CN114043818A - 一种基于两杆三索张拉整体结构的可变径车轮 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于两杆三索张拉整体结构的可变径车轮，包括六个张拉单元、六个弧形胎面、顶板和底板；六个张拉单元结构相同，均包括张拉变径结构和两个相对应的锁紧限位结构；六个张拉变径结构呈矩阵分布，且相邻两个张拉变径结构之间通过固定杆铰接；两个锁紧限位结构分别位于张拉变径结构的两侧，且两个锁紧限位结构外端均与张拉变径结构的外端通过连接杆铰接在一起；弧形胎面通过其两侧的两个固定块分别与连接杆的两端固定连接；顶板和底板分别位于十二个锁紧限位结构的两侧，且顶板和底板通过多个六角铜柱连接；固定杆的两端分别固定在顶板和底板上。本发明拥有良好的克服障碍的能力，同时满足高速运动能力。
Description
技术领域
本发明涉及变径车轮技术领域，更具体的说是涉及一种基于两杆三索张拉整体结构的可变径车轮。
背景技术
近年来，随着机器人技术的发展，移动机器人的应用范围逐步从室内扩展到野外和灾区，这使其在非结构化环境中的移动性能成为一项重要的因素。
传统的轮式机器人车轮结构简单，自由度少，易于控制，运动稳定，可以在低耗能的情况下实现高速运动，广泛应用于多个领域，但是其无法攀爬或者翻越与其尺寸相同或者更大的障碍物，其移动性能在崎岖的地形上受到了严重的限制；与轮式机器人相比，腿式机器人的主要特点是应用广泛，它们可以很好的适应结构化或者非结构化地形，但其缺点是移动速度相对缓慢，控制系统相对复杂，需要配备大量的制动器来为其提供所需要的能量。
因此，提供一种同时具备轮式机器人快速移动能力和腿式机器人良好越障能力的基于两杆三索张拉整体结构的可变径车轮是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于两杆三索张拉整体结构的可变径车轮，拥有良好的克服障碍的能力，同时满足高速运动能力。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于两杆三索张拉整体结构的可变径车轮，包括:
六个张拉单元，六个所述张拉单元结构相同，均包括张拉变径结构和两个相对应的锁紧限位结构；六个所述张拉变径结构呈矩阵分布，且相邻两个所述张拉变径结构之间通过固定杆铰接；两个所述锁紧限位结构分别位于所述张拉变径结构的两侧，且两个所述锁紧限位结构外端均与所述张拉变径结构的外端通过连接杆铰接在一起；
六个弧形胎面，所述弧形胎面通过其两侧的两个固定块分别与所述连接杆的两端固定连接；
顶板和底板，所述顶板和所述底板分别位于十二个所述锁紧限位结构的两侧，且所述顶板和所述底板通过多个紧固柱连接；所述固定杆的两端分别固定在所述顶板和所述底板上。
通过采取以上方案，本发明的有益效果是：
本发明张拉单元使得车轮具备一定柔性，拥有着良好的弹性以及缓冲能力，提高了自适应能力以及减震性能，既可以在结构化地形下转化为闭合状态(轮式结构)，满足高速运动能力，同时又可在非结构化地形下转化为展开状态(腿式结构)，拥有良好的克服障碍的能力，具备良好的自适应性，满足多地形需求。
进一步的，所述张拉变径结构包括第一长杆、第一短杆、第一滑轮、第二长杆、第二短杆、第二滑轮、拉伸弹簧、第一锁固套、第二锁固套、第一钢丝绳和第二钢丝绳；所述第一长杆一端与所述第一短杆内端铰接，所述第一长杆另一端上设置有第一滑轮；与所述第一长杆交叉分布的所述第二长杆一端与所述第二短杆内端铰接，所述第二长杆另一端上设置有第二滑轮；所述第一短杆外端和所述第二短杆外端均铰接在所述连接杆上；所述拉伸弹簧位于所述第一滑轮和所述第二滑轮之间；所述第一锁固套固定在所述第一长杆上；所述第二锁固套固定在所述第二长杆上；所述第一钢丝绳一端固定在所述第一锁固套上，所述第一钢丝绳另一端绕于所述第一滑轮固定在所述拉伸弹簧的一端；所述第二钢丝绳一端固定在所述第二锁固套上，所述第二钢丝绳另一端绕于所述第二滑轮固定在所述拉伸弹簧的另一端。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，单个弧形胎面与地面接触时，在机器人整体压力的作用下，相对应的张拉变径结构由极限展开状态向闭合状态运动，最后达到极限闭合状态；随着转动，当单个弧形胎面离开地面时，相对应的张拉变径结构顶点受力逐渐减小，张拉变径结构由极限闭合状态向展开状态运动，最后回到极限展开状态。
进一步的，所述锁紧限位结构包括滑轨和滑块，滑轨外端固定在所述连接杆上；所述滑块嵌合在所述滑轨上；上下相对应的两个所述滑块分别固定在所述底板和所述顶板上。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，由于滑轨和滑块的作用，使得张拉变径结构的运动方向与滑轨一致，此时的张拉变径结构仅有径向自由度，且仅有一个受力点，从而保证了结构的稳定性。
进一步的，所述紧固柱为六角铜柱。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种基于两杆三索张拉整体结构的可变径车轮的展开状态结构示意图；
图2附图为本发明提供的一种基于两杆三索张拉整体结构的可变径车轮的闭合状态结构示意图；
图3附图为本发明提供的一种基于两杆三索张拉整体结构的俯视图；
图4附图为本发明提供的张拉单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，本发明实施例公开了一种基于两杆三索张拉整体结构的可变径车轮，包括:
六个张拉单元1，六个张拉单元1结构相同，均包括张拉变径结构11和两个相对应的锁紧限位结构12；六个张拉变径结构11呈矩阵分布，且相邻两个张拉变径结构11之间通过固定杆2铰接；两个锁紧限位结构12分别位于张拉变径结构11的两侧，且两个锁紧限位结构12外端均与张拉变径结构11的外端通过连接杆3铰接在一起；
六个弧形胎面4，弧形胎面4通过其两侧的两个固定块5分别与连接杆3的两端固定连接；
顶板6和底板7，顶板6和底板7分别位于十二个锁紧限位结构12的两侧，且顶板6和底板7通过多个六角铜柱8连接；固定杆2的两端分别固定在顶板6和底板7上。
本发明张拉单元1使得车轮具备一定柔性，拥有着良好的弹性以及缓冲能力，提高了自适应能力以及减震性能，既可以在结构化地形下转化为闭合状态(轮式结构)，满足高速运动能力，同时又可在非结构化地形下转化为展开状态(腿式结构)，拥有良好的克服障碍的能力，具备良好的自适应性，满足多地形需求。
具体的，张拉变径结构11包括第一长杆111、第一短杆112、第一滑轮113、第二长杆114、第二短杆115、第二滑轮116、拉伸弹簧117、第一锁固套118、第二锁固套119、第一钢丝绳1110和第二钢丝绳1111；第一长杆111一端与第一短杆112内端铰接，第一长杆111另一端上设置有固定在固定杆2上第一滑轮113，且相邻的第一长杆111之间通过固定杆2铰接；与第一长杆111交叉分布的第二长杆112一端与第二短杆115内端铰接，第二长杆114另一端上设置有固定在固定杆2上第二滑轮116，且相邻的第二长杆114之间通过固定杆2铰接；第一短杆112外端和第二短杆115外端均铰接在连接杆3上；拉伸弹簧117位于第一滑轮113和第二滑轮116之间；第一锁固套118固定在第一长杆111上；第二锁固套119固定在第二长杆114上；第一钢丝绳1110一端固定在第一锁固套118上，第一钢丝绳1110另一端绕于第一滑轮113固定在拉伸弹簧117的一端；第二钢丝绳1111一端固定在第二锁固套119上，第二钢丝绳1111另一端绕于第二滑轮116固定在拉伸弹簧117的另一端。
具体的，锁紧限位结构12包括滑轨121和滑块122，滑轨121外端固定在连接杆3上；滑块122嵌合在滑轨121上；上下相对应的两个滑块122分别固定在底板7和顶板6上。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种基于两杆三索张拉整体结构的可变径车轮，其特征在于，包括:
六个张拉单元，六个所述张拉单元结构相同，均包括张拉变径结构和两个相对应的锁紧限位结构；六个所述张拉变径结构呈矩阵分布，且相邻两个所述张拉变径结构之间通过固定杆铰接；两个所述锁紧限位结构分别位于所述张拉变径结构的两侧，且两个所述锁紧限位结构外端均与所述张拉变径结构的外端通过连接杆铰接在一起；
六个弧形胎面，所述弧形胎面通过其两侧的两个固定块分别与所述连接杆的两端固定连接；
顶板和底板，所述顶板和所述底板分别位于十二个所述锁紧限位结构的两侧，且所述顶板和所述底板通过多个紧固柱连接；所述固定杆的两端分别固定在所述顶板和所述底板上。
2.根据权利要求1所述的一种基于两杆三索张拉整体结构的可变径车轮，其特征在于，所述张拉变径结构包括第一长杆、第一短杆、第一滑轮、第二长杆、第二短杆、第二滑轮、拉伸弹簧、第一锁固套、第二锁固套、第一钢丝绳和第二钢丝绳；所述第一长杆一端与所述第一短杆内端铰接，所述第一长杆另一端上设置有第一滑轮；与所述第一长杆交叉分布的所述第二长杆一端与所述第二短杆内端铰接，所述第二长杆另一端上设置有第二滑轮；所述第一短杆外端和所述第二短杆外端均铰接在所述连接杆上；所述拉伸弹簧位于所述第一滑轮和所述第二滑轮之间；所述第一锁固套固定在所述第一长杆上；所述第二锁固套固定在所述第二长杆上；所述第一钢丝绳一端固定在所述第一锁固套上，所述第一钢丝绳另一端绕于所述第一滑轮固定在所述拉伸弹簧的一端；所述第二钢丝绳一端固定在所述第二锁固套上，所述第二钢丝绳另一端绕于所述第二滑轮固定在所述拉伸弹簧的另一端。
3.根据权利要求2所述的一种基于两杆三索张拉整体结构的可变径车轮，其特征在于，所述锁紧限位结构包括滑轨和滑块，滑轨外端固定在所述连接杆上；所述滑块嵌合在所述滑轨上；上下相对应的两个所述滑块分别固定在所述底板和所述顶板上。
4.根据权利要求1所述的一种基于两杆三索张拉整体结构的可变径车轮，其特征在于，所述紧固柱为六角铜柱。
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