边杆(5-1)和第二边杆(5-2)的连接处转动连接，第一连接杆(4)的另一端与第一边杆(5-1)和的第三边杆(5-3)的连接处转动连接，轮部(6)安装在第二边杆(5-2)与第三边杆(5-3)连接处。
4.根据权利要求3所述一种大负载双轮足式结构，其特征在于：轮部(6)位于所述三角形框架的外侧。
5.根据权利要求2所述一种大负载双轮足式结构，其特征在于：第一主动杆(2)是外轮廓由一端至另一端渐缩的锥形板体；第二主动杆(3)是外轮廓由一端至另一端渐缩的锥形板体。
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