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原文传递一种高刚度可重构轮/履变形行走机构

专利名称：	一种高刚度可重构轮/履变形行走机构
摘要：	本发明提供一种高刚度可重构轮/履变形行走机构，其包括机体、驱动组件、车轮组件和重构组件，机体包括两个对称布置的外轮单元以及连接件，两个外轮单元的对称面为横向中面；驱动组件包括主轴和两个关于横向中面对称布置的驱动齿轮，对称安装在主轴上组成驱动组件；车轮组件包括两个关于横向中面对称布置的内齿轮，内齿轮与机体通过转动副连接，两个驱动齿轮分别和两个内齿轮相啮合，从而实现传动；重构组件包括两个变形机构，通过两个变形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，可应用于灾后救援机器人快速移动机构等。
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;韩博;姚建涛;许允斗;郭笑宇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201910014835.5
公开号：	CN109703285A
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：	舒丽亚
分类号：	B60B19/02(2006.01);B;B60;B60B;B60B19
申请人地址：	066000 河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号
主权项：	1.一种高刚度可重构轮/履变形行走机构，其特征在于：其包括机体、驱动组件、车轮组件以及重构组件；所述机体包括两个对称设置的外轮单元，两个外轮单元通过连接件相互固定连接组成机体，两个外轮单元的对称面作为横向中面；所述驱动组件包括主轴以及两个结构相同的驱动齿轮，两个驱动齿轮相对于横向中面对称布置；所述车轮组件包括两个结构相同的内齿轮，两个内齿轮相对于横向中面对称布置，所述内齿轮与机体通过转动副连接，两个驱动齿轮分别和两个内齿轮相啮合，主轴的旋转带动两个驱动齿轮旋转，从而带动两个内齿轮转动实现整个行走机构的运动；所述重构组件包括两个对称布置的变形机构，两个变形机构分别与连接件通过转动副与机体相连，通过两个变形机构的收展变形能够实现行走机构轮/履运动形式的切换。 2.根据权利要求1所述的高刚度可重构轮/履变形行走机构，其特征在于：所述连接件包括第一外轮连接件、第二外轮连接件以及中心连接件，所述第一外轮连接件和所述第二外轮连接件对称设置，两个外轮连接件的对称面作为纵向中面，所述第一外轮连接件和第二外轮连接件与纵向中面的距离均为d，所述中心连接件穿过所述外轮单元的中心，两个变形机构相对于所述纵向中面对称布置。 3.根据权利要求1所述的高刚度可重构轮/履变形行走机构，其特征在于：所述外轮单元包括一个机体板和两个关于纵向中面对称布置的从动齿轮，所述机体板为薄圆柱体结构，所述两个从动齿轮与机体板分别通过转动副连接。 4.根据权利要求3所述的高刚度可重构轮/履变形行走机构，其特征在于：所述机体板的半径小于所述内齿轮的轮廓半径，每一个从动齿轮分别与一个内齿轮相啮合，从而为内齿轮的旋转提供支撑。 5.根据权利要求1所述的高刚度可重构轮/履变形行走机构，其特征在于：所述变形机构包括摆杆支撑轮支链、同步铰链支链和液压杆支链；所述摆杆支撑轮支链包括一个滚动支撑圆柱、第一辅助支撑圆柱、第二辅助支撑圆柱、两个相同结构的摆杆、第一支撑圆柱连接件和第二支撑圆柱连接件，所述第二辅助支撑圆柱的长度大于所述第一辅助支撑圆柱的长度，所述第一支撑圆柱连接件和第二支撑圆柱连接件和的结构相同；所述液压杆支链的两端分别开设有两个轴线平行的圆柱孔，中心连接件插入液压杆支链的一个端部的圆柱孔内并通过转动副连接，与第一辅助支撑圆柱形成转动副的第二支撑圆柱连接件插入液压杆支链另一个端部的圆柱孔内并通过转动副与液压杆支链连接；所述同步铰链支链包括第一同步齿轮杆、第二同步齿轮杆以及齿轮连接件，所述第一同步齿轮杆的长度大于所述第二同步齿轮杆的长度，所述第一同步齿轮杆和第二同步齿轮杆的杆体为圆柱体结构，所述圆柱体结构的齿轮端均设有限位凸台。 6.根据权利要求5所述的高刚度可重构轮/履变形行走机构，其特征在于：所述两个摆杆分别开设有三个圆柱孔，三个圆柱孔分别为第一圆柱孔、第二圆柱孔以及第三圆柱孔，其中第一圆柱孔与第二圆柱孔轴线间距为d1，第二圆柱孔与第三圆柱孔轴线间距为d2，两摆杆各个圆柱孔之间的位置分别相互对应；滚动支撑圆柱与第一支撑圆柱连接件通过转动副将两摆杆连接，第一支撑圆柱连接件的两端分别插入两个摆杆的第一圆柱孔内并固定；第一辅助支撑圆柱与第二支撑圆柱连接件通过转动副连接，第二支撑圆柱连接件的两端分别插入两个摆杆的第二圆柱孔内并固定；第二辅助支撑圆柱与第一外轮连接件通过转动副连接，第一外轮连接件的两端分别插入两个摆杆的第三圆柱孔内并固定；第一支撑圆柱连接件、第二支撑圆柱连接件以及外轮连接件将两个摆杆、一个滚动支撑圆柱以及两个辅助支撑圆柱连接起来形成摆杆支撑轮支链。 7.根据权利要求5所述的高刚度可重构轮/履变形行走机构，其特征在于：所述第一同步齿轮杆的齿轮端开设有轴线与齿轮面垂直的圆柱孔，所述第一同步齿轮杆的另一端开设有与其齿轮端圆柱孔轴线平行的圆柱孔，所述第一同步齿轮杆两端圆柱孔轴线的距离为l1；所述第二同步齿轮杆的齿轮端开设有轴线与齿轮面垂直的圆柱孔，第二同步齿轮杆的另一端开设有与其齿轮端圆柱孔轴线平行的圆柱孔，第二同步齿轮杆两端圆柱孔轴线的距离为l2，l2小于内齿轮的轮廓半径。 8.根据权利要求1所述的高刚度可重构轮/履变形行走机构，其特征在于：所述齿轮连接件为对称结构，所述齿轮连接件两侧分别开设有两对轴线重合的圆柱孔，且两侧的两对圆柱孔为对称布置，第一同步齿轮杆的齿轮端圆柱孔与齿轮连接件一侧的两个圆柱孔通过转动副连接，第一支撑圆柱连接件插入第一同步齿轮杆的另一端的圆柱孔内并通过转动副连接，第二同步齿轮杆的齿轮端圆柱孔与齿轮连接件另一侧的两个圆柱孔通过转动副连接，中心连接件插入第二同步齿轮杆的另一端的圆柱孔内并通过转动副连接，所述齿轮连接件两侧分别设置有一个限位凸台，所述限位凸台用于对同步齿轮杆进行限位。 9.根据权利要求1所述的高刚度可重构轮/履变形行走机构，其特征在于：通过控制液压杆支链的长度能够实现重构组件的展开或收拢，当同步铰链支链的两个同步齿轮杆完全展开时，重构组件处于完全展开状态，此时所述滚动支撑圆柱与内齿轮的底部公共切面恰好为水平面，可重构轮/履变形行走机构能够在重构组件完全展开的状态下实现履带式运动。 10.根据权利要求9所述的高刚度可重构轮/履变形行走机构，其特征在于：当重构组件处于完全展开状态时，液压杆支链与纵向中面的夹角为α，同步铰链支链与液压杆支链的夹角为β，变形机构各结构的尺寸长度关系为：内齿轮轮廓半径R内与滚动支撑圆柱外径R滚的大小关系为：
所属类别：	发明专利