[发明专利]多爪伸缩轮越障机构及其控制机构

说明书

技术领域

本发明多爪伸缩轮越障机构及其控制机构，属于移动越障机器人行走机构与控制技术领域。

背景技术

在现代社会中，越障机构及其控制技术具有广泛的应用领域，尤其适合应用于如地面凹凸不平、障碍物纵横交错、环境复杂条件恶劣等非常规场所。比如，核电设施现场的监测检查、维护抢修等作业，倘若工作人员直接参与现场操作，无疑会受到放射物的伤害。越障机构及其控制技术还可应用于赈灾抢险、生态监测、野外探险，以及军事等领域。

目前，国内外对越障机构的研究成果主要体现为越障方式上，主要有：轮式、腿足式、履带式以及上述几种的复合方式。其中，轮式的效率最高，但对环境的应变能力较差；而腿足式对环境的应变能力最强，但目前其控制技术的可实现性较差；履带式有着良好的爬坡性能和一定的越障能力，但越障效能和行进速度较低，灵活机动性较差；复合方式兼顾了各种方式的优缺点，但其结构和控制过程复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种伸缩与转动结构简洁，联动与操控高效节能的多爪伸缩轮越障机构及其控制机构，既能够实现遇到障碍时的伸缩越障，又能保持原有设备（如汽车）的平路行走功能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案：多爪伸缩轮越障机构，包括小圆锥齿轮、大圆锥齿轮、丝杠、圆套筒、固定轮盘、活动轮盘、伸缩腿、支撑腿、滑块和缓冲装置，丝杠的一端固定有小圆锥齿轮并位于圆套筒外部，丝杠的另一端伸入圆套筒内并通过两个丝杠轴承与圆套筒套装在一起，所述圆套筒的中部开有轴向长孔作为导向槽，丝杠上螺纹部分与圆套筒上导向槽的位置相对应；圆套筒靠近小圆锥齿轮的一端固定有大圆锥齿轮，圆套筒的另一端固定有固定轮盘，圆套筒的中部活动套装有活动轮盘；所述丝杠的丝杠螺母上固定有滑块，滑块位于圆套筒上的导向槽内，且能随着丝杠螺母沿着所述导向槽来回移动，滑块通过滑块螺栓与所述活动轮盘连接；

所述活动轮盘的周向均布铰接有至少三个伸缩腿，所有伸缩腿的自由端均各自设有一个缓冲装置，所述固定轮盘的周向均布铰接有至少三个与伸缩腿一一对应的支撑腿，每个支撑腿均与和其对应的伸缩腿的中部铰接。

所述缓冲装置为橡胶球体，或为轮子，或为弹簧缓冲装置，或为气囊缓冲装置。

所述丝杠为滚珠丝杠。

所述活动轮盘与圆套筒筒壁之间设置有减小摩擦的滚珠。

所述滑块与圆套筒筒壁之间设置有减小摩擦的滚珠。

所述固定轮盘周向设有至少三个与支撑腿一一对应的第一开孔支撑耳，第一开孔支撑耳与固定轮盘之间设置有加强筋，所述活动轮盘周向也设有至少三个与伸缩腿一一对应的第二开孔支撑耳，第二开孔支撑耳与活动轮盘之间同样设置有加强筋，所述第一开孔支撑耳和第二开孔支撑耳结构相同，均为U形，所述支撑腿铰接在对应的第一开孔支撑耳上，所述伸缩腿铰接在对应的第二开孔支撑耳上。

所述圆套筒靠近大圆锥齿轮的部位套装有两个具有合适间距的大轴承座。

包括主轴、小锥齿轮、大锥齿轮、变向齿轮、同速齿轮对、第一多爪伸缩轮越障机构和第二多爪伸缩轮越障机构，所述小锥齿轮和大锥齿轮固定在主轴上，第一多爪伸缩轮越障机构和第二多爪伸缩轮越障机构相对设置，主轴位于两个多爪伸缩轮越障机构之间并与圆套筒垂直设置，小锥齿轮与两个多爪伸缩轮越障机构中的小圆锥齿轮配合，大锥齿轮与两个多爪伸缩轮越障机构中的大圆锥齿轮配合，其中一个大圆锥齿轮与大锥齿轮之间设置有变向齿轮，另一个大圆锥齿轮与大锥齿轮之间设置有同速齿轮对，所述变向齿轮和同速齿轮对保证了两个大圆锥齿轮同向同速转动，主轴可轴向来回移动，使小锥齿轮与小圆锥齿轮啮合的同时大锥齿轮与大圆锥齿轮分离，或大锥齿轮与大圆锥齿轮啮合的同时小锥齿轮与小圆锥齿轮分离。

本发明和现有技术相比具有以下有益效果。

一、本发明仅仅通过一个电机就可以分别驱动丝杠和圆套筒，并通过丝杠作为驱动轴、圆套筒作为旋转轴实现了伸缩腿的伸缩运动和旋转运动两种运动方式，灵活的实现了本发明的越障行走功能。

二、本发明通过多爪轮的伸缩功能，实现了针对不同路况下轮径大小的连续调整，其中，大轮径状态适用于高障碍跨越或路面复杂场合，小轮径状态适用于低障碍物或小空间场合。由此本发明实现了不同复杂路况的障碍跨越与高效行走。

三、通过在固定轮盘、活动轮盘上设多个开孔支撑耳，在开孔支撑耳和固定轮盘、活动轮盘之间设置有加强筋，使得固定轮盘、活动轮盘的工作强度明显提高。

附图说明

附图1为本发明多爪伸缩轮越障机构的结构示意图。