CN114537037A - 一种可变形锥轮越障车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可变形锥轮越障车，包括两个锥形的变形轮和丝杠，丝杠上有用于控制变形轮变形的驱动齿轮和驱动电机，丝杠的侧边有驱动变形轮行走的行进齿轮和行进电机，变形轮包括内、外轮板，内外轮板之间通过多个转动副连接固定，丝杠端部套设有内螺纹的套筒，套筒的一端与丝杠连接，另一端与外轮板连接；丝杠带动套筒转动，套筒向内拉动外轮板，同时由内轮板配合外轮板进行伸张，变形轮伸张后，轮板之间产生越障缺口。本发明在遇到高障碍时控制车轮变形，使车轮出现缺口进行越障，提高越障性能，且仅用一个电机即可实现两个车轮同时变形，同步性强；车轮锥形易于清楚路面碎石，并且可实现车轮变形与车身行进两种功能同时进行，提高作业效率。

Description

一种可变形锥轮越障车
技术领域
本发明属于越障设备技术领域，具有涉及一种可变形锥轮越障车。
背景技术
现有的越障机器人从移动方式上分为轮式、履带式、腿式以及球型机器人，不同的移动方式使其具有不同的移动效果以及所适应的工作环境。轮式移动机器人在平整的结构化路面具有独特的速度优势，履带式移动机器人在起伏的非结构化路面具有良好的通过性，腿式移动机器人在崎岖山路等复杂路面具有优越的越障性能，球型移动机器人具有移动效率高与节能性的特点。
而针对轮式的机器车，在行走上速度快，常规的车轮结构和速度快，但不太具有高强度翻越本领，而在越障上就较为困难，欲要将行走和越障的功能进行结合的情况时，则在结构上设置较为复杂，结构的设计上有很大的限制性，易变形的行走轮在行走时的重心不稳定，越障速度慢，且越障和行走时的适配性不佳；因此，发明人针对现有的问题进行研发改进。
发明内容
本发明提供一种车轮可主动进行变形，扩大车轮可提高越障性能，缩小车轮可降低重心，提高地形适应性，行走稳定性高，并且可实现车轮变形与车身行进两种功能同时进行，提高作业效率的可变形锥轮越障车。
其具体技术方案如下：
一种可变形锥轮越障车，包括两个变形轮和连接两侧变形轮的丝杠，所述变形轮呈外凸的锥形结构；丝杠中部固定有驱动齿轮，所述驱动齿轮连接驱动电机，驱动电机由驱动齿轮带动丝杠转动,所述丝杠的侧边设有与变形轮通过第一连接件连接的行进齿轮，所述行进齿轮连接有行进电机，所述行进电机由所述行进齿轮带动所述变形轮转动；所述变形轮包括内外两侧的轮体，所述轮体由多块轮板组成，内外两侧的轮板相对应，所述内、外轮板之间通过第一转动副进行连接，所述内轮板的中心位置通过第二转动副与所述第一连接件转动连接；所述丝杠端部套设有内螺纹的套筒，所述套筒的一端与所述丝杠螺纹连接，另一端的端部设有第二连接件，所述外轮板的中心位置通过第三转动副与所述第二连接件转动连接；所述丝杠转动带动所述套筒反向转动，套筒向内拉动所述变形轮的外轮板，同时由第一转动副令内轮板配合外轮板进行伸张，变形轮伸张后，轮板之间产生越障缺口。
进一步地，两变形轮之间设有车身，所述丝杠设于所述车身内，所述车身上固定有多个支撑座，包括置于所述驱动齿轮两侧的第一支撑座，用于支撑所述丝杠的第二支撑座，所述丝杠的端部设有用于支撑所述丝杠和套筒的第三支撑座。
进一步地，所述第三支撑座的底部向外侧延伸形成连接部，所述行进齿轮套设在所述连接部上，所述连接部的侧壁抵接有一连接轴承，所述连接轴承的另一侧与所述第一连接件固定，所述行进齿轮转动通过连接轴承和第一连接件带动所述变形轮转动行走。
再进一步地，所述第三支撑座和套筒之间套设有垫筒，所述垫筒与所述第三支撑座固定，所述垫筒依次穿过所述第三支撑座的连接部、连接轴承和第一连接件。
再进一步地，所述第一连接件与所述套筒之间还设有用于连接的第一直线轴承，所述第一直线轴承与所述套筒之间经过垫筒，所述第一直线轴承防止所述内轮板与所述套筒同步转动。
再进一步地，所述驱动电机的输出轴连接有减速齿轮，减速齿轮与所述驱动齿轮啮合连接，所述行进电机的输出轴同样通过减速齿轮连接所述行进齿轮。
再进一步地，所述变形轮的轮板的外围呈圆形，内侧呈内凸形的突触，所述第二转动副包括突触上固定的第一旋转部和第一连接件上的第二旋转部，所述第二旋转部与所述内轮板的数量相对应。
再进一步地，所述轮板的每组内、外轮板之间均设有两个第一转动副，所述第一转动副包括内轮板上的第三旋转部和外轮板上的第四旋转部，所述内、外轮板中心向内收紧时，轮心相互靠近，所述轮板外侧呈开口的分散状态。
再进一步地，所述第三转动副包括第二连接件上的第五旋转部和外轮板内侧的第六旋转部，所述第二连接件上的第五旋转部与所述外轮板的数量相对应。
作为优选地，所述第二连接件的端部通过螺钉与所述套筒固定，所述第二连接件的端部还设有与所述套筒配合的第二直线轴承，所述第二直线轴承防止所述外轮板与所述套筒同步转动。
本发明的技术方案相对于现有技术的有益效果如下：
1、遇到高障碍可扩大车轮直径，使车轮出现缺口，实现缺口越障，从而提高越障性能，并且仅用一个电机即可实现两个车轮同时变形，具有同步性强，稳定性高的特点。
2、在特殊路段下，如路段有碎石等障碍物时，车轮锥面可斜劈过碎石，使石头向两侧滑动，清除碎石障碍，从而提高地形适应性；并且可实现车轮变形与车身行进两种功能同时进行，提高作业效率。
附图说明
图1为本发明的可变形锥轮越障车的结构示意图；
图2为本发明的可变形锥轮越障车的车轮变形后结构示意图；
图3为本发明的可变形锥轮越障车的整体结构示意图；
图4为本发明的可变形锥轮越障车的车轮剖面结构示意图；
图5为本发明的可变形锥轮越障变形轮的内部结构示意图；
图6为本发明的可变形锥轮越障变形轮的变形后的爆炸效果图；
图7为本发明的可变形锥轮越障车的越障过程原理图；
附图标记说明：1、变形轮，2、丝杠，21、驱动齿轮，3、驱动电机，22、行进齿轮，4、行进电机，11、内轮体，111、内轮板，12、外轮体，121、外轮板，13、第一转动副，14、第二转动副，15、第三转动副，5、套筒，23、第一连接件，24、第二连接件，6、车身，1a、越障缺口，7、支撑座，71、第一支撑座、72、第二支撑座，73、第三支撑座，731、连接部，732、连接轴承，74、垫筒，231、第一直线轴承，31、减速齿轮，101、突触，131、第一旋转部，132、第二旋转部，141、第三旋转部，142、第四旋转部，151、第五旋转部，152、第六旋转部，241、第二直线轴承，242、螺钉。
具体实施方式
下面结合附图和以下实施例对本发明的可变形锥轮越障车进一步的详细说明。
实施例
参照图1-图6所示，为可变形锥轮越障车，包括两个变形轮1和连接两侧变形轮1的丝杠2，所述变形轮在行进时呈外凸的锥形结构；丝杠2中部固定有驱动齿轮21，所述驱动齿轮21连接驱动电机3，驱动电机3由驱动齿轮21带动丝杠2转动,所述丝杠2的侧边设有与变形轮1通过第一连接件23连接的行进齿轮22，所述行进齿轮22连接有行进电机4，所述行进电机4由所述行进齿轮22带动所述变形轮1转动；所述变形轮1包括内外两侧的轮体(内轮体11和外轮体12)，在本实施例中，所述轮体由三块轮板组成，内外两侧的轮板相对应，所述内、外轮板121之间通过第一转动副13进行连接，所述内轮板111的中心位置通过第二转动副14与所述第一连接件23转动连接；所述丝杠2端部套设有内螺纹的套筒5，所述套筒5的一端与所述丝杠2螺纹连接，另一端的端部设有第二连接件24，所述外轮板121的中心位置通过第三转动副15与所述第二连接件24转动连接；所述丝杠2转动带动所述套筒5反向转动，套筒5向内拉动所述变形轮1的外轮板121，同时由第一转动副13令内轮板111配合外轮板121进行伸张，变形轮1伸张后，轮板之间产生越障缺口1a。
进一步结合图1-图4所示，两变形轮1之间设有车身6，所述丝杠2设于所述车身6内，所述车身的一侧连接有一用于平衡行走的支撑轮，所述车身6上固定有多个支撑座7，包括置于所述驱动齿轮21两侧的第一支撑座71，用于支撑所述丝杠2的第二支撑座72，所述丝杠2的端部设有用于支撑所述丝杠2和套筒5的第三支撑座73。所述第三支撑座73的底部向外侧延伸形成连接部731，所述行进齿轮22套设在所述连接部731上，所述连接部731的侧壁抵接有一连接轴承732，所述连接轴承732的另一侧与所述第一连接件23固定，所述行进齿轮22转动通过连接轴承732和第一连接件23带动所述变形轮1转动行走。所述第三支撑座73和套筒5之间套设有垫筒74，所述垫筒74与所述第三支撑座73固定，所述垫筒74依次穿过所述第三支撑座73的连接部731、连接轴承732和第一连接件23。
进一步结合图4所示，所述第一连接件23与所述套筒5之间还设有用于连接的第一直线轴承231，所述第一直线轴承231与所述套筒5之间经过垫筒74，所述第一直线轴承231防止所述内轮板111与所述套筒5同步转动；所述驱动电机3的输出轴连接有减速齿轮31，减速齿轮31与所述驱动齿轮21啮合连接，所述行进电机4的输出轴同样通过减速齿轮31连接所述行进齿轮22。
进一步结合图5和图6所示，所述变形轮1的轮板的外围呈圆形，内侧呈内凸形的突触101，所述第二转动副14包括突触101上固定的第一旋转部131和第一连接件23上的第二旋转部132，所述第二旋转部132与所述内轮板111的数量相对应。
所述轮板的每组内、外轮板121之间均设有两个第一转动副13，所述第一转动副13包括内轮板111上的第三旋转部141和外轮板121上的第四旋转部142，所述内、外轮板121中心向内收紧时，轮心相互靠近，所述轮板外侧呈开口的分散状态，所述第三转动副15包括第二连接件24上的第五旋转部151和外轮板121内侧的第六旋转部152，所述第二连接件24上的第五旋转部151与所述外轮板121的数量相对应；所述第二连接件24的端部通过螺钉242与所述套筒5固定，所述第二连接件24的端部还设有与所述套筒5配合的第二直线轴承241，所述第二直线轴承防止所述外轮板121与所述套筒5同步转动。
本发明的越障车的工作原理如下：
结合图7所示，在平坦地面上行走时(参照状态A)，通过控制两变形轮侧边的行进电机运转，由行进电机带动减速齿轮并传递至行进齿轮令其转动，再由行进齿轮带动所述变形轮转动，开始行走，所述越障车的两侧均设有相对称的变形轮和行进电机，两侧的行进电机可分别控制两侧的行进电机转速，实现速度控制和车体转弯；
如路上有些如碎石等小路障时，将变形轮设为锥形结构，车轮锥面可斜劈过碎石，使石头向两侧滑动，清除碎石障碍，使车体对地形的适应性提高。
而车需要越障时(参照状态B、C和D)，通过控制驱动电机带动驱动齿轮的旋转，进而丝杠转动，与丝杠的内螺纹连接的套筒进行反向转动，此时套筒向内移动，套筒将内移动时，外轮板的轮心处跟随所述所述套筒向内收缩，此时变形轮开始变形，由于变形轮的内轮板中心固定，并且内轮板和外轮板直接设有转动副，因此当套筒和外轮板向内移动时，内外轮板的外侧呈张开状态，轮体的宽度变小，而高度变大，此时三块轮板由内轮板配合外轮板进行伸张，变形轮伸张后，轮板之间产生越障缺口，提高了车身的高度更佳便于越障，并且同时通过越障缺口对障碍进行跨越。
通过轴套和丝杠的结构和多电机的设计，可实现车轮变形与车身行进两种功能同时进行，提高作业效率；同时仅用一个电机即可实现两个车轮的同时变形，具有同步性强，稳定性高的特点，并且车轮的变形和行走分别控制，相互不影响，更利于配合和控制。
以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，基于本发明中的实施方式，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围，在不脱离本发明构思的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可变形锥轮越障车，其特征在于：包括两个变形轮(1)和连接两侧变形轮(1)的丝杠(2)，所述变形轮(1)呈外凸的锥形结构；
丝杠(2)中部固定有驱动齿轮(21)，所述驱动齿轮(21)连接驱动电机(3)，驱动电机(3)由驱动齿轮(21)带动丝杠(2)转动,所述丝杠(2)的侧边设有与变形轮(1)通过第一连接件(23)连接的行进齿轮(22)，所述行进齿轮(22)连接有行进电机(4)，所述行进电机(4)由所述行进齿轮(22)带动所述变形轮(1)转动；
所述变形轮(1)包括内外两侧的轮体，所述轮体由多块轮板组成，内外两侧的轮板相对应，所述内、外轮板(121)之间通过第一转动副(13)进行连接，所述内轮板(111)的中心位置通过第二转动副(14)与所述第一连接件(23)转动连接；
所述丝杠(2)端部套设有内螺纹的套筒(5)，所述套筒(5)的一端与所述丝杠(2)螺纹连接，另一端的端部设有第二连接件(24)，所述外轮板(121)的中心位置通过第三转动副(15)与所述第二连接件(24)转动连接；
所述丝杠(2)转动带动所述套筒(5)反向转动，套筒(5)向内拉动所述变形轮(1)的外轮板(121)，同时由第一转动副(13)令内轮板(111)配合外轮板(121)进行伸张，变形轮(1)伸张后，轮板之间产生越障缺口(1a)。
2.根据权利要求1所述的可变形锥轮越障车，其特征在于：两变形轮(1)之间设有车身(6)，所述丝杠(2)设于所述车身(6)内，所述车身(6)上固定有多个支撑座(7)，包括置于所述驱动齿轮(21)两侧的第一支撑座(71)，用于支撑所述丝杠(2)的第二支撑座(72)，所述丝杠(2)的端部设有用于支撑所述丝杠(2)和套筒(5)的第三支撑座(73)。
3.根据权利要求2所述的可变形锥轮越障车，其特征在于：所述第三支撑座(73)的底部向外侧延伸形成连接部(731)，所述行进齿轮(22)套设在所述连接部(731)上，所述连接部(731)的侧壁抵接有一连接轴承(732)，所述连接轴承(732)的另一侧与所述第一连接件(23)固定，所述行进齿轮(22)转动通过连接轴承(732)和第一连接件(23)带动所述变形轮(1)转动行走。
4.根据权利要求3所述的可变形锥轮越障车，其特征在于：所述第三支撑座(73)和套筒(5)之间套设有垫筒(74)，所述垫筒(74)与所述第三支撑座(73)固定，所述垫筒(74)依次穿过所述第三支撑座(73)的连接部(731)、连接轴承(732)和第一连接件(23)。
5.根据权利要求1所述的可变形锥轮越障车，其特征在于：所述第一连接件(23)与所述套筒(5)之间还设有用于连接的第一直线轴承(231)，所述第一直线轴承(231)与所述套筒(5)之间经过垫筒(74)，所述第一直线轴承(231)防止所述内轮板(111)与所述套筒(5)同步转动。
6.根据权利要求1所述的可变形锥轮越障车，其特征在于：所述驱动电机(3)的输出轴连接有减速齿轮(31)，减速齿轮(31)与所述驱动齿轮(21)啮合连接，所述行进电机(4)的输出轴同样通过减速齿轮(31)连接所述行进齿轮(22)。
7.根据权利要求1所述的可变形锥轮越障车，其特征在于：所述变形轮(1)的轮板的外围呈圆形，内侧呈内凸形的突触(101)，所述第二转动副(14)包括突触(101)上固定的第一旋转部(131)和第一连接件(23)上的第二旋转部(132)，所述第二旋转部(132)与所述内轮板(111)的数量相对应。
8.根据权利要求1所述的可变形锥轮越障车，其特征在于：所述轮板的每组内、外轮板(121)之间均设有两个第一转动副(13)，所述第一转动副(13)包括内轮板(111)上的第三旋转部(141)和外轮板(121)上的第四旋转部(142)，所述内、外轮板(121)中心向内收紧时，轮心相互靠近，所述轮板外侧呈开口的分散状态。
9.根据权利要求1所述的可变形锥轮越障车，其特征在于：所述第三转动副(15)包括第二连接件(24)上的第五旋转部(151)和外轮板(121)内侧的第六旋转部(152)，所述第二连接件(24)上的第五旋转部(151)与所述外轮板(121)的数量相对应。
10.根据权利要求9所述的可变形锥轮越障车，其特征在于：所述第二连接件(24)的端部通过螺钉(242)与所述套筒(5)固定，所述第二连接件(24)的端部还设有与所述套筒(5)配合的第二直线轴承(241)，所述第二直线轴承防止所述外轮板(121)与所述套筒(5)同步转动。
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