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原文传递单自由度轮/履形态可重构行走机构

专利名称：	单自由度轮/履形态可重构行走机构
摘要：	本发明涉及一种单自由度轮/履形态可重构行走机构，其包括轮体架、驱动装置、行走装置和形态转换装置，轮体架包括两个对称设置的辐板组件、上连接件和下连接件，两个辐板组件的对称面为横向对称面，辐板组件包括外轮辐板和两个从动齿轮，两个从动齿轮的对称面为纵向对称面，驱动装置包括驱动主轴和两个驱动齿轮，行走装置包括两个结构相同的内齿轮，两个从动齿轮分别与两个内齿轮啮合传动，形态转换装置包括驱动液压缸、两个对称布置的收展机构和中心连接件，通过两个收展机构的收展变形可以实现行走机构轮/履运动形式的切换。本发明为过约束机构，刚度高，稳定性高，越障性能好，可应用于灾后救援机器人移动越障机构等。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河北;13
申请人：	燕山大学
发明人：	赵永生;张硕;朱海啸;姚建涛;许允斗;刘晓飞;韩博
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910791324.4
公开号：	CN110497972A
代理机构：	北京孚睿湾知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘翠芹
分类号：	B62D55/04(2006.01);B;B62;B62D;B62D55
申请人地址：	066004 河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号
主权项：	1.一种单自由度轮/履形态可重构行走机构，其特征在于，其包括轮体架、驱动装置、行走装置和形态转换装置，所述轮体架包括两个对称设置的辐板组件、上连接件和下连接件，所述两个辐板组件的对称面为横向对称面，且所述两个辐板组件通过所述上连接件和下连接件固定连接，每个所述辐板组件均包括外轮辐板和两个从动齿轮，所述外轮辐板为薄圆柱体结构，所述两个从动齿轮对称布置且通过转动副与所述外轮辐板转动连接，所述两个从动齿轮的对称面为纵向对称面；所述驱动装置包括驱动主轴和两个驱动齿轮，所述两个驱动齿轮分别设于所述驱动主轴的第一端和第二端，且所述两个驱动齿轮关于横向对称面对称布置，所述驱动主轴与所述外轮辐板转动连接，驱动力能通过所述驱动主轴传递给所述驱动齿轮，所述行走装置包括两个结构相同的内齿轮，所述两个内齿轮关于横向对称面对称布置，所述两个内齿轮与所述轮体架通过转动副连接，且所述外轮辐板的半径小于所述内齿轮的轮廓半径，所述内齿轮的外侧圆柱面上设有凹槽，所述两个从动齿轮分别与所述两个内齿轮啮合传动；以及所述形态转换装置包括驱动液压缸、两个对称布置的收展机构和中心连接件，所述驱动液压缸的第一端与所述上连接件固定连接，且所述驱动液压缸的第二端与所述中心连接件固定连接，所述中心连接件与所述每个收展机构中传动连杆的第一端的圆柱孔转动连接，所述每个收展机构中第一同步齿轮杆的第一杆端圆柱孔与所述中心连接件转动连接，且所述每个收展机构中横杆的第一圆柱孔与所述下连接件转动连接。 2.根据权利要求1所述的单自由度轮/履形态可重构行走机构，其特征在于，所述每个收展机构均包括转换支撑轮单元、同步铰链单元和传动连杆，所述转换支撑轮单元包括主动支撑轮、第一辅助支撑轮、第二辅助支撑轮、第三辅助支撑轮、第四辅助支撑轮、横杆、第一传动支撑杆、第二传动支撑杆和辅助支撑杆，所述横杆上设有第一圆柱孔、第二圆柱孔、第三圆柱孔和第四圆柱孔，所述主动支撑轮与所述辅助支撑杆转动连接，且所述辅助支撑杆的第一端和第二端固定安装于所述第四圆柱孔中，所述第四辅助支撑轮与所述第二传动支撑杆转动连接，且所述第二传动支撑杆的第一端和第二端固定安装于所述第三圆柱孔中，所述第二辅助支撑轮和第三辅助支撑轮均与所述第一传动支撑杆转动连接，且所述第一传动支撑杆的第一端和第二端固定安装于所述第二圆柱孔中，所述第一辅助支撑轮与所述下连接件的短圆柱杆转动连接，且所述下连接件短圆柱杆的第一端和第二端分别通过转动副安装于所述第一圆柱孔中，所述传动连杆的第一端和第二端均设有圆柱孔，所述传动连杆第一端的圆柱孔与所述中心连接件转动连接，且其第二端的圆柱孔与所述第一传动支撑杆转动连接，所述同步铰链单元包括第一同步齿轮杆、第二同步齿轮杆和齿轮连接件，所述第一同步齿轮杆的齿轮端设有第一齿轮端圆柱孔，且其另一端设有第一杆端圆柱孔，所述第二同步齿轮杆的齿轮端设有第二齿轮端圆柱孔，且其另一端设有第二杆端圆柱孔，且所述第一同步齿轮杆齿轮端和第二同步齿轮杆齿轮端的第一端面分别设有第一限位凸台和第二限位凸台，所述齿轮连接件为对称结构，所述齿轮连接件的第一端和第二端分别设有上端圆柱孔和下端圆柱孔，且所述齿轮连接件的第一端面和第二端面均设有限位凸台，所述上端圆柱孔与所述第一齿轮端圆柱孔转动连接，且所述第一杆端圆柱孔与所述中心连接件转动连接，所述下端圆柱孔与所述第二齿轮端圆柱孔转动连接，且所述第二杆端圆柱孔与所述第二传动支撑杆转动连接。 3.根据权利要求1所述的单自由度轮/履形态可重构行走机构，其特征在于，所述上连接件和下连接件不仅关于横向对称面对称而且关于纵向对称面对称，所述上连接件主体为工字型圆柱杆结构，所述上连接件第一端和第二端的长圆柱杆分别安装于所述两个对称设置的辐板组件中，所述下连接件主体为X字型圆柱杆机构，所述下连接件第一端和第二端的长圆柱杆分别安装于所述两个对称设置的辐板组件中，且所述下连接件第一端和第二端的长圆柱杆到所述纵向对称面的距离均为d。 4.根据权利要求2所述的单自由度轮/履形态可重构行走机构，其特征在于，所述主动支撑轮、第一辅助支撑轮、第二辅助支撑轮、第三辅助支撑轮和第四辅助支撑轮的内径和外径均相等，所述主动支撑轮、第一辅助支撑轮和第四辅助支撑轮的长度相等且均大于所述第二辅助支撑轮和第三辅助支撑轮的长度，所述第三辅助支撑轮的长度大于所述第二辅助支撑轮的长度。 5.根据权利要求2所述的单自由度轮/履形态可重构行走机构，其特征在于，所述横杆上设有第一圆柱孔、第二圆柱孔、第三圆柱孔和第四圆柱孔，所述相邻两个圆柱孔的孔轴线间距均为d1，所述第一圆柱孔、第二圆柱孔、第三圆柱孔和第四圆柱孔的孔心在同一条水平线上，且其圆柱孔孔径均相等。 6.根据权利要求2所述的单自由度轮/履形态可重构行走机构，其特征在于，所述第一齿轮端圆柱孔轴线到所述第一杆端圆柱孔轴线的垂直距离为l1，所述第二齿轮端圆柱孔轴线到所述第二杆端圆柱孔轴线的垂直距离为l1。 7.根据权利要求2所述的单自由度轮/履形态可重构行走机构，其特征在于，所述形态转换装置完全展开时，所述传动连杆与纵向对称面的夹角为α，所述同步铰链单元与所述传动连杆夹角为β，则所述收展机构的尺寸长度l1表达式为： 8.根据权利要求1所述的单自由度轮/履形态可重构行走机构，其特征在于，所述内齿轮的轮廓半径为R内，所述主动支撑轮的轮廓半径为R支，则所述内齿轮轮廓半径与所述主动支撑轮轮廓半径的大小关系表达式为：
所属类别：	发明专利