[发明专利]双螺旋槽道凸轮驱动式轮桨腿一体化车轮机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于非结构化地形和水陆两栖等复杂地形环境的多用途的轮桨腿一体化车轮机构。

背景技术

车轮是轮式机器人的移动载体，但传统的轮式或履带式移动机器人无法适用于水中或软结构地形；传统的水下机器人则通常采用螺旋桨在水下驱动，不能应用于硬路面非结构化地形。因此，目前单一移动载体的结构特征严重制约了其在复杂地形的应用。为保证移动机器人能够适用于软、硬非结构化地形和水陆两栖环境，所采用的轮式移动机器人移动载体必须具有多种运动轨迹特征，以适应复杂的非结构化地形环境。

发明内容

本发明的目的主要是为提高轮式移动机器人的越障性与地形适应性，进而提高其移动效率。在不同地形环境下，所提出的轮桨腿一体化车轮机构可以通过轮、桨、腿的有效切换，获得适应地形要求的步态，满足复杂地形条件下移动机器人的作业任务。 

本发明所采用的技术方案如下：一种双螺旋槽道凸轮驱动式轮桨腿一体化车轮机构，它包括：第一桨叶、第一铰块、第二桨叶、第二铰块、第三桨叶、第三铰块、第二驱动轴、第三驱动轴、桨中心轴、第四铰块、第四桨叶、桨叶连接套、双螺旋槽道凸轮、双螺旋槽道凸轮轴支撑架、轮缘、第一驱动轴。第一驱动轴与双螺旋槽道凸轮固定连接，双螺旋槽道凸轮安装在双螺旋槽道凸轮轴支撑架上，双螺旋槽道凸轮轴支撑架与第二驱动轴固定连接，轮缘上固定连接第三驱动轴，桨中心轴与桨叶连接套固定连接，第一桨叶、第二桨叶、第三桨叶和第四桨叶均铰接在桨叶连接套上，第一铰块、第二铰块、第三铰块和第四铰块均铰接在轮缘上，第一桨叶与第一铰块形成滑动副，第二桨叶与第二铰块形成滑动副，第三桨叶与第三铰块形成滑动副，第四桨叶与第四铰块形成滑动副。

进一步地：所述轮缘包括：其上均匀分布了第一轮槽、第二轮槽、第三轮槽和第四轮槽，第一铰块铰接在第一轮槽上，第二铰块铰接在第二轮槽上，第三铰块铰接在第三轮槽上，第四铰块铰接在第四轮槽上。

进一步地：所述桨叶连接套包括：其上均匀分布了第一连接铰槽、第二连接铰槽、第三连接铰槽和第四连接铰槽，第一桨叶铰接在第一连接铰槽上，第二桨叶铰接在第二连接铰槽上，第三桨叶铰接在第三连接铰槽上，第四桨叶铰接在第四连接铰槽上。

进一步地：双螺旋槽道凸轮具有双螺旋槽道凸轮右螺旋槽道和双螺旋槽道凸轮左螺旋槽道，桨中心轴置于双螺旋槽道凸轮右螺旋槽道或双螺旋槽道凸轮左螺旋槽道中。

本发明相对于现有技术具有以下技术效果：轮桨腿一体化车轮机构可以进行类轮式的滚动运动，以提高移动机器人的传动效率；轮与桨的组合应用可以提高移动机器人的越障能力及对复杂地形的适应能力；双螺旋槽道凸轮驱动机构可以充分利用车轮内部空间，实现类轮式、类腿式、轮腿组合式、桨转动式、桨摆动式等复合运动的传递与转化，使其控制系统得到了简化。

附图说明

图1为本发明原理图；

图2为本发明结构示意图；

图3为轮桨腿一体化车轮机构类轮式滚动运动示意图；

图4为轮桨腿一体化车轮机构类腿式行走运动示意图；

图5为轮桨腿一体化车轮机构轮腿混合式运动示意图；

图6为轮桨腿一体化车轮机构桨转动式运动示意图；

图7为轮桨腿一体化车轮机构桨摆动式运动示意图；

图中，第一桨叶1、第一铰块2、第一轮槽3、第一连接铰槽4、第二连接铰槽5、第二桨叶6、第二铰块7、第二轮槽8、第三连接铰槽9、第三桨叶10、双螺旋槽道凸轮右螺旋槽道11、第三铰块12、第三轮槽13、双螺旋槽道凸轮左螺旋槽道14、第二驱动轴15、第三驱动轴16、桨中心轴17、第四连接铰槽18、第四铰块19、第四桨叶20、第四轮槽21、桨叶连接套22、双螺旋槽道凸轮23、双螺旋槽道凸轮轴支撑架24、轮缘25、第一驱动轴26。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，本发明双螺旋槽道凸轮驱动式轮桨腿一体化车轮机构包括第一桨叶1、第一铰块2、第二桨叶6、第二铰块7、第三桨叶10、第三铰块12、第二驱动轴15、第三驱动轴16、桨中心轴17、第四铰块19、第四桨叶20、桨叶连接套22、双螺旋槽道凸轮23、双螺旋槽道凸轮轴支撑架24、轮缘25、第一驱动轴26。