[發明專利]一種變徑車輪救援機器人

在審

• 申請號: 202011133793.6
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112405551A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 祁宇明;謝兵;張有全;謝雷;孫建康;宋培培;陳偉;羅明坤;林毛毛
• 申請（專利權）人: 天津職業技術師范大學（中國職業培訓指導教師進修中心）
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J5/00
• 代理公司: 天津創智睿誠知識產權代理有限公司 12251
• 代理人: 王海濱

本發明公開了一種變徑車輪救援機器人，包括車架和設置在車架上的變徑車輪機構；所述變徑車輪機構，包括空心軸筒、固定連接在該空心軸筒內側端的固定架、活動套裝在該空心軸筒上的移動架、安裝在空心軸筒內腔中用于驅動所述移動架在空心軸筒上沿軸向移動的驅動機構、安裝在固定架和移動架上的沿車輪徑向設置的可變徑輪翼單元、用于驅動車輪轉動的安裝在車架上的主電機、以及用于主電機輸出軸和空心軸筒上的固定架進行連接的轉動連接機構。本發明可適應室外救援活動，在面對災后復雜的路障環境時，車輪直徑可隨環境不同而改變，保證了搜索機器人能快速有效的越過重重障礙，順利完成搜救的任務。

技術領域

本發明屬于救援機器人技術領域，具體涉及一種變徑車輪救援機器人。

背景技術

在20世紀80年代已有學者開始從事機器人應用于救援工作的研究，在地震搜救工作中，爆炸物搜尋等環境的應用尤為重要。各國從安全戰略層面投入精力，進行救援機器人的研究工作。隨著科技的不斷進步和發展，機器人產品的應用較為廣泛，因此人們逐漸開始采用機器人代替人來進行一些危險的搜救活動。救援環境的復雜性決定機器人應具有較強越障能力，目前救援機器人行進方式大致有輪式，履帶式，腿式以及復合式等方式。輪式行進方式救援機器人機動靈活性高，移動速度較快，結構相比于其他種類簡單，承載能力大，但是輪子與地面接觸面積小，所受壓強較大，不能適應泥濘道路；履帶式機器人與地面接觸面積大，所受壓強較小，可適應土地松軟及泥濘道路，但其自身重量過大，承載能力小，減震性及平穩性較差；腿式機器人具有很好的地面適應性，運動軌跡為離散點，運行平穩，缺點是其機動靈活性較差，且控制算法復雜，很難像節肢動物一樣和靈活運動。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種變徑車輪救援機器人，能夠有效解決救援機器人對室外救援環境適應性差的難題。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種變徑車輪救援機器人，包括車架和設置在車架上的變徑車輪機構；

所述變徑車輪機構，包括空心軸筒、固定連接在該空心軸筒內側端的固定架、活動套裝在該空心軸筒上的移動架、安裝在空心軸筒內腔中用于驅動所述移動架在空心軸筒上沿軸向移動的驅動機構、安裝在固定架和移動架上的沿車輪徑向設置的可變徑輪翼單元、用于驅動車輪轉動的安裝在車架上的主電機、以及用于主電機輸出軸和空心軸筒上的固定架進行連接的轉動連接機構。

在上述技術方案中，所述空心軸筒為圓筒狀，在空心軸筒的外壁上設置有沿其軸向設置在導引鍵，所述移動架內壁上設置有與導引鍵對應的鍵槽，通過導引鍵和鍵槽配合，防止移動架相對空心軸筒產生軸向轉動。

在上述技術方案中，所述驅動機構包括電機、絲杠和絲杠螺母組件、以及軸承，絲杠通過軸承可旋轉的同軸安裝在空心軸筒內，電機通過端板固定安裝在空心軸筒的外側端，電機的輸出軸通過聯軸器與絲杠連接，絲杠螺母安裝在絲杠上并與移動架連接，當電機驅動絲杠轉動時，絲杠螺母會帶動移動架在空心軸筒上沿軸向移動。

在上述技術方案中，所述可變徑輪翼單元，包括伸縮鉸鏈機構和連接在伸縮鉸鏈機構外端的輪翼，伸縮鉸鏈機構的兩個驅動端分別與空心軸筒上的固定架和移動架連接，當驅動機構驅動移動架在空心軸筒上沿軸向移動時，伸縮鉸鏈機構的徑向長度發生改變，從而改變輪徑。

在上述技術方案中，所述伸縮鉸鏈機構，包括兩段共計六個連桿，第一段由三個相同的長連桿組成，三個長連桿中的其中兩個平行并排，第三個長連桿位于這兩個平行并排的長連桿之間，并與這兩個平行并排的長連桿交叉設置，在交叉點用銷軸連接；第二段由三個相同的短連桿組成，三個短連桿中的其中兩個平行并排，這兩個平行并排的短連桿的外端與第三個短連桿的外端鉸接在輪翼內側，這兩個平行并排的短連桿的內端與第一段的第三長連桿的外端鉸接，第三個短連桿的內端與第一段的兩個平行并排的長連桿的外端鉸接；第一段的第三長連桿的內端以及兩個平行并排的長連桿的內端作為兩個驅動端分別連接空心軸筒上的固定架和移動架。