[发明专利]一种基于重力势能的S型行走越障示教小车及操作方法

权利要求书

1.一种基于重力势能的S型行走越障示教小车，其特征在于：它包括行走装置、滑块导轨装置和滑轮组，所述行走装置包括底盘（1-1），底盘（1-1）尾部底面安装有驱动轴（1-13），驱动轴（1-13）的两侧安装有驱动车轮（1-2），所述驱动轴（1-13）上安装有储能飞轮（1-5）和蜗杆（1-4），蜗杆（1-4）与安装在底盘（1-1）底部的蜗轮（1-3）构成蜗轮蜗杆传动；曲柄（1-6）转动中心与蜗轮（1-3）转动中心同心，蜗轮（1-3）与曲柄（1-6）固连，曲柄（1-6）末端与滑块（1-7）上的销轴铰接，滑块（1-7）导槽与摆杆（1-8）构成面接触滑动连接，所述曲柄（1-6）、滑块（1-7）和摆杆（1-8）组合构成了一个曲柄摆杆机构；所述摆杆（1-8）末端与转向轴（1-12）固连，所述转向轴（1-12）与转向轴套筒（1-10）配合，转向轴套筒（1-10）固定安装在底盘（1-1）的头部；所述转向轴（1-12）的底端安装有转向轮（1-9）；所述滑块导轨装置包括三角底座（2-1），三角底座（2-1）固定安装在底盘（1-1）的上表面，三角底座（2-1）上固定安装有多根圆柱导轨（2-2），圆柱导轨（2-2）的顶部固定安装有顶置三角座（2-4），三角滑块（2-3）上对应的通孔与圆柱导轨（2-2）配合；所述三角滑块（2-3）的上表面固定安装有滑轮底座（2-6），滑轮底座（2-6）与三角滑块（2-3）通过螺钉连接，重块被悬挂于三角滑块（2-3）下方或置于三角滑块（2-3）上方；所述滑轮组由动滑轮和定滑轮组成，所述动滑轮包括一号动滑轮（3-2）和二号动滑轮（3-3）；所述定滑轮包括一号定滑轮（3-4）和二号定滑轮（3-5）；一号动滑轮（3-2）和二号动滑轮（3-3）设于滑轮底座（2-6）；一号定滑轮（3-4）固定安装在顶置三角座（2-4）的侧面，二号定滑轮（3-5）固定安装在底盘（1-1）的上表面；牵引绳依次连接一号动滑轮（3-2）、二号动滑轮（3-3）、一号定滑轮（3-4）和二号定滑轮（3-5），最后连接至储能飞轮（1-5），牵引绳始端连接在固定销钉（3-1），末端绕接于储能飞轮（1-5）；所述固定销钉（3-1）固定安装在顶置三角座（2-4）的侧面。

2.根据权利要求1所述一种基于重力势能的S型行走越障示教小车，其特征在于：所述转向轴套筒（1-10）内设有滚针轴承，滚针轴承同时与转向轴（1-12）相配合构成轴承转动连接。

3.根据权利要求1所述一种基于重力势能的S型行走越障示教小车，其特征在于：所述驱动轴（1-13）两端设有单向轴承（1-11），驱动轴（1-13）与单向轴承（1-11）内圈通过花键连接，驱动车轮（1-2）通过花键与单向轴承（1-11）外圈配合。

4.根据权利要求1所述一种基于重力势能的S型行走越障示教小车，其特征在于：所述曲柄（1-6）上设有多个销轴孔，滑块（1-7）上的销轴通过与不同销轴孔配合，能够调节曲柄（1-6）的长度。

5.根据权利要求1所述一种基于重力势能的S型行走越障示教小车，其特征在于：所述圆柱导轨（2-2）与三角滑块（2-3）配合处还设有毛毡圈（2-7），毛毡圈（2-7）上涂有润滑油。

6.根据权利要求1或5所述一种基于重力势能的S型行走越障示教小车，其特征在于：所述三角滑块（2-3）通孔处设置预紧螺钉（2-5），通过调节预紧螺钉（2-5）的预紧力，压迫毛毡圈（2-7）使得三角滑块（2-3）与圆柱导轨（2-2）的摩擦力改变，进而保证重块能够沿着导轨平稳下滑。

7.采用权利要求1-6任意一项基于重力势能的S型行走越障示教小车操作方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1）根据示教试验的要求，在试样场地的地面上设置障碍物，障碍物为呈直线排列的圆柱桩，相邻圆柱桩之间距离相等，相邻圆柱桩距离越长，小车最大转向角就越小，反之最大转向角就越大；

2）将牵引绳的一端固定连接在固定销钉（3-1）上，然后将牵引绳依次穿过一号动滑轮（3-2）、二号动滑轮（3-3）、一号定滑轮（3-4）和二号定滑轮（3-5），最后连接至储能飞轮（1-5）；

3）将重块悬挂在三角滑块（2-3）的底面或者放置在三角滑块（2-3）的顶部，在重力作用下重块在随动滑轮平稳下降的过程中，带动滑轮上的牵引绳，进而驱动储能飞轮（1-5）转动，储能飞轮（1-5）进一步带动蜗杆（1-4）转动，蜗杆（1-4）转动进而带动蜗轮（1-3）转动，蜗轮（1-3）转动将带动与之相连的曲柄（1-6），进而将蜗轮（1-3）的转动传递到曲柄（1-6）、滑块（1-7）和摆杆（1-8）构成的曲柄摆杆机构；

4）曲柄摆杆机构将动能传递给前轮，进而控制转向轮（1-9）的转向，储能飞轮（1-5）带动驱动轴（1-13）转动，驱动轴（1-13）带动驱动车轮（1-2），驱动车轮（1-2）带动整个小车行走；

5）通过使滑块（1-7）的销轴与曲柄（1-6）上不同销轴孔配合，可以调节曲柄长度，进而调节摆杆最大摆角，即转向轮（1-2）最大转向角，驱动轴（1-13）端部安装有两个单向轴承，单向轴承具有反向转动自锁特性，能够保证驱动轴（1-13）沿前进方向转动，还可以使得小车在转弯过程中内侧车轮转速低于外侧车轮，以保证小车不会侧翻，起到差速作用，以上装置能够保证小车在前进的过程中沿S型曲线运动，并顺利绕过障碍物。