CN202242824U

CN202242824U - 六板轮式移动机构

Info

Publication number: CN202242824U
Application number: CN2011204003053U
Authority: CN
Inventors: 冯秦; 张振兴
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-10-20

Abstract

本实用新型涉及一种六板轮式移动机构，属于机械类。其结构是：各硬质外板间铰接，两级伸缩杆的一端与硬质外板铰接，另一端与转换机构的环扣连接，压缩弹簧与该两级伸缩杆套接，车轮通过螺栓与轮轴连接；固定在环扣侧面的旋盘与轮轴丝接，该旋盘上设有滚动珠，棘轮上的环扣齿与棘轮轴齿咬合。优点在于：能够适应复杂环境，提升轮式运动在复杂环境的运行效率、提高越障能力、增强承载能力，保留控制的简单性。提高了承载能力和防滑能力以及运动效率，提升了轮径以及不规则的活动外板具有很好的附着力，有效地实现了越障，实用性强。

Description

六板轮式移动机构

技术领域

本实用新型涉及机械领域，特别涉及一种六板轮式移动机构。属于复杂地形机械运动机构，用于承载车体在复杂质软的地形上做中低速运动。适用于工程、农用机械以及救援、排障和深空探测等特种机器人的运动系统中，也实用于在沙漠、沼泽、冰雪地面运动的系统中。

背景技术

当前社会进入飞速发展的阶段，各方面都处于深度发展层面。就运动系统来说，为了适应更为复杂的环境，例如深空探测，越野，越障等。对运动机构的综合性能要求也越为严格。目前，就运动系统而言，国内外形成了三种最基本的运动系统：1）轮式运动机构、2）履带式运动机构、3）腿式运动机构，其中，轮式运动机构的特点是：对于在硬质平地上行驶，该机构无论是运动的速率，稳定性还是控制的难易程度都是三种运动中最好的，但不适用于在复杂的环境中运行；履带式运动机构拥有很强的承载能力，但该运动方式系统复杂，越障时中心变化范围大，并且有两个严重缺点：转向不灵活，履带磨损严重；腿式运动机构的越障能力相当强，因为腿式运动的落脚点是一群离散的点，而且这种运动方式拥有较强的避振能力，因为可以通过自身的行走勾画出平滑的曲线，但这种运动的缺点是控制系统很复杂，机构也很复杂，并且运动速度相当慢，能耗还很大。

从分析目前最基本的三种运动机构的优缺点来说，一个真正实用的机构都不只是它们任何一个单一的运动机构能够实现，各机构都有自己的优缺点。只有把它们有效地融合起来，甚至根据它们创造出一种新的运动机构，是运动机构发展的一个大方向，同时也才能满足当前社会的发展要求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种六板轮式移动机构，解决了现有轮式运动机构控制系统复杂、结构复杂、运动速度慢、能耗大，现有履带式运动机构运动方式系统复杂、越障时中心变化范围大、转向不灵活、履带磨损严重，以及现有腿式运动机构不适用于复杂的环境中运行等问题。本实用新型能够适应复杂环境，提升轮式运动在复杂环境的运行效率、提高越障能力、增强承载能力，保留控制的简单性。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

六板轮式移动机构，包括硬质外板1、压缩弹簧2、两级伸缩杆3、转换机构4、轮轴5、车轮6、滚动珠7、环扣齿8、螺栓9、两级伸缩杆内杆10、直线轴承11、旋盘12、环扣13、及棘轮轴齿14。其中，各硬质外板1间铰接，两级伸缩杆3的一端与硬质外板1铰接，另一端与转换机构4的环扣13连接，压缩弹簧2与该两级伸缩杆3套接，车轮6通过螺栓9与轮轴5连接；固定在环扣13侧面的旋盘12与轮轴5丝接，该旋盘12上设有滚动珠7，棘轮上的环扣齿8与棘轮轴齿14咬合。

所述的两级伸缩杆3由相互套接的两级伸缩杆内杆10及直线轴承11构成。

本实用新型主要通过预先铺设硬质板材的方式达到轮式运功性能的提升，也就是说要先修好了路再让轮子在路面上运动。通过变换轮径的大小和增强运动系统对障碍物的附着能力提升越障性能。

运动的具体实现

平直运动的实现：每当轮子径向中心线到达外板的铰接处时，当前接地的外板被“抬”起转为下一块外板接地，如此往复下去。在运动的过程中，每当六边形外板呈现出正六边形状态时，也就是整个外板重心的翻转位置。在这之前六块外板的整体重心偏后，当到了正六边形时，在驱动轴的推动作用下使得整个外板的重心越过中心线并迅速下降至下一块外板与地接触时达到最低，如此往复下去。在整个过程中，压力弹簧起到了调整受力，吸收能量避振和释放能量推动伸缩杆的作用。

越障运动的实现：当前方有障碍物时，障碍物阻碍了下一块将要触地外板的下落，使得棘轮机构的轴与环扣相接触，由于内轮的周长小于外六板的周长，因此轴的旋转速度大于环扣的旋转速度，加之前方受阻无法运转，实现了轴与环扣的咬合，将驱动力转到了外六板，实现了小轮到大轮的切换。再加上外板具有一定的活动性，增加了对障碍物的附着力，从而实现了越障。

转向实现：由于棘轮机构的轴与环扣属不固定连接，因此在运动过程中不能保证外六板与轮子的相对位置确定，这样就得添加一轴向约束。通过在轴的适当位置上固定两旋盘，把环扣压在中间，保证了轴与外板在轴向运动的一致性，从而实现了转向。

本实用新型的有益效果：能够适应复杂环境，提升轮式运动在复杂环境的运行效率、提高越障能力、增强承载能力，保留控制的简单性。在整个运动过程中，外板与地面始终处于面与面的接触，增加了受力面积，提高了承载能力和防滑能力以及运动效率。由于在需要的时候能够自动切换到外板六轮机构作为“新”的轮子的越障模式，提升了轮径以及不规则的活动外板具有很好的附着力，有效地实现了越障，实用性强。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的转换机构的放大示意图；

图3为本实用新型的主视示意图；

图4为本实用新型的俯视示意图；

图5为本实用新型的几何示意图。

图中：1、硬质外板；2、压缩弹簧；3、两级伸缩杆；4、转换机构；5、轮轴； 6、车轮；7、滚动珠；8、环扣齿；9、螺栓；10、两级伸缩杆内杆；11、直线轴承；12、旋盘；13、环扣；14、棘轮轴齿。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的详细内容及其具体实施方式。

参见图1至图5，本实用新型的六板轮式移动机构，包括硬质外板1、压缩弹簧2、两级伸缩杆3、转换机构4、轮轴5、车轮6、滚动珠7、环扣齿8、螺栓9、两级伸缩杆内杆10、直线轴承11、旋盘12、环扣13、及棘轮轴齿14。其中，各硬质外板1间铰接，两级伸缩杆3的一端与硬质外板1铰接，另一端与转换机构4的环扣13连接，压缩弹簧2与该两级伸缩杆3套接，车轮6通过螺栓9与轮轴5连接；固定在环扣13侧面的旋盘12与轮轴5丝接，该旋盘12上设有滚动珠7，棘轮上的环扣齿8与棘轮轴齿14咬合。

参见图1及图3，在机构实现平直运动时，车轮6在当前触地的硬质外板1上运动，运动至车轮6与硬质外板1的中线处时，由于硬质外板1的长度、转换机构4的直径、车轮6的直径以及各伸缩杆内杆10之间的相互关系，轮轴5推着环扣13使得整个硬质外板1发生翻转逐渐降低至下一块硬质外板1与地面接触时为止。当车轮6运动至两块硬质外板1的铰接处时，整个硬质外板1的重心降到最低，再在轮轴5的推动作用下运动至重心最高处，（即车轮6的中心在硬质外板1的中心线上）从而实现周期性运动。

参见图1及图2，在机构实现越障时，自动进入越障模式。由于硬质外板1中与当前触地的前一块外板受阻不能继续下降，使得轮轴六板机构翻转不到位，而此时车轮6与硬质外板1中的触地板之间还有相对运动，直至机构的棘轮轴齿14与棘轮上的环扣齿8发生咬合，将旋转驱动力自动转换到外六板机构，则切换到了越障模式。直至硬质外板能够处在平直运动时的状态时，才脱离越障模式。

参见图2，由于在环扣13的两侧有旋盘12的固定作用，在此处形成了一个移动副，使得轮轴5与环扣13在轴向上的位置相对固定。能够有效地实施转向。

以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种六板轮式移动机构，其特征在于：各硬质外板（1）间铰接，两级伸缩杆（3）的一端与硬质外板（1）铰接，另一端与转换机构（4）的环扣（13）连接，压缩弹簧（2）与该两级伸缩杆（3）套接，车轮（6）通过螺栓（9）与轮轴（5）连接；固定在环扣（13）侧面的旋盘（12）与轮轴（5）丝接，该旋盘（12）上设有滚动珠（7），棘轮上的环扣齿（8）与棘轮轴齿（14）咬合。

2.根据权利要求1所述的六板轮式移动机构，其特征在于：所述的两级伸缩杆（3）由相互套接的两级伸缩杆内杆（10）及直线轴承（11）构成。