CN204383075U - 一种用于机器人的多功能轮子 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于机器人的多功能轮子，属于机器人设计领域。所述实用新型包括法兰盘，在所述法兰盘的侧面上设置有至少两个弹性模块；在所述机体同侧相邻的所述轮体均按预设的相位固定。本实用新型通过将机体同侧相邻的轮体设置有预设的相位差，使得安装有该多功能轮子的机器人在行进的过程中，任一时刻都至少有三个轮体着地，并且着地的三个轮体成三角形，从而实现了机器人的平稳行驶，并且配合凸轮的运动，实现弹性模块中势能的转换，使得机器人跳过障碍物，避免了机器人底盘硬着陆的发生，提高了机器人内部结构的安全性。

Description

一种用于机器人的多功能轮子

技术领域

本实用新型涉及机器人设计领域，特别涉及一种用于机器人的多功能轮子。

背景技术

随着技术的发展，机器人开始在越来越多的领域中发挥着重要作用。

除了主要用于工业制造的机器人外，还有部分用于军事探测、抗灾救援等方面的越障式机器人。这类机器人需要适应多种地形，并且具有行驶平稳的特点。在相关领域中，最具有特色的是采用的是“半圆弧弹性腿”的结构，六个机械腿分别由六组电机控制，通过电机间不同的相位控制，便可以在保存越障能力的前提下实现高速移动，并且可以通过压缩弹性机械腿，然后瞬间弹起，同时机械腿全部回转至机器人电机平面上方，最终以底盘硬着陆的方式跃上障碍物。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

上述“半圆弧弹性腿”的结构需要其同一轴线的机械腿的相位角必须为180°，这就导致了使用该结构的机器人在高度移动时导致机身做上下震动，无法保证整体的平稳性；同时由于弹跳后只能进行底盘硬着陆，这样容易导致机器人内部结构的损坏。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种用于机器人的多功能轮子，在所述机器人的机体每侧安装有至少三个轮体，所述机体内设置有凸轮，所述轮体包括：

法兰盘，在所述法兰盘的侧面上设置有至少两个弹性模块；

在所述机体同侧相邻的所述轮体均按预设的相位固定。

可选的，所述弹性模块，具体包括：

轮缘，在所述轮缘和所述法兰盘之间，设置有两个弹性钢片，所述弹性钢片的一端固定在所述法兰盘上，所述弹性钢片的另一端固定连接在所述轮缘上；

弹簧柱销、弹簧以及弹簧套筒；

其中所述弹簧柱销的一端伸入所述弹簧套筒中，在所述弹簧柱销和所述弹簧套筒之间，设置有所述弹簧。

可选的，所述弹性钢板向所述弹性模块内侧弯曲。

可选的，在所述弹性模块中：

设置有至少一组所述弹簧柱销、弹簧以及弹簧套筒。

可选的，所述弹性钢片宽度至少为20mm。

可选的，在所述多功能轮子中：

当所述凸轮向下运动时，使得所述弹性钢片弯曲，所述弹簧压缩。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：

通过将机体同侧相邻的轮体设置有预设的相位差，使得安装有该多功能轮子的机器人在行进的过程中，任一时刻都至少有三个轮体着地，并且着地的三个轮体成三角形，从而实现了机器人的平稳行驶，并且配合凸轮的运动，实现弹性模块中势能的转换，使得机器人跳过障碍物，避免了机器人底盘硬着陆的发生，提高了机器人内部结构的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的一种用于机器人的多功能轮子的整体示意图；

图2是本实用新型提供的轮体的内部结构示意图；

图3是本实用新型提供的弹性模块在不同时刻的结构示意图；

图4是本实用新型提供的轮体的具体结构示意图；

图5是本实用新型提供的凸轮的安装示意图；

图6是本实用新型提供的轮体的相位示意图；

图7是本实用新型提供的一种用于机器人的多功能轮子中凸轮的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的结构作进一步地描述。

实施例一

本实用新型提供了一种用于机器人的多功能轮子，如图1所示在所述机器人的机体2每侧安装有至少三个所述轮体1，所述机体2内设置有凸轮，如图2所示所述轮体1包括：

法兰盘3，在所述法兰盘3的侧面上设置有至少两个弹性模块4；

在所述机体2同侧相邻的所述轮体1均按预设的相位固定。

在实施中，该轮体1安置在机体的侧边，如图2所示，机体2每侧可以安装有至少三个轮体1，在轮体1的中央为法兰盘3，该法兰盘3为圆柱形部件，在法兰盘的侧面设置有若干凸起，该凸起用于连接弹性模块4。

在图3中，同侧的三个轮体1上，均均匀设置有三个弹性模块，因此弹性模块间隔120°。浅色图例是在第一时刻，机体2同侧的三个轮体1的相位图，可以看出此时两边的两个轮体1的弹性模块是与地面接触的，中间轮体1的弹性模块没有与地面接触；而在深色图例所代表的第二时刻，中间轮体1的弹性模块与地面接触，两边轮体1的弹性模块则没有与地面接触。在机体2的另一侧三个轮体1与地面的接触情况，则与本侧三个轮体1相反，这样可以保证在任一时刻，机体都能稳定的停留在地面上，保证机体的稳定。

可选的，所述弹性模块4，具体包括：

轮缘5，在所述轮缘5和所述法兰盘3之间，设置有两个弹性钢片6，所述弹性钢片6的一端固定在所述法兰盘3上，所述弹性钢片6的另一端固定连接在所述轮缘5上；

弹簧柱销7、弹簧8以及弹簧套筒9；

其中所述弹簧柱销7的一端伸入所述弹簧套筒9中，在所述弹簧柱销7和所述弹簧套筒8之间，设置有所述弹簧9。

在实施中，如图4所示，弹性模块4由轮缘5、弹性钢片6、弹簧柱销7、弹簧9和弹簧套筒8构成。弹性钢片6的一端固定在法兰盘3侧面的凸起上，而另一端则在弯折后固定连接在轮缘5的内侧。弹簧柱销7为类圆柱形，其一端通过铰接的方式固定在所述法兰盘3的凸起上，另一端伸入弹簧套筒8中，并且该端与弹簧套筒8之间，设置有弹簧8。

该弹性模块4中，当轮缘5受到指向法兰盘3的压力时，由于弹性钢片6和弹簧8均能发生弹性形变，弹簧8会被压缩，弹性钢片6则会向弯曲，这样弹模块就可以存储一定量的弹性势能。

可选的，所述弹性钢板6向所述弹性模块4内侧弯曲。

在实施中，弹性钢板6在安装时，需要加工成向一侧弯曲的形状，在安装时，弯曲的一侧应指向弹性模块4的内侧。在轮体1旋转的过程中，由于弹性钢片的内弯设置，可以使得轮缘5勾住例如圆木、楼梯等障碍物的边缘，进而通过障碍物，从而提高该机器人的通过能力。

可选的，在所述弹性模块中：

设置有至少一组所述弹簧柱销、弹簧以及弹簧套筒。

在实施中，由一个弹簧柱销7、弹簧9和弹簧套筒8构成的弹性组件可以通过弹簧9的压缩存储一定量的弹性势能，并且为机体提供一定的减震效果，但根据实际需要，还可以在一个弹性模块内设置有多组由一个弹簧柱销7、弹簧9和弹簧套筒8构成的弹性组件，从而可以存储更多的弹性势能和更好的减震效果，提高机体2对内部模块的保护能力。

可选的，所述弹性钢片宽度至少为20mm。

在实施中，当该机体进行涉水行进时，由于该弹性钢片6具有一定的宽度，这样在轮体1旋转的过程中，轮体1上的弹性钢片6可以起到类似“船桨”的作用，通过轮体1的旋转，从而推动机体2前进。当然，此处提出的20mm的宽度，是综合前进摩擦力以及一定划水能力后的结果，在实际使用的过程中，可以根据实际需要，调整弹性钢片6的宽度，以便于获取更加优秀的实用性。

可选的，在所述多功能轮子中：

如图5所示，当所述凸轮10向下运动时，使得所述弹性钢片弯曲，所述弹簧压缩。

机体内的设置有路况监测模块和位置传感器，当监测到机体2存在前方障碍物无法通过正常行驶越过时，机体2会通过内置的电机将所有的轮体1调整到如图6所示的相位角，使得所有轮体1均存在一个弹性模块4与地面接触，同时输出信号控制机体2内的电机带动凸轮10慢速旋转至最大高度处后，以最大速度迅速下摆到最低点，在这一过程中凸轮10由重力势能使得弹性模块4内的弹性钢片7以及弹簧9均被压缩，在凸轮10回摆到最低处的时刻，机体2内的电机瞬时启动，给弹性模块4附加力矩使其进一步弯曲，这样就把凸轮的势能与电机的动能转换成为弹性模块4的弹性势能，当弹性模块4的弹性势能释放时，就可以通过跳跃的方式越过障碍物。其中如图7所示，凸轮10安装在电机11上，并且通过支架12固定在机体上。

进一步的，可以依次设置不同的弹性模块具有不同的释放时间，以及不同弹性模块的压缩方向，从而进行不同的跳跃方向和不同的跳跃高度，以便跳跃不同的障碍物。

本实施例中提出的一种用于机器人的多功能轮子，通过将机体同侧相邻的轮体1设置有预设的相位差，使得安装有该多功能轮子的机器人在行进的过程中，任一时刻都至少有三个轮体1着地，并且着地的三个轮体1成三角形，从而实现了机器人的平稳行驶，并且配合凸轮的运动，实现弹性模块中势能的转换，使得机器人跳过障碍物，避免了机器人底盘硬着陆的发生，提高了机器人内部结构的安全性。

需要说明的是：上述实施例提供的一种用于机器人的多功能轮子进行运动的实施例，仅作为该多功能轮子中在实际应用中的说明，还可以根据实际需要而将上述多功能轮子在其他应用场景中使用，其具体实现过程类似于上述实施例，这里不再赘述。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中得先后顺序。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并不用以限制本实用新型，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 (6)

1.一种用于机器人的多功能轮子，在所述机器人的机体每侧安装有至少三个轮体，其特征在于，所述机体内设置有凸轮，所述轮体包括：

法兰盘，在所述法兰盘的侧面上设置有至少两个弹性模块；

在所述机体同侧相邻的所述轮体均按预设的相位固定。

2.根据权利要求1所述的多功能轮子，其特征在于，所述弹性模块，具体包括：

轮缘，在所述轮缘和所述法兰盘之间，设置有两个弹性钢片，所述弹性钢片的一端固定在所述法兰盘上，所述弹性钢片的另一端固定连接在所述轮缘上；

弹簧柱销、弹簧以及弹簧套筒；

其中所述弹簧柱销的一端伸入所述弹簧套筒中，在所述弹簧柱销和所述弹簧套筒之间，设置有所述弹簧。

3.根据权利要求2所述的多功能轮子，其特征在于，所述弹性钢板向所述弹性模块内侧弯曲。

4.根据权利要求2所述的多功能轮子，其特征在于，在所述弹性模块中：

设置有至少一组所述弹簧柱销、弹簧以及弹簧套筒。

5.根据权利要求2所述的多功能轮子，其特征在于，所述弹性钢片宽度至少为20mm。

6.根据权利要求2所述的多功能轮子，其特征在于，在所述多功能轮子中：

当所述凸轮向下运动时，使得所述弹性钢片弯曲，所述弹簧压缩。