[发明专利]一种具有变径轮子的越障机器人

摘要

本发明公开了一种具有变径轮子的越障机器人，其包括有左轮组件(1)、左轮驱动组件(2)、右轮组件(3)、右轮驱动组件(4)、翻转组件(5)、翻转驱动组件(6)和底盘组件(7)；左轮组件(1)与左轮驱动组件(2)通过左车轮轴(101)实现连接，右轮组件(3)与右轮驱动组件(4)通过右车轮轴(301)实现连接，左轮驱动组件(2)、右轮驱动组件(4)、翻转组件(5)和翻转驱动组件(6)安装在底盘组件(7)上。本发明机器人既可以保持最小轮径，以连续光滑轮缘在平坦地面上稳定行驶，也可以改变其轮子直径，跨越不同高度的障碍或在崎岖地面上行驶。而且当机器人遇到其轮子难以跨越的障碍时，可以利用翻转臂与地面的反作用力，一定程度上增大了机器人向上攀爬的能力。

主权项

1、一种具有变径轮子的越障机器人，其特征在于：包括有左轮组件(1)、左轮驱动组件(2)、右轮组件(3)、右轮驱动组件(4)、翻转组件(5)、翻转驱动组件(6)和底盘组件(7)；左轮组件(1)与右轮组件(3)的结构相同；左轮驱动组件(2)与右轮驱动组件(4)的结构相同；左轮组件(1)包括有左车轮轴(101)、左轮轮毂(104)、左轮连接环(105)、六个左变径杆和二十四个左轮缘片，每十二个左轮缘片按照圆形分布装配形成A层轮缘(1A)，另外十二个左轮缘片按照圆形分布装配形成B层轮缘(1B)；左车轮轴(101)为一台阶轴，左车轮轴(101)上设有驱动段(101a)、轴承段(101b)和卡合段(101c)，轴承段(101b)设置在驱动段(101a)、卡合段(101c)之间，轴承段(101b)的两端分别设有A凸台(101e)、B凸台(101f)，A凸台(101e)上安装有A轴承(102)，B凸台(101f)上安装有B轴承(103)，卡合段(101c)上设有一切面(101d)，该切面(101d)用于与A电磁离合器(203)、B齿轮(206)、左轮轮毂(104)的安装；左轮轮毂(104)为一体成型件，在A轮毂盘(104f)与B轮毂盘(104g)之间有圆筒轴(104e)，圆筒轴(104e)的中心设有A通孔(104a)；A轮毂盘(104f)上设有一个圆凸台(104b)、三个A沉头孔(104c)，该圆凸台(104b)用于将左轮连接环(105)安装在其上；B轮毂盘(104g)上设有三个B沉头孔(104d)；左轮连接环(105)为中空圆环结构，左轮连接环(105)的内圆环面(105b)上均匀设有多个内齿(105a)，该内齿(105a)啮合在B齿轮(206)的齿上；六个左变径杆是指结构相同的A变径杆(111)、B变径杆(112)、C变径杆(113)、D变径杆(114)、E变径杆(115)和F变径杆(116)；每个左变径杆的两端分别设有通孔，左变径杆一端的通孔与左轮轮毂(104)上设有的沉头孔配合后，用法兰轴承实现转动连接，左变径杆另一端的通孔与左轮缘片上设有的通孔配合后，用销钉实现固定连接；A变径杆(111)的一端与A轮毂盘(104f)连接；A变径杆(111)的另一端与B左轮缘片(122)连接；B变径杆(112)的一端与A轮毂盘(104f)连接；B变径杆(112)的另一端与F左轮缘片(126)连接；C变径杆(113)的一端与A轮毂盘(104f)连接；C变径杆(113)的另一端与J左轮缘片(130)连接；D变径杆(114)的一端与B轮毂盘(104g)连接；D变径杆(114)的另一端与N左轮缘片(142)连接；E变径杆(115)的一端与B轮毂盘(104g)连接；E变径杆(115)的另一端与R左轮缘片(146)连接；F变径杆(116)的一端与B轮毂盘(104g)连接；F变径杆(116)的另一端与V左轮缘片(150)连接；二十四个左轮缘片是指相同的A左轮缘片(121)、B左轮缘片(122)、C左轮缘片(123)、D左轮缘片(124)、E左轮缘片(125)、F左轮缘片(126)、G左轮缘片(127)、H左轮缘片(128)、I左轮缘片(129)、J左轮缘片(130)、K左轮缘片(131)、L左轮缘片(132)、M左轮缘片(141)、N左轮缘片(142)、O左轮缘片(143)、P左轮缘片(144)、Q左轮缘片(145)、R左轮缘片(146)、S左轮缘片(147)、T左轮缘片(148)、U左轮缘片(149)、V左轮缘片(150)、W左轮缘片(151)、X左轮缘片(152)；其中，A左轮缘片(121)、B左轮缘片(122)、C左轮缘片(123)、D左轮缘片(124)、E左轮缘片(125)、F左轮缘片(126)、G左轮缘片(127)、H左轮缘片(128)、I左轮缘片(129)、J左轮缘片(130)、K左轮缘片(131)和L左轮缘片(132)以左车轮轴(101)的轴心O为圆心按照圆形分布装配形成A层轮缘(1A)；其中，M左轮缘片(141)、N左轮缘片(142)、O左轮缘片(143)、P左轮缘片(144)、Q左轮缘片(145)、R左轮缘片(146)、S左轮缘片(147)、T左轮缘片(148)、U左轮缘片(149)、V左轮缘片(150)、W左轮缘片(151)和X左轮缘片(152)以左车轮轴(101)的轴心O为圆心按照圆形分布装配形成B层轮缘(1B)；左轮驱动组件(2)包括有A直流电机(201)、A编码器(202)、A电磁离合器(203)、B电磁离合器(204)、A齿轮(205)、B齿轮(206)、C齿轮(207)、D齿轮(208)和A安装架(209)；A直流电机(201)安装在底盘组件(7)的A电机安装板(702)上；A直流电机(201)的输出轴(201a)上连接有A齿轮(205)，A直流电机(201)的尾部安装有A编码器(202)，该A编码器(202)用于记录A直流电机(201)的转动圈数；A齿轮(205)与B齿轮(206)啮合，构形第一组齿轮系；B电磁离合器(204)安装在A安装架(209)上，A安装架(209)的底部安装在底盘组件(7)的A半板面(7A)上，A安装架(209)的侧板与A离合器限位板(704)连接，且安装在底盘组件(7)上的A离合器限位板(704)既作为B电磁离合器(204)安装位置的选取，也实现挡板的功能；D齿轮(208)与C齿轮(207)啮合，构形第二组齿轮系；C齿轮(207)安装在左轮组件(1)中的左车轮轴(101)的驱动段(101a)上，左车轮轴(101)的轴承段(101b)安装在底盘组件(7)上的A轴座(703)内；左车轮轴(101)的卡合段(101c)顺次穿过A电磁离合器(203)、B齿轮(206)后连接在左轮轮毂(104)上，且A电磁离合器(203)连接在B齿轮(206)上；B齿轮(206)上连接有左轮连接环(105)；右轮组件(3)包括有右车轮轴(301)、右轮轮毂(304)、右轮连接环(305)、六个右变径杆和二十四个右轮缘片，每十二个右轮缘片按照圆形分布装配形成A层轮缘(3A)，另外十二个右轮缘片按照圆形分布装配形成B层轮缘(3B)；右车轮轴(301)为一台阶轴，右车轮轴(301)上设有驱动段(301a)、轴承段(301b)和卡合段(301c)，轴承段(301b)设置在驱动段(301a)、卡合段(301c)之间，轴承段(301b)的两端分别设有A凸台(301e)、B凸台(301f)，A凸台(301e)上安装有A轴承(302)，B凸台(301f)上安装有B轴承(303)，卡合段(301c)上设有一切面(301d)，该切面(301d)用于与C电磁离合器(403)、F齿轮(406)、右轮轮毂(304)的安装；右轮轮毂(304)为一体成型件，在C轮毂盘(304f)与D轮毂盘(304g)之间有圆筒轴(304e)，圆筒轴(304e)的中心设有B通孔(304a)，即B通孔(304a)是沿右轮轮毂(304)的中心轴线开设的，该B通孔(304a)用于右车轮轴(301)的卡合段(301c)端部安装在其内；C轮毂盘(304f)上设有一个圆凸台(304b)、三个C沉头孔(304c)；该圆凸台(304b)用于将右轮连接环(305)安装在其上；D轮毂盘(304g)上设有三个D沉头孔(304d)，该D沉头孔(304d)分别与J变径杆(314)一端的通孔配合、K变径杆(315)一端的通孔配合、L变径杆(316)一端的通孔配合，然后采用三个结构相同的法兰轴承实现J变径杆(314)、K变径杆(315)和L变径杆(316)与D轮毂盘(304g)的转动连接；右轮连接环(305)为中空圆环结构，右轮连接环(305)的内圆环面(305b)上均匀设有多个内齿(305a)，该内齿(305a)啮合在F齿轮(406)的齿上；六个右变径杆是指结构相同的G变径杆(311)、H变径杆(312)、I变径杆(313)、J变径杆(314)、K变径杆(315)和L变径杆(316)；每个右变径杆的两端分别设有通孔，右变径杆一端的通孔与右轮轮毂(304)上设有的沉头孔配合后，用法兰轴承实现转动连接，右变径杆另一端的通孔与右轮缘片上设有的通孔配合后，用销钉实现固定连接；G变径杆(311)的一端与C轮毂盘(304f)连接；G变径杆(311)的另一端与B′右轮缘片(322)连接；H变径杆(312)的一端与C轮毂盘(304f)连接；H变径杆(312)的另一端与F′右轮缘片(326)连接；I变径杆(313)的一端与C轮毂盘(304f)连接；I变径杆(313)的另一端与J′右轮缘片(330)连接；J变径杆(314)的一端与D轮毂盘(304g)连接；J变径杆(314)的另一端与N′右轮缘片(342)连接；K变径杆(315)的一端与D轮毂盘(304g)连接；K变径杆(315)的另一端与R′右轮缘片(346)连接；L变径杆(316)的一端与D轮毂盘(304g)连接；L变径杆(316)的另一端与V′右轮缘片(350)连接；二十四个右轮缘片是指相同的A′右轮缘片(321)、B′右轮缘片(322)、C′右轮缘片(323)、D′右轮缘片(324)、E′右轮缘片(325)、F′右轮缘片(326)、G′右轮缘片(327)、H′右轮缘片(328)、I′右轮缘片(329)、J′右轮缘片(330)、K′右轮缘片(331)、L′右轮缘片(332)、M′右轮缘片(341)、N′右轮缘片(342)、O′右轮缘片(343)、P′右轮缘片(344)、Q′右轮缘片(345)、R′右轮缘片(346)、S′右轮缘片(347)、T′右轮缘片(348)、U′右轮缘片(349)、V′右轮缘片(350)、W′右轮缘片(351)、X′右轮缘片(352)；其中，A′右轮缘片(321)、B′右轮缘片(322)、C′右轮缘片(323)、D′右轮缘片(324)、E′右轮缘片(325)、F′右轮缘片(326)、G′右轮缘片(327)、H′右轮缘片(328)、I′右轮缘片(329)、J′右轮缘片(330)、K′右轮S缘片(331)和L′右轮缘片(332)以右车轮轴(301)的轴心O为圆心按照圆形分布装配形成C层轮缘(3A)；其中，M′右轮缘片(341)、N′右轮缘片(342)、O′右轮缘片(343)、P′右轮缘片(344)、Q′右轮缘片(345)、R′右轮缘片(346)、S′右轮缘片(347)、T′右轮缘片(348)、U′右轮缘片(349)、V′右轮缘片(350)、W′右轮缘片(351)、X′右轮缘片(352)以右车轮轴(301)的轴心O为圆心按照圆形分布装配形成D层轮缘(3B)；右轮驱动组件(4)包括有A直流电机(401)、A编码器(402)、A电磁离合器(403)、B电磁离合器(404)、A齿轮(405)、B齿轮(406)、C齿轮(407)、D齿轮(408)和B安装架(409)；B直流电机(401)安装在底盘组件(7)的B电机安装板(705)上；B直流电机(401)的输出轴(401a)上连接有E齿轮(405)，B直流电机(401)的尾部安装有B编码器(402)，该B编码器(402)用于记录B直流电机(401)的转动圈数；E齿轮(405)与F齿轮(406)啮合，构形第三组齿轮系；D电磁离合器(404)安装在B安装架(409)上，B安装架(409)的底部安装在底盘组件(7)的B半板面(7B)上，B安装架(409)的侧板与B离合器限位板(707)连接，且安装在底盘组件(7)上的B离合器限位板(707)既作为D电磁离合器(404)安装位置的选取，也实现挡板的功能；H齿轮(408)与G齿轮(407)啮合，构形第四组齿轮系；G齿轮(407)安装在左轮组件(1)中的右车轮轴(301)的驱动段(301a)上，右车轮轴(301)的轴承段(301b)安装在底盘组件(7)上的B轴座(706)内；右车轮轴(301)的卡合段(301c)顺次穿过C电磁离合器(403)、F齿轮(406)后连接在右轮轮毂(304)上，且C电磁离合器(403)连接在F齿轮(406)上；F齿轮(406)上连接有右轮连接环(305)；翻转组件(5)包括有翻转臂(504)和支撑轮(505)，支撑轮(505)安装在翻转臂(504)的U形端(503)上；翻转臂(504)一端为U形端(503)，翻转臂(504)另一端为支地端(501)，翻转臂(504)上设有翻转轴孔(502)，该翻转轴孔(502)内安装有C直流电机(601)的输出轴(601a)；翻转驱动组件(6)包括有C直流电机(601)和C编码器(602)，C直流电机(601)的输出轴(601a)安装在翻转臂(504)的翻转轴孔(502)内，C直流电机(601)的尾部安装有C编码器(602)；C直流电机(601)安装在底盘组件(7)的C电机安装板(708)上，且C直流电机(601)的输出轴(601a)顺次穿过C电机安装板(708)上的C通孔(781)、翻转轴孔(502)后安装在侧板(709)的D通孔(791)内，该C直流电机(601)用于驱动翻转组件(5)中的翻转臂(504)绕翻转轴孔(502)的轴孔中心线转动；C编码器(602)用于记录C直流电机(601)的翻转位置；底盘组件(7)包括有支撑板(701)、A电机安装板(702)、B电机安装板(705)、C电机安装板(708)、A轴座(703)、B轴座(706)、A离合器安装板(704)、B离合器安装板(707)、侧板(709)；支撑板(701)为一凸字形板，纵向中心线将支撑板(701)分为A半板面(7A)和B半板面(7B)，或者也称为左底板部分和右底板部分；在支撑板(701)的前端(711)以纵向中心线对称安装有A离合器安装板(704)、B离合器安装板(707)，A离合器安装板(704)与A安装架(209)连接，B离合器安装板(707)与B安装架(409)连接；支撑板(701)的后端(712)开有槽口(713)，槽口(713)的两侧分别安装有C电机安装板(708)、侧板(709)，C电机安装板(708)与侧板(709)之间安装有翻转臂(504)，C电机安装板(708)上安装有C直流电机(601)；在支撑板(701)的左右两侧边上设有结构相同的A电机安装板(702)、B电机安装板(705)；A电机安装板(702)用于安装A直流电机(201)，B电机安装板(705)用于安装B直流电机(301)；在支撑板(701)的左肩(714)上安装有A轴座(703)，A轴座(703)用于安装左车轮轴(101)；在支撑板(701)的右肩(715)上安装有B轴座(706)，B轴座(706)用于安装右车轮轴(301)；C电机安装板(708)为叉形结构，其叉端(782)安装在支撑板(701)的槽口(713)的左侧，C电机安装板(708)上开有C通孔(781)，该C通孔(781)用于C直流电机(601)的输出轴(601a)穿过后且安装在D通孔(791)中；侧板(709)上开有D通孔(791)，该D通孔(791)用于安装C直流电机(601)的输出轴(601a)；A轴座(703)与B轴座(706)的结构相同；A轴座(703)为拱形座，在拱形座上开有E通孔(703a)，该E通孔(703a)内分别安装有A轴承(102)、B轴承(103)，A轴承(102)、B轴承(103)分别套接在左车轮轴(101)上；B轴座(706)为拱形座，在拱形座上开有F通孔(706a)，该F通孔(706a)内分别安装有C轴承(302)、D轴承(303)，C轴承(302)、D轴承(303)分别套接在右车轮轴(301)上。