[發明專利]一種搖桿滑塊式輪履形態可重構行走機構

在審

• 申請號: 202010098181.1
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111216814A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 趙永生;張碩;馬辰昊;朱海嘯;劉自勝;姜澤;姚建濤;許允斗
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B62D55/04
• 分類號: B62D55/04;B25J5/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張天一

本發明公開一種搖桿滑塊式輪履形態可重構行走機構，其包括主體連接支撐構件、動力構件、輪履構件以及展開機構；變形機構完全展開時，穩定性好，具有運動靈活的優點、可實現輪/履切換運動，重構組件包括兩個關于縱向對稱面對稱布置的變形機構，兩組展開機構結構相似，兩變形機構分別與外輪連接件和中心連接件通過轉動副與機體相連，通過兩個變形機構的收展變形能夠實現行走機構輪/履運動形式的快速切換；本發明穩定性高，可應用于災后救援偵察探險機器人以及快速救援移動機構。

技術領域

本發明涉及可重構的輪/履變形機構技術領域，特別是涉及一種搖桿滑塊式輪履形態可重構行走機構。

背景技術

隨著機器人技術的飛速發展，移動機器人已廣泛應用于各個領域的工業現場。移動機器人的應用范圍大為擴展，不僅在工業、農業、醫療、服務等行業中得到廣泛的應用，而且在城市安全、國防和空間探測領域等有害與危險場合得到很好的應用。面對一些情況復雜的工作場所，所處地面環境比較復雜且不可預測的非結構環境，這對移動機構本身的環境適應性、運動靈活性和越障能力等特性提出了更高的要求。

傳統的輪/履移動機器人多采用簡易更換和輪履結合方式等結構，山東科技大學曾發明一種輪履復合式爬樓車輪[CN201610087395.2]以及南京工程學院發明了一種旋轉式輪履轉換機器人[CN201811001629.2]；其中輪/履更換式移動機器人進行輪/履更換時間較長費時費力；輪履結合式機器人結構復雜體型較大，且制造和維護的成本較高。相對于傳統的輪/履移動機器人來說，可重構輪/履變結構機器人能根據不同路況改變自身構型，有更強的環境適應性，結構簡單且緊湊，可以實現快速的輪/履切換；集輪式行走機構的高速性和履帶式行走機構的高越障性與一體，更適用于復雜路況條件。機器人以輪式行走機構高速通過堅硬平坦的路面，以履帶式行走機構行走通過松軟路面以及崎嶇路面，當遇到臺階以及樓梯等障礙路況時，機器人以輪/履中間狀態進行越障。

隨著各類復雜環境的需求，出現了各種輪履復合式車輪、輪履轉換式機器人，而有些移動機器人體積龐大，結構復雜，在輪/履變形過程中以及變形之后的強度較低，整體結構的可靠性低。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有高穩定性、輪/履變形時間短等優良性能的搖桿滑塊式輪履形態可重構行走機構，其實施方式簡單，可靠性高，可應用于災后救援機器人快速移動機構。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種搖桿滑塊式輪履形態可重構行走機構，其包括主體連接支撐構件、動力構件、輪履構件以及展開機構；

所述主體連接支撐構件包括該行走機構的主體結構，各連桿之間的連接件，內外端蓋支撐連接件，兩組對稱放置的輔助齒輪，其中，內外端蓋的對稱面為橫向中面；

所述動力構件包括主軸以及兩個結構相同的驅動齒輪，驅動齒輪與轉動軸同步轉動，兩個驅動齒輪分別與內、外側車輪的內齒輪一側嚙合運動；

所述輪履構件包括一個可伸長的彈性履帶和兩個結構相同的內、外側車輪，各車輪內側為內齒輪，兩個內齒輪相對于橫向中面對稱布置，所述車輪與車體通過轉動副連接，兩個驅動齒輪分別和兩個內齒輪相嚙合，主軸旋轉帶動兩個驅動齒輪旋轉，從而帶動兩個車輪轉動實現整個行走機構的運動；可伸長的彈性履帶附著在內、外側車輪外表面上，與其同步轉動；

所述展開機構包括一個動力圓盤、第一連桿和滑塊以及兩組對稱布置的變形機構，通過兩組變形機構的收攏展開能夠實現行走機構輪或履運動形式的切換。

優選的，所述主體連接支撐構件中各連桿之間的連接件包括動力圓盤與第一連桿連接件、第一連桿與中心滑塊連接件、中心滑塊與第二連桿連接件、中心滑塊與第三連桿連接件、第二連桿與左側展開輪架連接件、第三連桿與右側展開輪架連接件、兩側展開輪架與端蓋支撐連接件以及展開輪架與展開輪連接件；第二連桿與第三連桿的對稱面為縱向中面，兩個展開輪連接件對稱布置，兩組變形機構相對于所述縱向中面對稱布置。