CN113928441B - 一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地面交通工具及机器人的技术领域，具体涉及一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车，包括车架、前轮机构、后轮机构、质心调节机构、车底板、一对折叠腿机构和一对举升及锁紧机构，一对折叠腿机构并列布置在车底板的下底面；质心调节机构包括十字滑台，每个折叠腿机构包括由上至下依次连接的髋关节机构、大腿总成、膝关节机构、小腿总成和轮足；车架包括前车架和后车架；每个举升锁紧机构包括水平举升机构和前后锁紧机构；每个水平举升机构包括倒举升圆盘、举升电机和一对举升杆，前后锁紧机构包括连接横杆、解锁驱动齿轮和锁头总成；本发明可实现全局变胞的无人变胞车，可实现类人态和汽车态，并可在两种状态之间变化，适用范围广。

Description

一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车

技术领域

本发明涉及地面交通工具及机器人的技术领域，具体涉及一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车。

背景技术

传统的地面移动机器人按结构形式分类主要有轮式、履带式、腿式以及复合式（轮-履复合式、轮-腿复合式、腿-履复合式以及轮-履-腿复合式）四类。

其中轮式结构在结构路面环境下行驶速度比较快，控制方便，但越障能力较弱；履带式结构虽然无论是在结构化路面还是非结构化路面环境都有着较强越障能力但耗能较大；

腿式结构运动灵活，在地形适应性方面也展现出无比的优越性，然而其结构组成通常较为复杂，步行速度也较为缓慢，最大速度仅可达11Km/h，且其落地为平板足支撑，摩擦非常大，会对机械造成损伤。

可知具有单一行驶（行走）功能的地面移动机器人难以满足多路况的要求，因此复合式移动机器人成为当下机器人研究领域的热门主题。

其中，变胞构件由于具有能够改变机构结构，构件数的特点，被逐渐应用在复合式机器人领域。但现有的复合式变胞机器人往往只能实现机器人的局部变胞，对机器人的功能影响较小。

针对以上问题，我们提出了能够实现全局变胞（变胞前后机构的外形及功能区别很大）的复合式轮腿机器人，即一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可在四轮行驶与两足行走两种构态间自然切换的可变形机器人，能够使机器人自由改变移动方式以平稳通过各种复杂路面，进而达到高效完成各种任务的要求。

根据设计要求以及需要解决的上述问题，本发明提供一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车的整体设计方案。

具体技术方案如下：包括前轮机构11、前悬架***12、后轮机构21、后悬架***22和车架；

前轮机构11通过前悬架***12设于车架前部，后轮机构21通过后悬架***22设于车架后部；

所述车架包括前车架41、后车架42和车底板43；

还包括一对折叠腿机构5、一对举升及锁紧机构6和质心调节机构3；

每个折叠腿机构包括由上至下依次连接的髋关节机构51、大腿总成52、膝关节机构53、小腿总成54和轮足55；

所述髋关节机构51包括带减速器的髋关节电机、大腿连接板511和第一轴承机构，大腿连接板511为U形板；所述髋关节电机通过第一轴承机构设于大腿连接板511内；

所述大腿总成52包括圆柱状的大腿，大腿的上端为法兰盘，大腿的下端为棱柱；大腿通过法兰盘固定连接着髋关节机构51的大腿连接板511的底部；

所述膝关节机构53包括带减速器的膝关节电机、小腿连接板531和第二轴承机构，小腿连接板531为U形板；所述膝关节电机通过第二轴承机构设于小腿连接板531内；

所述大腿通过棱柱固定连接着膝关节机构53的第二轴承机构中的轴承座；

所述小腿总成54包括一对减震器541，一对减震器541的上端固定连接着小腿连接板531的底部；

所述轮足55为全伺服舵轮，一对减震器541的下端和轮足55的舵轴固定连接；

安装使用时，一对折叠腿机构5并列布置在车底板43的下底面，每个折叠腿机构中第一轴承机构的固定部分上端和车底板43的下底面固定连接；

每个举升及锁紧机构包括水平举升机构61和前后锁紧机构62；

所述水平举升机构61包括举升圆盘612、一对举升杆614、电动推杆615、带减速器的电机和第一齿轮传动机构；

所述一对举升杆614的一端固定连接着举升圆盘612的外圆周，一对举升杆614的另一端展开，呈V形布置，一根举升杆的另一端铰接连接着电动推杆615的伸展端；

所述水平举升机构（61）的电机的输出轴固定连接着旋转轴617的一端，旋转轴617的另一端穿过所述举升圆盘612外伸；且举升圆盘612通过轴承机构和旋转轴617同轴安装；

所述第一齿轮传动机构包括不完全齿圈6201和扇形齿轮618，不完全齿圈6201同轴固定在举升圆盘612内，扇形齿轮618固定设于旋转轴617的中部，实现间歇啮合传动；

所述前后锁紧机构62包括第二齿轮传动机构、连接横杆621和锁头总成623，且连接横杆621上套装有一对直线轴承624；

第二齿轮传动机构包括解锁驱动齿轮622和齿条，解锁驱动齿轮622为不完全齿轮，解锁驱动齿轮622固定设于旋转轴617的外端，齿条设于连接横杆621中部，解锁驱动齿轮622通过惰轮63和齿条啮合，实现间歇啮合传动；

所述电机通过旋转轴617、第二齿轮传动机构使得连接横杆621沿杆身方向水平移动，实现锁头总成623和连接横杆621的对应端插接锁紧或解锁分离；

所述电机正转，扇形齿轮618和不完全齿圈1201开始啮合时，扇形齿轮618需要转过的角度大于解锁驱动齿轮622的齿轮部圆弧角度；

安装使用时，一对举升及锁紧机构6通过一对L形支撑板611对称安装在车底板43的两侧；

每个水平举升机构中的一对举升杆614的悬伸端、电动推杆615的悬伸端分别和前车架41对应铰接连接；

每个前后锁紧机构中锁头总成623固定安装在前车架41上，一对直线轴承624通过一对直线轴承座安装在后车架42上，惰轮63活动安装在后车架42上；

所述质心调节机构3包括质量总成32和十字滑台31；所述质量总成32包括质心箱和电池箱，且电池箱固定安装在质心箱的上端；十字滑台31的上滑台固定连接着质心箱的底部，十字滑台31的下滑台固定连接着车底板43的上底面；

所述无人变胞车为汽车态时，锁头总成623和连接横杆621的对应端插接锁紧，前车架41和后车架42锁紧固定为整车架，一对折叠腿机构5折收于整车架内；所述无人变胞车为类人态时，锁头总成623和连接横杆621的对应端解锁分离，整车架分离为前车架41和后车架42，水平举升机构61将前车架41水平举升，一对折叠腿机构5展开，轮足55支撑在地面上。

进一步，所述带减速器的髋关节电机包括髋关节电机512和第一谐波减速器513，髋关节电机512为关节电机；髋关节电机512的输出轴通过第一谐波减速器513和大腿连接板511的一侧板固定连接；大腿连接板511的底板固定连接着大腿上端的法兰盘。

进一步，所述大腿连接板511的两侧板外侧分别固定连接着第一短轴514；

所述第一轴承机构包括一对第一轴承563、分体式第一轴承座561和轴承板562；每个所述第一轴承为深沟球轴承；

所述分体式第一轴承座561包括第一上轴承座和第一下轴承座，第一上轴承座和第一下轴承座通过螺栓固定连接，且第一上轴承座的上端设有水平连接板；

所述轴承板562为倒立的U形板，轴承板562的一侧板位于髋关节电机512和第一谐波减速器513之间，且固定连接着髋关节电机512和第一谐波减速器513，

轴承板562的另一侧板为分体式侧板轴承座；

侧板轴承座包括上侧板轴承座和下侧板轴承座，且上侧板轴承座和下侧板轴承座通过螺栓固定连接；

所述侧板轴承座和第一轴承座561上分别固定设有第一轴承端盖564，用于轴向限位对应的第一轴承。

进一步，所述带减速器的膝关节电机包括膝关节电机532和第二谐波减速器533，膝关节电机532为关节电机；膝关节电机532的输出轴通过第二谐波减速器533固定连接着小腿连接板531一侧板，小腿连接板531的底板固定连接着所述一对减震器541的上端。

进一步，所述小腿连接板531对应膝关节电机532的一侧板的外侧面设有内侧短轴，另一侧板的内侧面设有外侧短轴；

所述第二轴承机构包括一对第二轴承576、分体式第二轴承座574、电机固定板571和电机套筒572；

每个所述第二轴承为深沟球轴承；

所述分体式第二轴承座574包括第二上轴承座和第二下轴承座，第二上轴承座和第二下轴承座通过螺栓固定连接；

所述电机固定板571布置于膝关节电机532和第二谐波减速器533之间，且固定安装膝关节电机532和第二谐波减速器533；

所述电机套筒572配合套设在膝关节电机532外，且电机套筒572的轴向一端部为分体式套筒轴承座；

所述分体式套筒轴承座包括上套筒轴承座和下套筒轴承座，且上套筒轴承座和下套筒轴承座通过螺栓固定连接；

所述小腿连接板531对应膝关节电机532的一侧板用于轴向限位对应的第二轴承，所述第二轴承座574上固定设有第二轴承端盖573，用于轴向限位对应的第二轴承。

进一步，所述第二上轴承座的上端固定设有L形连接板，L形连接板的水平部开设有U形槽；

所述电机固定板571和电机套筒572的上端竖直设有一对支板；

所述大腿的下端棱柱插设于一对支板之间，且分别与L形连接板的竖直部、一对支板固定连接。

进一步，所述小腿连接板531的底部设有柱状的一对第一套筒534，

轮足安装板551的上端面对应设有柱状的一对第二套筒552；

一对减震器541的上端和一对第一套筒534对应固定插接，一对减震器541的下端和一对第二套筒552对应固定插接；

所述轮足55的舵轴竖直穿过轮足安装板551的中部，并和轮足安装板551固定连接。

进一步，所述带减速器的电机包括举升电机613和行星齿轮减速机616，旋转轴617的内端为法兰盘6172；举升电机613的输出轴通过行星齿轮减速机616固定连接着法兰盘6172。

进一步，所述轴承机构包括一对圆锥滚子轴承，所述举升圆盘612内轴向开设有阶梯孔，一对圆锥滚子轴承配合设于阶梯孔内；举升圆盘612的外端面固定设有外侧端盖6121。

进一步，所述锁头总成623包括立方体状的锁体6231和插件机构；

所述锁体6231的一端部开设有楔形插槽，锁体6231的侧壁对应楔形插槽处开设有插孔；与锁体的楔形插槽配合的连接横杆621的端部为楔形；

所述插件机构包括弹簧压板6232和两个以上的压紧弹簧6233，每个压紧弹簧6233的压紧端对应设有定位凸块6234，每个定位凸块6234包括直立的定位板和设于定位板一侧的球形凸起；

当连接横杆621的楔形部配合***锁体6231的楔形插槽内，弹簧压板6232对压紧弹簧6233轴向施压，使得球形凸起通过锁体6231侧壁的插孔对应插设在连接横杆621的楔形部上，并将弹簧压板6232和所述锁体6231螺栓锁紧固定。

本发明的有益技术效果如下：

（1）本发明的一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车，引入了变胞机构实现无人变胞车的变形重构，且与传统的机器人比较，一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车的重构为全局重构，变胞前后机构外形及能实现的功能发生根本性改变；能够变形为汽车态和类人态以适应不同的使用需求，通过正向重构汽车态变换为类人态）及逆向重构类人态变换为汽车态）可以实现两种构态间的相互变换；同时质心调节机构可调节无人变胞车的质心，可以对无人变胞车在重构阶段、汽车态行驶及类人态行走进行稳定性控制；

在汽车态向类人态重构过程中，折收在无人变胞车中的折叠腿部机构首先伸展打开一定角度并支撑到地面为支撑态，为后续的重构阶段增加支撑区域，提高重构的稳定性；接下来前后锁紧机构启动，将前、后车架分离为相对位置可以变化的前、后车架；通过水平举升机构将前车架水平举升，同时一对折叠腿机构变胞运动至完全展开，以完全实现汽车态到类人态的变形；

在类人态向汽车态重构过程中，已完全展开的一对折叠腿机构反向运动至支撑态，同时通过水平举升机构将前车架水平下降到一定位置，通过前后锁紧机构将前、后车架锁紧为一个整体车架，而后一对折叠腿机构再完全折收回无人变胞车内部，从而完全实现类人态到汽车态的变形。

（2）本发明的一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车由汽车态向类人态重构变形时，由于折叠腿足部为全伺服舵轮，无人变胞车可在行驶过程中进行构态转换，此过程不需要减速，可提高其变形效率；同时在类人态时，其类人行走时便有两种方式，一种类似于一般的双足机器人，可进行跨步行走，另一种则为轮足驱动行驶，故可根据场地选择合适行走方式以提高步行效率，在面对较狭窄的支撑面时，全伺服舵轮的二自由度轮足可以改变驱动轮的方向使无人变胞车在更加恶劣的环境下行走。

（3）本发明的一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车的一对前后锁紧机构，能够使前、后车架整个成为一个整体车架，减小变形构件间的震动，提高无人变胞车汽车态行驶时的稳定性和平顺性；一对水平举升机构满足变胞车变形要求的同时避免前、后车架在重构过程中产生干涉。

（4）本发明的质心调节机构除非无人变胞车为汽车态时，否则质心调节机构不会停止工作，工作时调整整车的质心，保证无人变胞车的稳定安全性。

附图说明

图1为本发明一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车的结构示意图。

图2为图1的***图。

图3为本发明质心调节机构的结构示意图。

图4为本发明前车架和一对前轮机构的结构示意图。

图5为本发明前车架的结构示意图。

图6为本发明后车架和一对后轮机构的结构示意图。

图7为本发明后车架的结构示意图。

图8为本发明一对折叠腿机构的结构示意图。

图9为本发明折叠腿机构伸展状态的结构示意图。

图10为本发明髋关节机构的结构示意图。

图11为本发明膝关节机构的结构示意图。

图12为本发明小腿总成的结构示意图。

图13为本发明大腿总成的结构示意图。

图14为本发明全伺服舵轮的轮足结构示意图。

图15为本发明举升锁紧机构的第一轴向视图。

图16为图15的局部放大视图。

图17为本发明举升锁紧机构的第二轴向视图。

图18为本发明举升锁紧机构的第三轴向视图。

图19为本发明一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车类人态时行走的状态图。

图20为本发明一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车类人态时轮足滚动的状态图。

图21为本发明一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车类人态时上台阶的状态图。

图22为本发明一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车类人态时窄道上台阶的状态图。

图23为本发明一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车一对折叠腿机构迈步的状态图。

图24为本发明一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车一对折叠腿机构轮足滚动的状态图。

图25为本发明一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车类人态时车架的状态图。

图26为本发明的一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车汽车态时的状态图。

图27为本发明的一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车汽车态时折叠腿机构的结构示意图。

图28为本发明的一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车汽车态时车架的结构示意图。

其中：11前轮机构、12前悬架***、21后轮机构、22后悬架***、3质心调节机构、31十字滑台、32质量总成、41前车架、42后车架、43车底板、5一对折叠腿机构、51髋关节机构、511大腿连接板、512髋关节电机、513第一谐波减速器、514第一短轴、52大腿总成、53膝关节机构、531小腿连接板、532膝关节电机、533第二谐波减速器、534一对第一套筒、54小腿总成、541一对减震器、55轮足、551轮足安装板、552一对第二套筒、561第一轴承座、562轴承板、563一对第一轴承、564第一轴承端盖、571电机固定板、572电机套筒、573第二轴承端盖、574第二轴承座、575内侧短轴、5751外侧短轴、576一对第二轴承、6一对举升及锁紧机构、61水平举升机构、611一对L形支撑板、612举升圆盘、6121外侧端盖、6221第二齿轮挡圈、613举升电机、614一对举升杆、615电动推杆、616行星齿轮减速机、617旋转轴、6171第一挡圈、6172法兰盘、618扇形齿轮、6181第二挡圈、6182第一齿轮挡圈、619第一圆锥滚子轴承、6201不完全齿圈、6202第二圆锥滚子轴承、62前后锁紧机构、621连接横杆、622解锁驱动齿轮、623锁头总成、6231锁体、6232弹簧压板、6233压紧弹簧、6234定位凸块、624一对直线轴承、63惰轮、711第一安装板、712第二安装板、713前限位块、714第三安装板、721一对轴承安装板、722舵轮安装板、723后限位块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

见图1~图2，一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车，包括前轮机构11、前悬架***12、后轮机构21、后悬架***22和车架、一对折叠腿机构5、一对举升及锁紧机构6和质心调节机构3；

前轮机构11通过前悬架***12和车架连接，后轮机构21通过后悬架***22和车架连接；

所述车架包括前车架41、后车架42和车底板43；

见图3，所述质心调节机构3包括质量总成32和十字滑台31；所述质量总成32包括质心箱和电池箱，且电池箱固定安装在质心箱的上端；十字滑台31的上滑台固定连接着质心箱的底部，十字滑台31的下滑台固定连接着车底板43的上底面，当无人变胞车在类人态和汽车态支架转换时，以及无人变胞车类人态运动时，质心调节机构3可即时调整无人变胞车的质心，保证运行的平稳。

见图4，前轮机构11、前悬架***12和前车架41的安装结构示意。

见图5，前车架41包括前部的前轮机构安装架和后部的前车身架；

所述前车身架的每侧中部设有第一安装板711，下部设有第二安装板712，前车身架的后端固定设有前限位块713和第三安装板714，

见图6，后轮机构21、后悬架***22和后车架42的安装结构示意。

见图7，所述后车架42包括后部的后轮机构安装架和前部的后车身架；

所述后车身架的每侧前部和后部对应设有一对轴承安装板721，后车身架的每侧上部对应设有惰轮安装板722，舵轮63的轮轴固定安装在舵轮安装板722上，所述后车身架的前端对应设有后限位块723；

当前车架41两侧和后车架42两侧对应连接时，车架每侧的前限位块713的斜面和后限位块723的斜面对应。

见图8~图14，每个折叠腿机构包括由上至下依次连接的髋关节机构51、大腿总成52、膝关节机构53、小腿总成54和轮足55；

所述髋关节机构51包括带减速器的髋关节电机、大腿连接板511和第一轴承机构，大腿连接板511为U形板；所述髋关节电机通过第一轴承机构设于大腿连接板511内；

所述大腿总成52包括圆柱状的大腿，大腿的上端为法兰盘，大腿的下端为棱柱；大腿通过法兰盘固定连接着髋关节机构51的大腿连接板511的底部；

所述膝关节机构53包括带减速器的膝关节电机、小腿连接板531和第二轴承机构，小腿连接板531为U形板；所述膝关节电机通过第二轴承机构设于小腿连接板531内；

所述大腿通过棱柱固定连接着膝关节机构53的第二轴承机构中的轴承座；

所述小腿总成54包括一对减震器541，一对减震器541的上端固定连接着小腿连接板531的底部；

所述轮足55为全伺服舵轮，一对减震器541的下端和轮足55的舵轴固定连接；

安装使用时，一对折叠腿机构5并列布置在车底板43的下底面，每个折叠腿机构中第一轴承机构的固定部分上端和车底板43的下底面固定连接；

见图15~图18，每个举升及锁紧机构包括水平举升机构61和前后锁紧机构62；

所述水平举升机构61包括举升圆盘612、一对举升杆614、电动推杆615、带减速器的电机和第一齿轮传动机构；

所述一对举升杆614的一端固定连接着举升圆盘612的外圆周，一对举升杆614的另一端展开，呈V形布置，一根举升杆的另一端铰接连接着电动推杆615的伸展端；

所述电机的输出轴固定连接着旋转轴617的一端，旋转轴617的另一端穿过所述举升圆盘612外伸；且举升圆盘612通过轴承机构和旋转轴617同轴安装；

所述第一齿轮传动机构包括不完全齿圈6201和扇形齿轮618，不完全齿圈6201同轴固定在举升圆盘612内，扇形齿轮618固定设于旋转轴617的中部，实现间歇啮合传动；

所述前后锁紧机构62包括第二齿轮传动机构、连接横杆621和锁头总成623，且连接横杆621上套装有一对直线轴承624；

第二齿轮传动机构包括解锁驱动齿轮622和齿条，解锁驱动齿轮622为不完全齿轮，解锁驱动齿轮622固定设于旋转轴617的外端，齿条设于连接横杆621中部，解锁驱动齿轮622通过惰轮63和齿条啮合，实现间歇啮合传动；

所述电机通过旋转轴617、第二齿轮传动机构使得连接横杆621沿杆身方向水平移动，实现锁头总成623和连接横杆621的对应端插接锁紧或解锁分离；

所述电机正转，扇形齿轮618和不完全齿圈6 201开始啮合时，扇形齿轮618需要转过的角度大于解锁驱动齿轮622的齿轮部圆弧角度；

即电机正转，前车架41、后车架42先解锁后，前车架41水平举升；电机反转，前车架41水平下降后，前车架41、后车架42锁紧连接。

安装使用时，一对举升及锁紧机构6通过一对L形支撑板611对称安装在车底板43的两侧；

每个水平举升机构中的一对举升杆614的悬伸端和第一安装板711铰接连接、电动推杆615的悬伸端和第二安装板712铰接连接；

每个前后锁紧机构中锁头总成623固定安装在第三安装板714上，

一对直线轴承624和一对轴承安装板721对应安装，惰轮63的轮轴和惰轮安装板722固定连接；

所述带减速器的髋关节电机包括髋关节电机512和第一谐波减速器513，髋关节电机512为关节电机；髋关节电机512的输出轴通过第一谐波减速器513和大腿连接板511的一侧板固定连接；大腿连接板511的底板固定连接着大腿上端的法兰盘。

所述大腿连接板511的两侧板外侧分别固定连接着第一短轴514；

所述第一轴承机构包括一对第一轴承563、分体式第一轴承座561和轴承板562；每个所述第一轴承为深沟球轴承；

所述分体式第一轴承座561包括第一上轴承座和第一下轴承座，第一上轴承座和第一下轴承座通过螺栓固定连接，且第一上轴承座的上端设有水平连接板；

所述轴承板562为倒立的U形板，轴承板562的一侧板位于髋关节电机512和第一谐波减速器513之间，且固定连接着髋关节电机512和第一谐波减速器513，

轴承板562的另一侧板为分体式侧板轴承座；

侧板轴承座包括上侧板轴承座和下侧板轴承座，且上侧板轴承座和下侧板轴承座通过螺栓固定连接；

所述侧板轴承座和第一轴承座561上分别固定设有第一轴承端盖564，用于轴向限位对应的第一轴承。

所述带减速器的膝关节电机包括膝关节电机532和第二谐波减速器533，膝关节电机532为关节电机；膝关节电机532的输出轴通过第二谐波减速器533固定连接着小腿连接板531一侧板，小腿连接板531的底板固定连接着所述一对减震器541的上端。

所述小腿连接板531对应膝关节电机532的一侧板的外侧面设有内侧短轴，另一侧板的内侧面设有外侧短轴；

所述第二轴承机构包括一对第二轴承576、分体式第二轴承座574、电机固定板571和电机套筒572；

每个所述第二轴承为深沟球轴承；

所述分体式第二轴承座574包括第二上轴承座和第二下轴承座，第二上轴承座和第二下轴承座通过螺栓固定连接；

所述电机固定板571布置于膝关节电机532和第二谐波减速器533之间，且固定安装膝关节电机532和第二谐波减速器533；

所述电机套筒572配合套设在膝关节电机532外，且电机套筒572的轴向一端部为分体式套筒轴承座；

所述分体式套筒轴承座包括上套筒轴承座和下套筒轴承座，且上套筒轴承座和下套筒轴承座通过螺栓固定连接；

所述小腿连接板531对应膝关节电机532的一侧板用于轴向限位对应的第二轴承，所述第二轴承座574上固定设有第二轴承端盖573，用于轴向限位对应的第二轴承。

所述第二上轴承座的上端固定设有L形连接板，L形连接板的水平部开设有U形槽；

所述电机固定板571和电机套筒572的上端竖直设有一对支板；

所述大腿的下端棱柱插设于一对支板之间，且分别与L形连接板的竖直部、一对支板固定连接；

所述小腿连接板531的底部设有柱状的一对第一套筒534，

轮足安装板551的上端面对应设有柱状的一对第二套筒552；

一对减震器541的上端和一对第一套筒534对应固定插接，一对减震器541的下端和一对第二套筒552对应固定插接；

所述轮足55的舵轴竖直穿过轮足安装板551的中部，并和轮足安装板551固定连接。

所述带减速器的电机包括举升电机613和行星齿轮减速机616，旋转轴617的内端为法兰盘6172；举升电机613的输出轴通过行星齿轮减速机616固定连接着法兰盘6172。

所述轴承机构包括一对圆锥滚子轴承，一对圆锥滚子轴承配合设于阶梯孔内；举升圆盘612的外端面固定设有外侧端盖6121。

一对圆锥滚子轴承为第一圆锥滚子轴承619和第二圆锥滚子轴承6202；

所述举升圆盘612内轴向开设有阶梯孔，第一圆锥滚子轴承619和第二圆锥滚子轴承6202配合设于阶梯孔内；举升圆盘612的外端面固定设有外侧端盖6121。

第一挡圈6171通过法兰盘6172同轴固定安装在所述617的内端，第一挡圈6171和第一圆锥滚子轴承619的内圈抵接，用于轴向限位第一圆锥滚子轴承619；第二挡圈6181套装在617上，且第二挡圈6181和第二圆锥滚子轴承6202的内圈抵接，用于轴向限位第二圆锥滚子轴承6202。

第一齿轮挡圈6182套装在617上，并和扇形齿轮618的外侧端面抵接，用于轴向限位扇形齿轮618；

第二齿轮挡圈6221套装在617上，并和所述解锁驱动齿轮622的外侧端面抵接，用于轴向限位所述解锁驱动齿轮622。

所述锁头总成623包括立方体状的锁体6231和插件机构；

所述锁体6231的一端部开设有楔形插槽，锁体6231的侧壁对应楔形插槽处开设有插孔；与锁体的楔形插槽配合的连接横杆621的端部为楔形；

所述插件机构包括弹簧压板6232和两个以上的压紧弹簧6233，每个压紧弹簧6233的压紧端对应设有定位凸块6234，每个定位凸块6234包括直立的定位板和设于定位板一侧的球形凸起；

当连接横杆621的楔形部配合***锁体6231的楔形插槽内，弹簧压板6232对压紧弹簧6233轴向施压，使得球形凸起通过锁体6231侧壁的插孔对应插设在连接横杆621的楔形部上，并将弹簧压板6232和所述锁体6231螺栓锁紧固定。

上述一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车包括两个状态：汽车态和类人态；

见图19~图25，类人态时，锁头总成623和连接横杆621的对应端分离即连接横杆621的楔形部和楔形插槽未插接；

水平举升机构61的支撑板611和车底板43的上底面固定连接，水平举升机构61的一对举升杆614的展开端通过电动推杆615和前车架41固定连接；

此时一对折叠腿机构5为伸展状态，通过髋关节电机512、膝关节电机532和全伺服舵轮的配合，实现无人变胞车类人态时迈步行走、上楼梯或下楼梯，全伺服舵轮为兼具转向和行驶功能的一体式二自由度驱动轮，舵轮63内的驱动电机实现舵轮的滚动行驶自由度，舵轮63的转向电机实现舵轮63的转向自由度。

转向时，全伺服舵轮下方的滚动轮绕全伺服舵轮上方转向电机输出轴的轴线旋转，进而能改变全伺服舵轮下方滚动轮的行驶方向；当楼梯比较窄时，调整全伺服舵轮的方向，即改变全伺服舵轮转向轴的方向，使全伺服舵轮下方的滚动轮绕滚动轮上方的转轴旋转一定角度，进而使得全伺服舵轮的轮平面平行于台阶长度方向，从而能登上窄台阶；

控制全伺服舵轮转动可实现轮足55滚动行走或是轮足55滚动下楼梯。

见图26~图28，汽车态时，一对前后锁紧机构作为前车架41和后车架42的连接机构，使得锁头总成623和连接横杆621的对应端插接即连接横杆621的楔形部配合***楔形插槽内，并通过插件机构固定在楔形插槽内；一对折叠腿机构5为收拢状态；

水平举升机构61的支撑板和车底板43的上底面固定连接，水平举升机构61的一对举升杆614的展开端通过电动推杆615和前车架41固定连接；无人变胞车由一对前车轮机构11和一对后轮机构21实现四轮驱动，并由车轮转向机构和车轮制动机构实现车身的转向和制动。

上述一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车包括两个重构过程：正向重构（汽车态变换为类人态）和逆向重构（类人态变换为汽车态）；

正向重构（汽车态变换为类人态）时，折收在无人变胞车中的一对折叠腿机构5首先伸展打开一定角度并支撑到地面为支撑态，为后续的重构阶段增加支撑区域，提高重构的稳定性；接下来前后锁紧机构62启动，将前车架41、后车架42分离为相对位置可以变化分体式；通过水平举升机构61将前车架41水平举升，同时一对折叠腿机构5变胞运动至完全展开，以完全实现汽车态到类人态的变形；

在类人态向汽车态重构过程中，已完全展开的一对折叠腿机构5反向运动至支撑态，同时通过水平举升机构61将前车架41水平下降到一定位置，通过前后锁紧机构62将前车架41、后车架42锁紧为一个整体车架，而后一对折叠腿机构5再完全折收回无人变胞车内部，从而完全实现类人态到汽车态的变形。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车，

包括前轮机构（11）、前悬架***（12）、后轮机构（21）、后悬架***（22）和车架；

前轮机构（11）通过前悬架***（12）设于车架前部，后轮机构（21）通过后悬架***（22）设于车架后部；

所述车架包括前车架（41）、后车架（42）和车底板（43）；

其特征在于：还包括一对折叠腿机构（5）、一对举升及锁紧机构（6）和质心调节机构（3）；

每个折叠腿机构包括由上至下依次连接的髋关节机构（51）、大腿总成（52）、膝关节机构（53）、小腿总成（54）和轮足（55）；

所述髋关节机构（51）包括带减速器的髋关节电机、大腿连接板（511）和第一轴承机构，大腿连接板（511）为U形板；所述髋关节电机通过第一轴承机构设于大腿连接板（511）内；

所述大腿总成（52）包括圆柱状的大腿，大腿的上端为法兰盘，大腿的下端为棱柱；大腿通过法兰盘固定连接着髋关节机构（51）的大腿连接板（511）的底部；

所述膝关节机构（53）包括带减速器的膝关节电机、小腿连接板（531）和第二轴承机构，小腿连接板（531）为U形板；所述膝关节电机通过第二轴承机构设于小腿连接板（531）内；

所述大腿通过棱柱固定连接着膝关节机构（53）的第二轴承机构中的轴承座；

所述小腿总成（54）包括一对减震器（541），一对减震器（541）的上端固定连接着小腿连接板（531）的底部；

所述轮足（55）为全伺服舵轮，一对减震器（541）的下端和轮足（55）的舵轴固定连接；

安装使用时，一对折叠腿机构（5）并列布置在车底板（43）的下底面，每个折叠腿机构中第一轴承机构的固定部分上端和车底板（43）的下底面固定连接；

每个举升及锁紧机构包括水平举升机构（61）和前后锁紧机构（62）；

所述水平举升机构（61）包括举升圆盘（612）、一对举升杆（614）、电动推杆（615）、带减速器的电机和第一齿轮传动机构；

所述一对举升杆（614）的一端固定连接着举升圆盘（612）的外圆周，一对举升杆（614）的另一端展开，呈V形布置，一根举升杆的另一端铰接连接着电动推杆（615）的伸展端；

所述水平举升机构（61）的电机的输出轴固定连接着旋转轴（617）的一端，旋转轴（617）的另一端穿过所述举升圆盘（612）外伸；且举升圆盘（612）通过轴承机构和旋转轴（617）同轴安装；

所述第一齿轮传动机构包括不完全齿圈（6201）和扇形齿轮（618），不完全齿圈（6201）同轴固定在举升圆盘（612）内，扇形齿轮（618）固定设于旋转轴（617）的中部，实现间歇啮合传动；

所述前后锁紧机构（62）包括第二齿轮传动机构、连接横杆（621）和锁头总成（623），且连接横杆（621）上套装有一对直线轴承（624）；

第二齿轮传动机构包括解锁驱动齿轮（622）和齿条，解锁驱动齿轮（622）为不完全齿轮，解锁驱动齿轮（622）固定设于旋转轴（617）的外端，齿条设于连接横杆（621）中部，解锁驱动齿轮（622）通过惰轮（63）和齿条啮合，实现间歇啮合传动；

所述水平举升机构（61）的电机通过旋转轴（617）、第二齿轮传动机构使得连接横杆（621）沿杆身方向水平移动，实现锁头总成（623）和连接横杆（621）的对应端插接锁紧或解锁分离；

所述水平举升机构（61）的电机正转，扇形齿轮（618）和不完全齿圈（6 201）开始啮合时，扇形齿轮（618）需要转过的角度大于解锁驱动齿轮（622）的齿轮部圆弧角度；

安装使用时，一对举升及锁紧机构（6）通过一对L形支撑板（611）对称安装在车底板（43）的两侧；每个水平举升机构中的一对举升杆（614）的悬伸端、电动推杆（615）的悬伸端分别和前车架（41）对应铰接连接；每个前后锁紧机构中锁头总成（623）固定安装在前车架（41）上，一对直线轴承（624）通过一对直线轴承座安装在后车架（42）上，惰轮（63）活动安装在后车架（42）上；

所述质心调节机构（3）包括质量总成（32）和十字滑台（31）；所述质量总成（32）包括质心箱和电池箱，且电池箱固定安装在质心箱的上端；十字滑台（31）的上滑台固定连接着质心箱的底部，十字滑台（31）的下滑台固定连接着车底板（43）的上底面；

所述无人变胞车为汽车态时，锁头总成（623）和连接横杆（621）的对应端插接锁紧，前车架（41）和后车架（42）锁紧固定为整车架，一对折叠腿机构（5）折收于整车架内；所述无人变胞车为类人态时，锁头总成（623）和连接横杆（621）的对应端解锁分离，整车架分离为前车架（41）和后车架（42），水平举升机构（61）将前车架（41）水平举升，一对折叠腿机构（5）展开，轮足（55）支撑在地面上。

2.根据权利要求1所述一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车，其特征在于：所述带减速器的髋关节电机包括髋关节电机（512）和第一谐波减速器（513），髋关节电机（512）为关节电机；髋关节电机（512）的输出轴通过第一谐波减速器（513）和大腿连接板（511）的一侧板固定连接；大腿连接板（511）的底板固定连接着大腿上端的法兰盘。

3.根据权利要求1所述一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车，其特征在于：所述大腿连接板（511）的两侧板外侧分别固定连接着第一短轴（514）；

所述第一轴承机构包括一对第一轴承（563）、分体式第一轴承座（561）和轴承板（562）；每个所述第一轴承为深沟球轴承；

所述分体式第一轴承座（561）包括第一上轴承座和第一下轴承座，第一上轴承座和第一下轴承座通过螺栓固定连接，且第一上轴承座的上端设有水平连接板；

所述轴承板（562）为倒立的U形板，轴承板（562）的一侧板位于髋关节电机（512）和第一谐波减速器（513）之间，且固定连接着髋关节电机（512）和第一谐波减速器（513），

轴承板（562）的另一侧板为分体式侧板轴承座；

侧板轴承座包括上侧板轴承座和下侧板轴承座，且上侧板轴承座和下侧板轴承座通过螺栓固定连接；

所述侧板轴承座和第一轴承座（561）上分别固定设有第一轴承端盖（564），用于轴向限位对应的第一轴承。

4.根据权利要求1所述一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车，其特征在于：所述带减速器的膝关节电机包括膝关节电机（532）和第二谐波减速器（533），膝关节电机（532）为关节电机；膝关节电机（532）的输出轴通过第二谐波减速器（533）固定连接着小腿连接板（531）一侧板，小腿连接板（531）的底板固定连接着所述一对减震器（541）的上端。

5.根据权利要求2所述一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车，其特征在于：所述小腿连接板（531）对应膝关节电机（532）的一侧板的外侧面设有内侧短轴（575），另一侧板的内侧面设有外侧短轴（5751）；

所述第二轴承机构包括一对第二轴承（576）、分体式第二轴承座（574）、电机固定板（571）和电机套筒（572）；

每个所述第二轴承为深沟球轴承；

所述分体式第二轴承座（574）包括第二上轴承座和第二下轴承座，第二上轴承座和第二下轴承座通过螺栓固定连接；

所述电机固定板（571）布置于膝关节电机（532）和第二谐波减速器（533）之间，且固定安装膝关节电机（532）和第二谐波减速器（533）；

所述电机套筒（572）配合套设在膝关节电机（532）外，且电机套筒（572）的轴向一端部为分体式套筒轴承座；

所述分体式套筒轴承座包括上套筒轴承座和下套筒轴承座，且上套筒轴承座和下套筒轴承座通过螺栓固定连接；

所述小腿连接板（531）对应膝关节电机（532）的一侧板用于轴向限位对应的第二轴承，所述第二轴承座（574）上固定设有第二轴承端盖（573），用于轴向限位对应的第二轴承。

6.根据权利要求5所述一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车，其特征在于：所述第二上轴承座的上端固定设有L形连接板，L形连接板的水平部开设有U形槽；所述电机固定板（571）和电机套筒（572）的上端竖直设有一对支板；所述大腿的下端棱柱插设于一对支板之间，且分别与L形连接板的竖直部、一对支板固定连接。

7.根据权利要求1所述一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车，其特征在于：所述小腿连接板（531）的底部设有柱状的一对第一套筒（534），轮足安装板（551）的上端面对应设有柱状的一对第二套筒（552）；一对减震器（541）的上端和一对第一套筒（534）对应固定插接，一对减震器（541）的下端和一对第二套筒（552）对应固定插接；所述轮足（55）的舵轴竖直穿过轮足安装板（551）的中部，并和轮足安装板（551）固定连接。

8.根据权利要求1所述一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车，其特征在于：所述带减速器的电机包括举升电机（613）和行星齿轮减速机（616），旋转轴（617）的内端为法兰盘（6172）；举升电机（613）的输出轴通过行星齿轮减速机（616）固定连接着法兰盘（6172）。

9.根据权利要求1所述一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车，其特征在于：所述轴承机构包括一对圆锥滚子轴承，所述举升圆盘（612）内轴向开设有阶梯孔，一对圆锥滚子轴承配合设于阶梯孔内；举升圆盘（612）的外端面固定设有外侧端盖（6121）。

10.根据权利要求1所述一种带有折叠腿和可变形车身的无人变胞车，其特征在于：所述锁头总成（623）包括立方体状的锁体（6231）和插件机构；

所述锁体（6231）的一端部开设有楔形插槽，锁体（6231）的侧壁对应楔形插槽处开设有插孔；与锁体的楔形插槽配合的连接横杆（621）的端部为楔形；

所述插件机构包括弹簧压板（6232）和两个以上的压紧弹簧（6233），每个压紧弹簧（6233）的压紧端对应设有定位凸块（6234），每个定位凸块（6234）包括直立的定位板和设于定位板一侧的球形凸起；

当连接横杆（621）的楔形部配合***锁体（6231）的楔形插槽内，弹簧压板（6232）对压紧弹簧（6233）轴向施压，使得球形凸起通过锁体（6231）侧壁的插孔对应插设在连接横杆（621）的楔形部上，并将弹簧压板（6232）和所述锁体（6231）螺栓锁紧固定。

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