CN205440607U - 一种左右同相位不同相位区间的四轮小车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种左右同相位不同相位区间的四轮小车，包括车体、设置在车体上的驱动系统及用于控制驱动系统行走的控制系统，所述驱动系统主要由行走装置及驱动源组成，所述行走装置为一对全轮及一对缺口轮，所述缺口轮的外圆直径与全轮的外圆直径相同，所述全轮位于车体两侧的一条对角线上，所述缺口轮位于车体两侧的另一条对角线上，所述车体左右两侧的全轮与缺口轮通过连接轴对应连接成两组，各组通过驱动源分别驱动；该小车可分别实现正、反向前及左、右拐弯，具有转弯性能好、体积小、重量轻、控制简单，越障能力强的特点，结构简单易于实现，可广泛用于各种环境中。
Description
技术领域
本实用新型属于机器人领域，具体涉及一种左右同相位不同相位区间的四轮小车。
背景技术
随着自然灾害、森林事故、核能工业、探险救援、军事侦察、地震救援等众多领域的快速发展和人类对未知领域的不断探索，人类迫切需要一种不仅可以在平坦地面上行走自如，又能适应复杂地形自由行走和越障的移动机器人。
目前，机器人所使用的运动机构主要有轮式、履带式、混合式、足式等结构，在这些运动机构中都存在一定的不足之处：其中履带具有对地压力小，在松软的地面上附着能力和通过性能好，爬楼梯、越障平稳性高等特点，但是该机构不能避免笨重的履带、功耗高和对地形的破坏等问题；腿式越障机构能够在非规整的地形下很好的行走，但它付出了运动效率过低、控制较复杂等代价；混合式越障机构综合使用了各种机构的优点，尽量使其适应各种地形，但其机械结构复杂，控制难度较大，效率较差。
在这些运动机构中轮式运动机构应用最为广泛，主要是轮式机构具有效率高、速度快、行动稳定等优点，但他的越障效果不如前面的所述的几种。如果能让轮式机构的机器人实现左右同相，则可以大大增强它的越障性能，然而左右同相在增强轮式机构机器人越障性能的同时，又给它带来难以左右转弯、不易控制的弊病，当前越障性能好的机器人大都采用轮式机器人，但这种机器人不能同时兼顾越障的效果和运动的效率，所以仍具有一定的缺点。
发明内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种一种能够兼顾在规整地形系统功能的平稳性和行走的高效性、以及非规整地形下的越障能力，又可以克服转弯性能差的缺点的四轮小车。
为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种左右同相位不同相位区间的四轮小车，包括车体、设置在车体上的驱动系统及用于控制驱动系统行走的控制系统，所述驱动系统主要由行走装置及驱动源组成，所述行走装置为一对全轮及一对缺口轮，所述缺口轮的外圆直径与全轮的外圆直径相同，所述全轮位于车体两侧的一条对角线上，所述缺口轮位于车体两侧的另一条对角线上，所述车体左右两侧的全轮与缺口轮通过连接轴对应连接成两组，各组通过驱动源分别驱动。
进一步，所述缺口轮的外圆周上等距设有若干个缺口。
进一步，所述驱动系统还包括相互啮合的齿轮A与齿轮B，所述齿轮A套装并固定在全轮与缺口轮的连接轴上，所述齿轮B通过联轴器与驱动源连接。
进一步，各所述齿轮A与两组齿轮B相啮合。
进一步，两组齿轮B对称设置在连接轴两侧并通过支架设置在车体上。
进一步，所述控制系统主要由中央控制器、驱动控制器、电源和遥控开关组成；所述电源通过电源线分别与中央控制器、驱动控制器和遥控开关相连接；所述中央控制器通过控制线与驱动控制器连接，所述驱动控制器通过控制线与驱动源连接。
进一步，所述控制系统设置在车体上。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过采用同相位、不同相位区间的轮子分别安放在四轮小车的对角线上，有效得解决了以往同相轮转弯效果差的问题。由于左右同相不同相位区间的四轮小车左右是同相的，所以线速度角速度都是相同的，但因为它们的相位区间不一样，全轮子受到地面的作用时间长，缺口轮受到地面的作用时间短，当四个轮子都同相时，两侧的受到地面的作用时间是一样且移动距离是同方向的，整体可以实现前进或后退；当前后两排轮子反向时，左右轮子移动距离不一样，因前后轮子移动距离是相反的，故而可以实现左右拐弯。此四轮小车具有体积小、重量轻、控制简单，转弯性能好且越障能力强的特点，结构简单且容易实现，可广泛用于各种环境中。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的正向前进示意图；
图3为本实用新型的反向前进示意图；
图4为本实用新型的左拐弯示意图；
图5为本实用新型的右拐弯示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。
如图所示，本实用新型中的左右同相位不同相位区间的四轮小车，包括车体1、设置在车体1上的驱动系统及用于控制驱动系统行走的控制系统，所述驱动系统主要由行走装置及驱动源2组成，所述行走装置为一对全轮3(即普通圆轮)及一对缺口轮4(即设有缺口的圆轮)，所述缺口轮4的外圆直径与全轮3的外圆直径相同，所述全轮3位于车体1两侧的一条对角线上，所述缺口轮4位于车体1两侧的另一条对角线上，所述车体1左右两侧的全轮3与缺口轮4通过连接轴5对应连接成两组，各组通过驱动源2分别驱动。
具体的，此四轮小车一方面在于缺口轮4上的缺口可产生与地面不一样的作用时间，另一方面则在于同相位区间的车轮位于车体1的一条对角线上(即全轮3在一条对角线上，缺口轮4在另一条对角线上)；所以，当它越障的时候，因为是同相所以越障性能较高；当它转弯的时候，通过前后轮子的反向运行，使四个轮子与地面的作用时间不一样，即产生左右不一样的位移距离，从而改变它的运动方向，实现四轮小车的转弯。总的来说，该小车结构简单、体积小、重量轻且控制简单易实现。
作为上述方案的进一步改进，所述缺口轮4的外圆周上等距设有若干个缺口。本实施例中缺口轮4的外圆周上等距设有三个缺口，当然，具体设置情况可根据实际使用情况进行调整。
本实施例中的驱动系统还包括相互啮合的齿轮A6与齿轮B7，所述齿轮A6套装并固定在全轮3与缺口轮4的连接轴5上，所述齿轮B7通过联轴器与驱动源2连接。
具体的，本实施例中的驱动源2为电机，连接轴5为六角轴，齿轮A6套装在六角轴上；电机通过联轴器连接一根短的六角轴，短六角轴上再固定齿轮B7；齿轮B7有四组，两两对称设置在连接轴5两侧，短六角轴则通过支架8设置在车体1上。各齿轮A6与两组齿轮B相啮合，即两侧齿轮B7转动带动中间齿轮A6转动，实现了连接轴5两侧齿轮的同相转动。该结构可有效保证每组驱动轮的动力强度。
本实施例中的控制系统9主要由中央控制器、驱动控制器、电源和遥控开关组成；所述电源通过电源线分别与中央控制器、驱动控制器和遥控开关相连接；所述中央控制器通过控制线与驱动控制器连接，所述驱动控制器通过控制线与驱动源连接。本实施例中是用一个驱动控制器驱动放置在一根六角轴两侧的电机，结构简单且便于控制。
为进一步提高小车的集成度，所述控制系统设置在车体1上。
实施例一
正向前进
当四轮小车正向前进时，即连接轴两侧电机顺时针转动时，连接轴带动左右不同相位区间轮正向转动，全轮和缺口轮同相，转动方向一致，无转向力矩，故车体向前前进。
实施例二
反向前进
当四轮小车反向前进时，即连接轴两侧电机逆时针转动时，连接轴带动左右不同相位区间轮反向转动，全轮和缺口轮同相，转动方向一致，无转向力矩，故车体反向前进。
实施例三
左拐弯
当四轮小车左拐弯时，即前电机逆时针转动、后电机顺时针转动，由于左右为不同相位区间的轮子，对于前排轮子，它们都是反向转，但左侧为全轮，其与地面作用时间较长，右侧为缺口轮，其与地面作用时间较短，故存在某些时机，对于前排轮子左侧全轮接触地面，有摩擦力，而缺口轮对地面无接触或无压力，无有效摩擦力。同理，对于后排轮子，它们都是正向转，右侧为全轮，其与地面作用时间较长，左侧为缺口轮，其与地面的作用时间较短，故存在某些时机，对于后排轮子右侧全轮接触地面，有摩擦力，而左侧缺口轮对地面无接触或无压力，无有效摩擦力。综合整体考虑，存在某个时间段，对角全轮接触地面，而另一个对角缺口轮没有接触地面，因对角安置的全轮会带来向左转的力矩，所以车体整体左拐。
实施例四
右拐弯
当四轮小车右拐弯时，即前电机顺时针转动、后电机逆时针转动，由于左右为不同相位区间的轮子，对于前排轮子，它们都是正向转，但左侧为全轮，其与地面作用时间较长，右侧为缺口轮，其与地面作用时间较短，故存在某些时机，对于前排轮子左侧全轮接触地面，有摩擦力，而缺口轮对地面无接触或无压力，无有效摩擦力。同理，对于后排轮子，它们都是反向转，右侧为全轮，其与地面作用时间较长，左侧为缺口轮，其与地面的作用时间较短，故存在某些时机，对于后排轮子右侧全轮接触地面，有摩擦力，而左侧缺口轮对地面无接触或无压力，无有效摩擦力。综合整体考虑，存在某个时间段，对角全轮接触地面，而另一个对角缺口轮没有接触地面，因对角安置的全轮会带来向右转的力矩，所以车体整体右拐。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种左右同相位不同相位区间的四轮小车，包括车体、设置在车体上的驱动系统及用于控制驱动系统行走的控制系统，其特征在于：所述驱动系统主要由行走装置及驱动源组成，所述行走装置为一对全轮及一对缺口轮，所述缺口轮的外圆直径与全轮的外圆直径相同，所述全轮位于车体两侧的一条对角线上，所述缺口轮位于车体两侧的另一条对角线上，所述车体左右两侧的全轮与缺口轮通过连接轴对应连接成两组，各组通过驱动源分别驱动。
2.根据权利要求1所述的左右同相位不同相位区间的四轮小车，其特征在于：所述缺口轮的外圆周上等距设有若干个缺口。
3.根据权利要求2所述的左右同相位不同相位区间的四轮小车，其特征在于：所述驱动系统还包括相互啮合的齿轮A与齿轮B，所述齿轮A套装并固定在全轮与缺口轮的连接轴上，所述齿轮B通过联轴器与驱动源连接。
4.根据权利要求3所述的左右同相位不同相位区间的四轮小车，其特征在于：各所述齿轮A与两组齿轮B相啮合。
5.根据权利要求4所述的左右同相位不同相位区间的四轮小车，其特征在于：两组齿轮B对称设置在连接轴两侧并通过支架设置在车体上。
6.根据权利要求1～5任一项所述的左右同相位不同相位区间的四轮小车，其特征在于：所述控制系统主要由中央控制器、驱动控制器、电源和遥控开关组成；所述电源通过电源线分别与中央控制器、驱动控制器和遥控开关相连接；所述中央控制器通过控制线与驱动控制器连接，所述驱动控制器通过控制线与驱动源连接。
7.根据权利要求6所述的左右同相位不同相位区间的四轮小车，其特征在于：所述控制系统设置在车体上。
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Cited By (1)
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| CN105667620A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-06-15 | 西南大学 | 一种左右同相位不同相位区间的四轮小车 |
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2016
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105667620A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-06-15 | 西南大学 | 一种左右同相位不同相位区间的四轮小车 |
| CN105667620B (zh) * | 2016-03-31 | 2017-12-08 | 西南大学 | 一种左右同相位不同相位区间的四轮小车 |
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