CN102120404A - 单动力展开与驱动一体化的移动机器人车轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单动力展开与驱动一体化的移动机器人车轮。本发明包括：动力源组件、非等边X型杆链机构和滑块连接机构，动力源组件和非等边X型杆链机构部分通过推杆连接，所述的非等边X型杆链机构部分和滑块连接结构部分通过销轴套、销轴和弹簧连接，本发明通过非等边四边形组成的四杆机构，实现一个动力源即可展开并驱动车轮，节省了打包时所需的空间，增强了轮式移动机器人工作时的稳定性和适应性。

Description

单动力展开与驱动一体化的移动机器人车轮

技术领域

本发明涉及一种机器人车轮，特别是一种单动力展开与驱动一体化的移动机器人车轮。

背景技术

车轮作为全地形轮式移动机器人直接与松柔崎岖地形表面接触的组件，不仅起到承载整体重量，产生牵引力，反馈必要的地形信息，而且对该类机器人的运动能力、转向灵活性、适应地形的能力具有极其关键的影响，成功的车轮设计可以增强全地形轮式移动机器人的稳定性，使其运动平稳，有利于视觉***、通讯***、太阳能帆板及操作手臂的正常工作。而可展开车轮是全地形轮式移动机器人行走***研究的一个趋势。车轮的直径在该类机器人打包运输过程中可以缩小，以利于节省运输空间，在使用时可以变大，以增强该类机器人的运动稳定性及地形适应能力。

发明内容

本发明的目的在于解决轮式移动机器人适用于全地形展开时动力源问题和在特种工况下工作时打包占用过多空间的问题，提供了一种单动力展开与驱动一体化的移动机器人车轮，其正常工作时，充分增强了移动机器人的运动性能。

本发明解决上述问题的具体技术方案如下：

一种单动力展开与驱动一体化的移动机器人车轮包括动力源组件、非等边X型杆链机构和滑块连接机构，其特征在于所述的动力源组件和非等边X型杆链机构通过推杆连接，所述动力源组件有凸轮的弧形齿面与推杆接触，所述的推杆通过轮毂的螺钉通孔和非等边X型杆链机构的连杆Ⅰ通过销连接；所述的非等边X型杆链机构和滑块连接机构通过销轴套、销轴和弹簧连接，所述的连杆Ⅲ与销轴套固接，所述的连杆Ⅲ和销轴套之间压配有弹簧和销轴，所述的弹簧压配在连杆Ⅲ与销轴的轴肩之间。所述的动力源组件包括电机、凸轮、轮毂、法兰盘、轴承底座、轴承盖、左轴承、右轴承、长轴套、短轴套、销轴套、销轴、弹簧；所述的非等边X型杆链机构部分包括连杆Ⅰ、连杆Ⅱ、连杆Ⅲ、挡板、外圈；所述的滑块连接结构部分包括上滑槽、下滑槽、左滑块、右滑块、销轴套承载座、销轴套、销轴、弹簧；所述的动力源组件的结构：所述的电机轴与法兰盘通过键连接，所述的法兰盘与轮毂通过螺栓固接，所述的轮毂周向均布四个螺钉通孔，与端盖通过螺栓固接，所述的端盖与电机承载空心轴连接，所述的电机承载空心轴内侧安装所述电机，外侧与左轴承、右轴承过盈配合、与长轴套和短轴套间隙配合，与右轴承之间压配有卡簧，所述的长轴套与轴承盖之间压配有轴盖内密封圈，所述的轴承盖和轴承底座之间压配所述左轴承、右轴承，所述的左轴承内圈与右轴承内圈之间压配所述短轴套，所述的左轴承内圈与端盖之间压配所述长轴套，所述的轴承底座与凸轮过盈配合，所述的凸轮均布四个齿，每个齿在同一侧分布有两个销轴孔，所述的凸轮的每个销轴孔和销轴套之间压配有弹簧，所述的凸轮和销轴套通过螺栓连接，所述的凸轮的每个齿有一个弧形齿面；所述的非等边X型杆链机构包括：所述的连杆Ⅰ在其四分之一处钻有销孔，所述的相邻连杆Ⅰ和连杆Ⅱ之间通过销连接，等长边相对，所述的连杆Ⅰ与外圈通过销连接，所述的挡板与外圈焊接，所述的连杆Ⅱ在其四分之一处钻有销孔，所述的相邻连杆Ⅱ之间通过销连接，等长边相对，所述的连杆Ⅲ在其四分之一处钻有销孔，所述的相邻的连杆Ⅱ和连杆Ⅲ之间通过销连接，等长边相对；所述的滑块连接结构部分包括：所述的销轴套末端的沟槽装有卡簧、所述的销轴套承载座分别与左滑块、右滑块之间压紧卡簧，所述的销轴套与销轴套承载座过盈配合，所述的销轴套承载座与左滑块、右滑块之间通过螺栓连接，所述的左滑块和右滑块装在上滑槽块和下滑槽块固接后形成的滑槽中。

本发明与现有技术相比较具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：一、本发明利用凸轮推动该四杆结构展开，实现一个动力源即可以展开车轮，同时可以驱动车轮的功能，使用时增强了轮式移动机器人工作时的稳定性及适应能力。二、本发明根据非等边四边形组成的四杆结构的工作原理，需在特种工况工作时，打包占用的空间少。

附图说明

图1是本发明所涉及的单动力展开与驱动一体化的移动机器人车轮展开前的结构示意图。

图2是图1中A-O`-O-A处剖面图。

图3是图2中C处滑块连接结构部分的局部放大图。

图4是本发明所涉及的单动力展开与驱动一体化的移动机器人车轮展开后的结构示意图。

图5是图4中A-A处左剖视图。

图6是图4中B-B处滑块连接结构部分的局部剖视图。

图7是图2中凸轮的零件图。

具体实施方式

本发明的一个优选实施例结合附图详述如下：

参见图1~图7，本单动力展开与驱动一体化的移动机器人车轮包括动力源组件01、非等边X型杆链机构02、滑块连接机构03，其特征在于所述的动力源组件01和非等边X型杆链机构02通过推杆9连接，所述的凸轮2的弧形齿36齿面与推杆9接触，所述的推杆9通过轮毂的螺钉通孔和连杆Ⅰ27通过销32连接；所述的非等边X型杆链机构02和滑块连接机构03通过销轴套22、销轴21和弹簧20连接，所述的连杆Ⅲ29与销轴套22固接，所述的连杆Ⅲ29和销轴套22之间压配有弹簧20和销轴21，所述的弹簧20压配在连杆Ⅲ与销轴21的轴肩之间；所述的动力源组件01包括电机13、凸轮2、轮毂1、法兰盘3、轴承底座4、轴承盖17、左轴承11、右轴承8、长轴套15、短轴套16、销轴套35、销轴33、弹簧34；所述的非等边X型杆链机构02包括连杆Ⅰ27、连杆Ⅱ28、连杆Ⅲ29、挡板30、外圈31；所述的滑块连接机构03包括上滑槽块、下滑槽块18、左滑块24、右滑块25、销轴套承载座19、销轴套22、销轴21、弹簧20；所述的动力源组件的结构：所述的电机轴5与法兰盘3通过键6连接，所述的法兰盘3与轮毂1通过螺栓固接，所述的轮毂1周向均布四个螺钉通孔，与端盖10通过螺栓固接，所述的端盖10与电机承载轴14连接，所述的电机承载轴14内侧装有电机13，外侧与左轴承11、右轴承8过盈配合、与长轴套15和短轴套16间隙配合，与右轴承8之间压配有卡簧7，所述的长轴套15与轴承盖17之间压配有轴盖内密封圈12，所述的轴承盖17和轴承底座4之间压配有左轴承11、右轴承8，所述的左轴承11内圈与右轴承8内圈之间压配有短轴套16，所述的左轴承11内圈与端盖10之间压配有长轴套15，所述的轴承底座4与凸轮2过盈配合，所述的凸轮2均布四个弧形齿36，每个弧形齿36在同一侧分布有两个销轴孔37，所述的凸轮2的每个销轴孔和销轴套35之间压配有弹簧34，所述的凸轮2和销轴套35通过螺栓连接，所述的凸轮2的每个弧形齿36有一个弧形工作齿面；所述的非等边X型杆链机构02包括：所述的连杆Ⅰ37在其内端四分之一处钻有销孔，所述的相邻连杆Ⅰ27和连杆Ⅱ28之间通过销32连接，等长边相对；所述的连杆Ⅰ27与外圈弧形片31通过销连接，所述的V形挡板30与外圈弧形片31焊接，所述的连杆Ⅱ28在其内端四分之一处钻有销孔，所述的相邻连杆Ⅱ28之间通过销32连接，等长边相对。所述的连杆Ⅲ29在其内端四分之一处钻有销孔，所述的相邻的连杆Ⅱ28和连杆Ⅲ29之间通过销连接，等长边相对。所述的滑块连接机构03包括：所述的销轴套22末端的沟槽装有卡簧23，所述的销轴套承载座19分别与左滑块24、右滑块25之间压紧卡簧23，所述的销轴套22与销轴套承载座19过盈配合，所述的销轴套承载座19与左滑块24、右滑块25之间通过螺栓连接，所述的左滑24块和右滑块25装在上滑槽块26和下滑槽块18固接后形成的滑槽中。

结合图1~图7说明本实施例的工作原理：当电机13刚开始旋转时，带动凸轮2旋转，凸轮2上的推杆9被顶出，推杆9推动环形非等边X型杆链机构02内径增大，外径也随之扩展达到车轮展开的目的，当推杆9行程最大时，非等边X型杆链机构02中设置的滑块连接机构中的弹簧20弹出推出销轴21，***到与该位置相对应的滑块的孔中，使外部卡死不会随受力变化发生变形。同时凸轮2背后的弹簧34也弹出销轴33，使销轴33***到轮毂1上的孔中，使轮毂1与凸轮2成为一个整体，同时随电机轴5旋转。外圈弧形片31左右各有一个V形挡板30，当展开到设计值时，V形挡板30能够与连杆表面贴合，外部成为一个整圆。

Claims (4)

1.一种单动力展开与驱动一体化移动机器人车轮，包括一个动力源组件（01）、四个非等边X型杆链机构（02）和四个滑块连接机构（03），其特征在于所述的动力源组件（01）位于车轮中心，该动力源组件（01）有一个电机（13）驱动一个凸轮（2），该凸轮（2）有周向均布的四个弧形齿（36），有四根推杆（9）的内端分别顶靠着所述的弧形齿（36）的齿面，而外端与所述的四个非等边X型杆链机构（02）铰连；每两个相邻的非等边X型杆链机构（02）之间通过所述的滑块连接机构（03）实现滑动铰连；每个所述的非等边X型杆链机构（02）外端连接两块周向排列的外圈弧形片（31），构成可展开的车轮外圈。

2.根据权利要求1所述的单动力展开与驱动一体化的移动机器人车轮，其特征在于所述的动力源组件（01）包括所述电机(13)、所述凸轮(2)、一个轮毂(1)、一个法兰盘(3)、一个轴承底座(4)、一个轴承盖(17)、一个左轴承(11)、一个右轴承(8)、一个长轴套(15)、四个短轴套(16)、四个销轴套(35)、四个销轴(33)和四个弹簧(34)；所述的电机轴(5)与法兰盘(3)通过一个键(6)连接，所述的法兰盘(3)与轮毂(1)通过螺栓固接，所述的轮毂(1)周向均布四个螺钉通孔，与端盖(10)通过螺栓固接，所述的端盖(10)与电机承载空心轴(14)连接，所述的电机承载空心轴(14)内侧安装所述电机(13)，外侧与左轴承(11)、右轴承(8)过盈配合、与长轴套(15)和短轴套(16)间隙配合，与右轴承(8)之间压配所述卡簧(7)，所述的长轴套(15)与轴承盖(17)之间压配所述轴盖内密封圈(12)，所述的轴承盖(17)和轴承底座(4)之间压配所述左轴承(11)、右轴承(8)，所述左轴承(11)内圈与右轴承(8)内圈之间压配所述短轴套(16)，所述左轴承(11)内圈与端盖(10)之间压配所述长轴套(15)，所述轴承底座(4)与凸轮(2)过盈配合，所述凸轮(2)均布所述四个弧形齿（36），每个弧形齿（36）在同一侧分布有两个销轴孔（37），所述凸轮(2)的每个销轴孔（37）和销轴套(35)之间压配所述弹簧(34)，所述凸轮(2)和销轴套(35)通过螺栓连接，所述凸轮(2)的每个弧形齿（36）有一个弧形工作齿面。

3.根据权利要求1所述的单动力展开与驱动一体化的移动机器人车轮，其特征在于所述每个非等边X型杆链机构（02）包括连杆Ⅰ(27)、连杆Ⅱ(28)、连杆Ⅲ(29)、V形挡板(30)和所述外圈弧形片(31)构成；所述的连杆Ⅰ(27)在其内端四分之一处钻有销孔，所述的相邻连杆Ⅰ(27)和连杆Ⅱ(28)之间通过销（32）连接，等长边相对；所述的连杆Ⅰ(27)与外圈弧形片(31)通过销（32）连接，所述的V形挡板(30)与外圈弧形片(31)焊接；所述的连杆Ⅱ(28)在其内端四分之一处钻有销孔，所述的相邻连杆Ⅱ(28)之间通过销（32）连接，等长边相对；所述的连杆Ⅲ(29)在其四分之一处钻有销孔，所述的相邻的连杆Ⅱ(28)和连杆Ⅲ(29)之间通过销连接，等长边相对；所述的连杆Ⅲ(29)内端与所述滑块连接机构（03）铰连，所述连杆Ⅰ(27)内端与所述推杆（9）外端铰连。

4.根据权利要求1所述的单动力展开与驱动一体化的移动机器人车轮，其特征在于每个所述滑块连接机构（03）包括一个上滑槽块(26)、一个下滑槽块(18)、一个左滑块(24)、一个右滑块(25)、二个销轴套承载座(19)、二个销轴套(22)、二个销轴(21)、二个弹簧(20)；所述的所述的销轴套(22)末端的沟槽装有卡簧(23)、销轴套承载座(19)分别与左滑块(24)、右滑块(25)之间压紧卡簧(23)，所述的销轴套(22)与销轴套承载座(19)过盈配合，所述的销轴套承载座(19)与左滑块(24)、右滑块(25)之间通过螺栓连接，所述的左滑(24)块和右滑块(25)装在上滑槽块(26)和下滑槽块(18)固接后形成的滑槽中；所述左滑块（24）和右滑块（25）分别与相邻两个非等边X型杆链机构（02）中的连杆Ⅲ(29)内端铰连。

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