[實(shí)用新型]一種多相位連桿輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520160978.4
• 申請(qǐng)日: 2015-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204488998U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖書斌;黃結(jié);王宇俊;方燦;蔣齊密
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D57/02
• 分類號(hào): B62D57/02
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種驅(qū)動(dòng)裝置，特別涉及一種多相位連桿輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

越障機(jī)構(gòu)是移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域的重要組成部分，在現(xiàn)實(shí)生活中有著廣泛的應(yīng)用。隨著自然災(zāi)害、森林火災(zāi)、核事故、地震救援等事件的頻發(fā)以及人類對(duì)未知領(lǐng)域的探索的增長(zhǎng)，人類迫切希望感知這些環(huán)境，以達(dá)到收集信息、緩解災(zāi)難、搶救傷員等目的。因此需要一種越障機(jī)構(gòu)來(lái)幫助人們?nèi)ソ鉀Q這個(gè)問(wèn)題。目前，所使用的越障機(jī)構(gòu)主要有輪式、履帶式、腿式、混合式、連桿式等結(jié)構(gòu)，在使用過(guò)程中，這些越障結(jié)構(gòu)中都存在一定的不足之處：其中履帶具有對(duì)地壓力小，在松軟的地面附著能力和通過(guò)性能好，爬樓梯、越障平穩(wěn)性高，但是不能避免笨重的履帶、功耗高和對(duì)地形的破壞等代價(jià)；腿式越障機(jī)構(gòu)能夠在非規(guī)整的地形下很好的行走，但它自由度過(guò)多，付出了運(yùn)動(dòng)效率過(guò)低、控制較復(fù)雜等代價(jià)；混合式越障機(jī)構(gòu)綜合使用了各種機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，盡量使其適應(yīng)各種地形，但是機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制難度較大，效率較差。輪式結(jié)構(gòu)有其自身的特點(diǎn)，具有承重大、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)和控制相對(duì)方便、行走速度快、工作效率高等特點(diǎn)，但它的越障效果不如前面的所述的幾種。連桿式相對(duì)前面幾種的越障效果較好，但由于其機(jī)構(gòu)自身存在“奇異點(diǎn)”問(wèn)題，當(dāng)連桿運(yùn)動(dòng)到水平位置時(shí)，極容易發(fā)生卡死現(xiàn)象，造成機(jī)構(gòu)無(wú)法正常行進(jìn)。

現(xiàn)有連桿式機(jī)構(gòu)一般采用單根直桿的形式，普遍存在“奇異點(diǎn)”問(wèn)題：當(dāng)直桿運(yùn)動(dòng)到與輪子的軸心孔同一水平線上時(shí)，前、后輪所連接的連桿驅(qū)動(dòng)點(diǎn)兩點(diǎn)之間的合力為0，彼此無(wú)作用力，既不能驅(qū)動(dòng)連桿兩端同時(shí)向前運(yùn)動(dòng)，也不能驅(qū)動(dòng)其同時(shí)向后運(yùn)動(dòng)，即連桿兩側(cè)無(wú)法向同一方位行進(jìn)，極易發(fā)生連桿錯(cuò)位(一端向下，另一端向上，連桿卡在兩輪之間)的現(xiàn)象，致使輪子無(wú)法正常行進(jìn)。

分析以上原理可知，假如當(dāng)直桿運(yùn)動(dòng)到與輪子的軸心孔同一水平線上時(shí)，若還存在一根或多根不在此水平線上的連桿可以驅(qū)動(dòng)行動(dòng)輪繼續(xù)前進(jìn)或后退，此時(shí)與輪子軸心孔在同一水平線上的那根連桿則會(huì)由于輪子的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而隨著輪子繼續(xù)向同一方位行進(jìn)，故而避免連桿錯(cuò)位。因此，“奇異點(diǎn)”問(wèn)題可以通過(guò)安裝多套不同相位的連桿來(lái)解決。

但若直接在輪子的外側(cè)安裝多相位連桿，必然會(huì)致使兩根或多根連桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相互碰撞，而發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉的問(wèn)題；若直接在輪子的內(nèi)、外兩側(cè)分別安裝多相位連桿，則安裝在內(nèi)側(cè)的連桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中必然會(huì)存在與動(dòng)力軸相互碰撞，而發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種多相位連桿輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可以克服現(xiàn)有越障機(jī)構(gòu)不能兼顧在規(guī)整地形行走機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性、平衡性以及非規(guī)整地形下的越障能力的問(wèn)題，并且可以有效解決“奇異點(diǎn)”問(wèn)題；在平坦地面可以以輪式方式高效率運(yùn)動(dòng)，而在非規(guī)整地形中可以借助多相位連桿聯(lián)動(dòng)有效通過(guò)障礙，解決了連桿式機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)干涉的問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

一種多相位連桿輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括行動(dòng)輪(3)、越障連桿(1)、小輪(4)以及連接在小輪(4)上的薄板連桿(2)；

所述行動(dòng)輪(3)的個(gè)數(shù)至少為兩個(gè)，行動(dòng)輪(3)和越障連桿(1)上分別設(shè)有定位孔(6),由活動(dòng)銷軸通過(guò)定位孔(6)將行動(dòng)輪(3)與越障連桿(1)連在一起；每個(gè)行動(dòng)輪(3)上安裝有一個(gè)小輪(4)，小輪(4)相對(duì)于對(duì)應(yīng)的行動(dòng)輪完全固定(可以為一個(gè)簡(jiǎn)單圓臺(tái)結(jié)構(gòu))，小輪(4)和對(duì)應(yīng)的行動(dòng)輪(3)不共圓心，并且小輪(4)覆蓋行動(dòng)輪(3)的圓心；

動(dòng)力軸位于行動(dòng)輪(3)的圓心上，由于前面的描述可知，動(dòng)力軸通過(guò)小輪(4)而不在小輪(4)的圓心上，即動(dòng)力軸穿過(guò)驅(qū)動(dòng)孔(5)位于小輪(4)的偏心和行動(dòng)輪(3)的圓心；小輪(4)的圓心到行動(dòng)輪(3)的軸心連線與連桿定位孔(6)到行動(dòng)輪(3)的軸心連線所成夾角在(0，π)范圍內(nèi)，也就是說(shuō)：假設(shè)小輪(4)的圓心到行動(dòng)輪(3)的軸心連線為l₁，連桿定位孔(6)到行動(dòng)輪(3)的軸心連線為l₂，在固定小輪(4)和行動(dòng)輪(3)時(shí)，應(yīng)使l₁和l₂所成夾角在(0，π)范圍內(nèi)，即兩條連線不能重合；

所述薄板連桿(2)上開(kāi)有若干圓槽，并通過(guò)圓槽使薄板連桿(2)外嵌在小輪(4)上，圓槽的直徑應(yīng)稍大于小輪(4)的直徑，小輪(4)內(nèi)嵌在圓槽中，小輪可以在圓槽中自由轉(zhuǎn)動(dòng)，薄板連桿(2)跟隨小輪(4)一起繞動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)；行動(dòng)輪(3)和小輪(4)固定在一起，且均與動(dòng)力軸相連，當(dāng)小輪(4)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，行動(dòng)輪(3)也會(huì)繞著圓心處的軸心孔做輪式轉(zhuǎn)動(dòng)。