CN212046714U - 一种同时适用于软硬路面行驶的轮子 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同时适用于软硬路面行驶的轮子，包括一环形橡胶轮，环形橡胶轮的内侧端连接着转轴，转轴的内部设有连接孔，转轴的外表面外侧设有传动齿，传动齿与主动齿轮啮合传动，主动齿轮由主动电机驱动；环形橡胶轮的内孔中设有一梅花轮，梅花轮连接于切换电机的转轴上，切换电机定位于转轴的连接孔中；环形橡胶轮上设有多个相对圆心呈辐射状分布的连通孔，每个连通孔中设有一直杆，直杆在复位结构作用下具备内缩趋势而顶持在梅花轮的表面上；各所述直杆的内端顶持在梅花轮表面上的位置相互对应。本发明设计的轮子，其可根据工况在两种模式下快速切换，以满足硬路面快速行驶和软路面抓地性能好的使用需要，特别适用于机器人复杂作业环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人轮子，具体为一种同时适用于软硬路面行驶的轮子。
背景技术
很多专业机器人，其目的就是为了应对复杂作业环境而设计的，工作中不仅需要在水泥路等硬质路面上行驶，而且经常会遇到泥地等软路面上行驶。
但在目前，硬路面上使用的轮子和软路面上使用的轮子其结构和材质都是不一样的，两种类型的轮子无法实现互通。其中用于硬路面的轮子其设计目的是为了平稳快速行驶，往往摩擦力偏小，抓地能力差，其在软路面（如泥地）上行驶时容易打滑；而用于软路面的轮子常采用棘轮结构，棘轮的棘齿行驶中会与硬路面接触面积过小而容易产生集中应力损坏路面。
发明内容
针对上述问题，本发明设计了一种同时适用于软硬路面行驶的轮子，其可根据工况在两种模式下快速切换，以满足硬路面快速行驶和软路面抓地性能好的使用需要，特别适用于机器人复杂作业环境。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种同时适用于软硬路面行驶的轮子，其特征在于：包括一环形橡胶轮，环形橡胶轮的内侧端连接着转轴，转轴的内部设有连接孔，转轴的外表面外侧设有传动齿，传动齿与主动齿轮啮合传动，主动齿轮由主动电机驱动；所述环形橡胶轮的内孔中设有一与其同心的梅花轮，梅花轮连接于切换电机的转轴上并可由切换电机驱动转动，切换电机定位于转轴的连接孔中；所述环形橡胶轮上设有多个绕周向等间隔布局并相对圆心呈辐射状分布的连通孔，每个连通孔中设有一可相对其内外伸缩的直杆，直杆与环形橡胶轮内孔壁之间设有复位结构，复位结构使直杆始终具备内缩趋势而顶持在梅花轮的表面上；各所述直杆的内端顶持在梅花轮表面上的位置相互对应，在硬路面行驶时各直杆内端同时顶持在梅花轮表面的最低凹槽处且直杆外端刚好不外露；在软路面行驶时，各直杆内端同时顶持在梅花轮表面的凸起顶端处且直杆外端外露于环形橡胶轮的外表面。
更具体的，上述复位结构包括弹簧座和压缩弹簧，所述弹簧座设置在直杆中后部上，所述压缩弹簧套设在弹簧座与环形橡胶轮内孔壁之间并具有预压缩量，压缩弹簧的复位力使直杆始终具备内缩趋势。
更具体的，上述直杆外端设置成圆弧，该圆弧曲率与环形橡胶轮外侧轮廓曲线的曲率一致。
更具体的，上述直杆内端设置成圆弧，该圆弧曲率与梅花轮表面配合对应。
更具体的，上述梅花轮表面的至少一个最低凹槽处和凸起顶端处各设置一应变式压力传感器，应变式压力传感器由定位于梅花轮侧面上的电源供电。
更具体的，上述连通孔的外端口部上设置有防水胶塞。
更具体的，上述应变式压力传感器外涂覆有防水硅胶。
更具体的，上述梅花轮表面的凸起顶端处设置有一定位平面或小凹槽。
更具体的，上述转轴的外表面内侧设有轴承与机架活动连接。
本发明通过复位结构使各直杆内端动配合的顶持在梅花轮的表面上。当梅花轮转动使得直杆顶持在表面的最低凹槽处时，此时直杆的外端刚好不外露于环形橡胶轮的轮胎表面，并与轮胎表面无缝配合，此时整个轮胎相当于普通的硬路面的轮子，摩擦阻力小，可在硬路面上进行快速平稳的行驶；而当梅花轮转动使得直杆顶持在表面的凸起顶端处时，此时各直杆的外端外露于环形橡胶轮的轮胎表面形成棘轮结构，其能有效提升行驶时的摩擦阻力和抓地能力，以适应泥地等软路面上的行驶，避免打滑现象发生。
附图说明
图1、本发明的立体结构示意图；
图2、本发明梅花轮的结构示意图；
图3、本发明直杆完全内缩时的侧视图；
图4、本发明直杆完全外伸时的侧视图。
具体实施方式
如图1-4所示，一种同时适用于软硬路面行驶的轮子，包括一环形橡胶轮1，环形橡胶轮1的内侧端连接着一转轴2，转轴2的内部设有连接孔21，转轴2的外表面外侧设有传动齿22，传动齿22与一主动齿轮3啮合传动，主动齿轮3由一主动电机4驱动，主动齿轮3和主动电机4定位在机架（机架不属于本发明的设计点，图中未视）上。
所述转轴2的外表面内侧设有轴承23与机架活动连接。
所述环形橡胶轮1的内孔中设有一与其同心的梅花轮5，梅花轮5连接于一切换电机6的转轴61上并可由切换电机驱动转动，切换电机6定位于转轴2的连接孔21中。
所述环形橡胶轮1上设有多个绕周向等间隔布局并相对圆心呈辐射状分布的连通孔11，在本图示中设置为八个，在实际中可根据轮子尺寸和需要进行增减设置。每个连通孔11中设有一可相对其内外伸缩的直杆7，直杆7与环形橡胶轮1内孔壁之间设有复位结构8，复位结构8使直杆7始终具备内缩趋势而顶持在梅花轮5的表面上。
所述复位结构8包括弹簧座81和压缩弹簧82。所述弹簧座81设置在直杆7中后部上，所述压缩弹簧82套设在弹簧座81与环形橡胶轮1内孔壁之间并具有预压缩量，压缩弹簧82的复位力使直杆7始终具备内缩趋势。
各所述直杆7的内端顶持在梅花轮5表面上的位置相互对应，即各直杆7同时顶持在梅花轮5表面的最低凹槽处51或凸起顶端处52。在需要进行切换时，只需要启动切换电机6带动梅花轮5转动，利用梅花轮5外表面的凹凸弧度推动直杆7进行伸缩调节。当梅花轮5转动使得直杆7顶持在表面的最低凹槽处51时，此时直杆7的外端刚好不外露于环形橡胶轮1的轮胎表面，此时结构如图3所示，整个轮胎相当于普通的硬路面的轮子，摩擦阻力小，可在硬路面上进行快速平稳的行驶；而当梅花轮5转动使得直杆7顶持在其表面的凸起顶端处52时，此时结构如图4所示，各直杆7的外端外露于环形橡胶轮1的轮胎表面形成棘轮结构，其能有效提升轮子行驶时的摩擦阻力和抓地能力，以适应泥地等软路面上的行驶，避免打滑现象发生。
所述梅花轮5表面的凸起顶端52处设置有一定位平面或小凹槽,本实用新型采用小凹槽521设置，其目的能使直杆7顶持到该位置时能实现有效定位。
在此，为能获得更好的硬路面行驶性能，所述直杆7外端设置成圆弧71，且该圆弧71曲率与环形橡胶轮1外侧轮廓曲线的曲率一致，这种设置使得直杆7外端内缩后刚好与环形橡胶轮1的轮胎表面形成无缝配合，保证了轮胎表面的光整，以进一步减少阻力，提升行驶的稳定性。
此外，考虑到梅花轮5转动切换的省力和灵活性，所述直杆7内端同样设置成圆弧72，该圆弧72曲率与梅花轮5表面配合对应，以方便用较小的驱动力即可带动直杆7进行内外伸缩切换。
再者，因以上直杆7内端与梅花轮5的接触完全隐藏在内部，模式切换时一般通过控制器控制切换电机6转动角度来实现，但实际中因存在装配误差和使用磨损，其结果有可能会导致梅花轮5转动不到位的情况发生，为此，本发明在梅花轮5表面的至少一个最低凹槽处51和凸起顶端处52各设置一应变式压力传感器9，应变式压力传感器9实时将压力信号传递给控制器，以用于检测直杆7是否运动到位，并以此来校正控制切换电机6的启停操作。所述应变式压力传感器9由定位于梅花轮5侧面上的电源91进行供电。
在此，考虑到作业环境的复杂性，轮子有时候会在有水的泥地上行驶，为此，本发明在环形橡胶轮1的连通孔11的外端口部上设置有防水胶塞111，并在应变式压力传感器9外涂覆有防水硅胶，以避免直杆7伸缩过程中将污水污物带入而影响内部器件的正常工作，同时也能保证应变式压力传感器9的正常工作。
综上，本发明设计的一种同时适用于软硬路面行驶的轮子，其可根据工况在两种模式下快速切换，以满足硬路面快速行驶和软路面抓地性能好的使用需要，特别适用于机器人复杂作业环境的使用。
Claims (9)
1.一种同时适用于软硬路面行驶的轮子，其特征在于：包括一环形橡胶轮，环形橡胶轮的内侧端连接着转轴，转轴的内部设有连接孔，转轴的外表面外侧设有传动齿，传动齿与主动齿轮啮合传动，主动齿轮由主动电机驱动；所述环形橡胶轮的内孔中设有一与其同心的梅花轮，梅花轮连接于切换电机的转轴上并可由切换电机驱动转动，切换电机定位于转轴的连接孔中；所述环形橡胶轮上设有多个绕周向等间隔布局并相对圆心呈辐射状分布的连通孔，每个连通孔中设有一可相对其内外伸缩的直杆，直杆与环形橡胶轮内孔壁之间设有复位结构，复位结构使直杆始终具备内缩趋势而顶持在梅花轮的表面上；各所述直杆的内端顶持在梅花轮表面上的位置相互对应，在硬路面行驶时各直杆内端同时顶持在梅花轮表面的最低凹槽处且直杆外端刚好不外露，在软路面行驶时，各直杆内端同时顶持在梅花轮表面的凸起顶端处且直杆外端外露于环形橡胶轮的外表面。
2.如权利要求1所述的一种同时适用于软硬路面行驶的轮子，其特征在于：所述复位结构包括弹簧座和压缩弹簧，所述弹簧座设置在直杆中后部上，所述压缩弹簧套设在弹簧座与环形橡胶轮内孔壁之间并具有预压缩量，压缩弹簧的复位力使直杆始终具备内缩趋势。
3.如权利要求1或2所述的一种同时适用于软硬路面行驶的轮子，其特征在于：所述直杆外端设置成圆弧，该圆弧曲率与环形橡胶轮外侧轮廓曲线的曲率一致。
4.如权利要求1或2所述的一种同时适用于软硬路面行驶的轮子，其特征在于：所述直杆内端设置成圆弧，该圆弧曲率与梅花轮表面配合对应。
5.如权利要求1或2所述的一种同时适用于软硬路面行驶的轮子，其特征在于：所述梅花轮表面的至少一个最低凹槽处和凸起顶端处各设置一应变式压力传感器，应变式压力传感器由定位于梅花轮侧面上的电源供电。
6.如权利要求1或2所述的一种同时适用于软硬路面行驶的轮子，其特征在于：所述连通孔的外端口部上设置有防水胶塞。
7.如权利要求5所述的一种同时适用于软硬路面行驶的轮子，其特征在于：所述应变式压力传感器外涂覆有防水硅胶。
8.如权利要求1或2所述的一种同时适用于软硬路面行驶的轮子，其特征在于：所述梅花轮表面的凸起顶端处设置有一定位平面或小凹槽。
9.如权利要求1或2所述的一种同时适用于软硬路面行驶的轮子，其特征在于：所述转轴的外表面内侧设有轴承与机架活动连接。
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