[實用新型]一種齒輪連續嚙合輪腿機構

有效

• 申請號: 201120459042.3
• 申請日: 2011-11-06
• 公開（公告）號: CN202320578U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 張猛;宋彥
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B62D57/028
• 分類號: B62D57/028
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本實用新型涉及一種齒輪連續嚙合輪腿機構，尤其是涉及一種用于移動機器人平臺的輪腿機構。?

背景技術

所述輪腿機構主要應用于移動機器人平臺，輪式移動機器人平臺可實現高效高速運行，但難以適應復雜地形，越障能力差。為克服這一缺點，現在很多移動機器人平臺多采用輪履式、輪腿式或者輪履腿式復合移動機構。在不同的地形條件下采用不同的移動方式，既保證了移動速度又提高了越障能力，已成為機器人移動平臺的一個主要發展方向。平臺上可搭載控制、檢測系統或必要的執行機構，從而實現更多功能。移動機器人平臺的復合移動機構有著廣闊的應用前景。?

輪腿式復合移動機構以其眾多優點受到人們重視，也取得了較多成果。例如，哈爾濱工業大學研制的輪-腿混合移動平臺HIT-HYBTOR和HITAN-I(張立杰，新型復合式仿生輪-腿機構運動學及動力學研究(工學博士學位論文)，2008年10月)；一種輪腿結構(重慶大學，李奇敏等，實用新型專利，申請號：201020238542.X，2011年1月12日)；又例如，一種輪腿復合式移動機器人平臺(河北工業大學，張明路等，實用新型專利，申請號：201020203835.4，2010年12月22日)；還例如，輪腿混合移動機器人機構設計及分析(內蒙古工業大學，劉永生等，機械設計與制造，2011年1月，第一期)。?

現有的輪腿式移動機器人有以下特征：1，結構上的“輪腿復合”，兩者簡單的功能組合卻完全相互獨立，單一方式移動時，另一移動方式機構成為冗余甚至負載。2，驅動器冗余，當采用一種驅動方式時，另一種驅動電機冗余，控制難度增加，且控制系統布線繁瑣。?

發明內容

為克服現有輪腿機構驅動器及機構冗余的缺點，本實用新型提供一種齒輪連續嚙合輪腿機構，該機構結構簡單，有效實現輪腿移動的功能耦合，兩種移動機構不會互為負載，驅動及控制簡單。?

本實用新型為解決技術問題所采用的技術方案是：設計一種輪腿結構，包括大腿、小腿、車輪、傳動齒輪，連桿、伸縮機構，其中小腿上端鉸接在大腿下端，小腿下端固定有車輪，連桿及傳動齒輪安裝在兩腿上，驅動及控制電機安裝在大腿上。在控制電機作用下，伸縮機構及連桿可以實現輪腿的伸展和收縮，以保證移動平臺的平穩越障，且輪腿伸縮過程中車輪可以不停止運轉，保證了運動的連續性。四條腿不同的伸縮組合可以實現不同形式的越障。?

本實用新型的有益效果是，將本實用新型安裝在移動平臺上，兩種移動形式在功能上有效耦合，不會互為負載，簡化了結構和控制。能夠保證平臺平穩運行并越障，且始終保持一定程度的水平，便于平臺作業，每個車輪獨立驅動，易于轉向。?

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型進一步說明。?

圖1是輪腿機構的主視圖。?

圖2是輪腿機構的后視圖。?

圖3是移動平臺簡易模型。?

圖4是平坦地形上平臺的運行姿態。?

圖5是緩慢變化地形上平臺的運行姿態。?

圖6和圖7是臺面遇障時平臺的運行姿態。?

圖8是多障礙地形上平臺的運行姿態。?

圖9是車輪遇障時的運行姿態。?

圖1中1.大腿，2.齒輪一，3.小腿，4.齒輪二，5.其它傳動齒輪，6.車輪，7.連桿，8.伸縮機構。?

具體實施方式

如圖1所示，齒輪安裝在大腿(1)和小腿(3)上，連桿(7)兩端分別安裝在大腿(1)和小腿(3)上，伸縮機構(8)安裝在大腿(1)上，控制電機和驅動電機都安裝在大腿(1)上，布線集中。大腿(1)上的齒輪一(2)為驅動輪，由電機進行驅動，齒輪一(2)與齒輪二(4)的嚙合連續性由連桿(7)保證。由圖2可知，由伸縮機構(8)控制齒輪一(2)的位置，并由連桿(7)實現腿的伸縮，其中伸縮機構可以為絲杠、齒輪齒條等多種形式，主要用于實現電機控制機構的伸縮。該機構使得由大腿上的伸縮機構控制小腿的伸縮成功實現。?

圖3為安裝了所述輪腿機構的平臺簡易模型。?

如4所示，在平坦地形上，伸縮機構移動到收縮狀態的極限位置，四條輪腿狀態一致，平臺降低且保持水平，驅動電機正常運轉，運行連續平穩。?

如圖5所示，在緩慢變化地形上，如果要求平臺保持水平，各輪腿可以根據自身所處位置對控制電機進行調節，使各輪腿呈現不同的狀態以達到平臺的水平。?

如圖6和7所示，臺面遇障時，四條輪腿同時伸展，直到臺面可以成功越障。?

在多障礙的地形上，平臺可以以如圖8所示的姿態運行，四條腿都呈伸展狀態，以便于實現如圖9所示的輪子越障。?

當某個車輪遇障時，該輪腿收縮，直到成功越障，輪腿可恢復原狀。?