[发明专利]一种变径车轮救援机器人

说明书

本发明公开了一种变径车轮救援机器人，包括车架和设置在车架上的变径车轮机构；所述变径车轮机构，包括空心轴筒、固定连接在该空心轴筒内侧端的固定架、活动套装在该空心轴筒上的移动架、安装在空心轴筒内腔中用于驱动所述移动架在空心轴筒上沿轴向移动的驱动机构、安装在固定架和移动架上的沿车轮径向设置的可变径轮翼单元、用于驱动车轮转动的安装在车架上的主电机、以及用于主电机输出轴和空心轴筒上的固定架进行连接的转动连接机构。本发明可适应室外救援活动，在面对灾后复杂的路障环境时，车轮直径可随环境不同而改变，保证了搜索机器人能快速有效的越过重重障碍，顺利完成搜救的任务。

技术领域

本发明属于救援机器人技术领域，具体涉及一种变径车轮救援机器人。

背景技术

在20世纪80年代已有学者开始从事机器人应用于救援工作的研究，在地震搜救工作中，爆炸物搜寻等环境的应用尤为重要。各国从安全战略层面投入精力，进行救援机器人的研究工作。随着科技的不断进步和发展，机器人产品的应用较为广泛，因此人们逐渐开始采用机器人代替人来进行一些危险的搜救活动。救援环境的复杂性决定机器人应具有较强越障能力，目前救援机器人行进方式大致有轮式，履带式，腿式以及复合式等方式。轮式行进方式救援机器人机动灵活性高，移动速度较快，结构相比于其他种类简单，承载能力大，但是轮子与地面接触面积小，所受压强较大，不能适应泥泞道路；履带式机器人与地面接触面积大，所受压强较小，可适应土地松软及泥泞道路，但其自身重量过大，承载能力小，减震性及平稳性较差；腿式机器人具有很好的地面适应性，运动轨迹为离散点，运行平稳，缺点是其机动灵活性较差，且控制算法复杂，很难像节肢动物一样和灵活运动。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种变径车轮救援机器人，能够有效解决救援机器人对室外救援环境适应性差的难题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种变径车轮救援机器人，包括车架和设置在车架上的变径车轮机构；

所述变径车轮机构，包括空心轴筒、固定连接在该空心轴筒内侧端的固定架、活动套装在该空心轴筒上的移动架、安装在空心轴筒内腔中用于驱动所述移动架在空心轴筒上沿轴向移动的驱动机构、安装在固定架和移动架上的沿车轮径向设置的可变径轮翼单元、用于驱动车轮转动的安装在车架上的主电机、以及用于主电机输出轴和空心轴筒上的固定架进行连接的转动连接机构。

在上述技术方案中，所述空心轴筒为圆筒状，在空心轴筒的外壁上设置有沿其轴向设置在导引键，所述移动架内壁上设置有与导引键对应的键槽，通过导引键和键槽配合，防止移动架相对空心轴筒产生轴向转动。

在上述技术方案中，所述驱动机构包括电机、丝杠和丝杠螺母组件、以及轴承，丝杠通过轴承可旋转的同轴安装在空心轴筒内，电机通过端板固定安装在空心轴筒的外侧端，电机的输出轴通过联轴器与丝杠连接，丝杠螺母安装在丝杠上并与移动架连接，当电机驱动丝杠转动时，丝杠螺母会带动移动架在空心轴筒上沿轴向移动。

在上述技术方案中，所述可变径轮翼单元，包括伸缩铰链机构和连接在伸缩铰链机构外端的轮翼，伸缩铰链机构的两个驱动端分别与空心轴筒上的固定架和移动架连接，当驱动机构驱动移动架在空心轴筒上沿轴向移动时，伸缩铰链机构的径向长度发生改变，从而改变轮径。

在上述技术方案中，所述伸缩铰链机构，包括两段共计六个连杆，第一段由三个相同的长连杆组成，三个长连杆中的其中两个平行并排，第三个长连杆位于这两个平行并排的长连杆之间，并与这两个平行并排的长连杆交叉设置，在交叉点用销轴连接；第二段由三个相同的短连杆组成，三个短连杆中的其中两个平行并排，这两个平行并排的短连杆的外端与第三个短连杆的外端铰接在轮翼内侧，这两个平行并排的短连杆的内端与第一段的第三长连杆的外端铰接，第三个短连杆的内端与第一段的两个平行并排的长连杆的外端铰接；第一段的第三长连杆的内端以及两个平行并排的长连杆的内端作为两个驱动端分别连接空心轴筒上的固定架和移动架。