專利名稱：一種齒輪連續(xù)嚙合輪腿機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種齒輪連續(xù)嚙合輪腿機(jī)構(gòu)，尤其是涉及一種用于移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)的輪腿機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
所述輪腿機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)，輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)高效高速運(yùn)行，但難以適應(yīng)復(fù)雜地形，越障能力差。為克服這一缺點(diǎn)，現(xiàn)在很多移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)多采用輪履式、輪腿式或者輪履腿式復(fù)合移動(dòng)機(jī)構(gòu)。在不同的地形條件下采用不同的移動(dòng)方式，既保證了移動(dòng)速度又提高了越障能力，已成為機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)的一個(gè)主要發(fā)展方向。平臺(tái)上可搭載控制、檢測(cè)系統(tǒng)或必要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)更多功能。移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)的復(fù)合移動(dòng)機(jī)構(gòu)有著廣闊的應(yīng)用前景。輪腿式復(fù)合移動(dòng)機(jī)構(gòu)以其眾多優(yōu)點(diǎn)受到人們重視，也取得了較多成果。例如，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的輪-腿混合移動(dòng)平臺(tái)HIT-HYBT0R和HITAN-I (張立杰，新型復(fù)合式仿生輪-腿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)研究(工學(xué)博士學(xué)位論文)，2008年10月)；一種輪腿結(jié)構(gòu)(重慶大學(xué)，李奇敏等，實(shí)用新型專利，申請(qǐng)?zhí)?0102023邪42^，2011年1月12日)；又例如，一種輪腿復(fù)合式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)(河北工業(yè)大學(xué)，張明路等，實(shí)用新型專利，申請(qǐng)?zhí)?01020203835. 4,2010年12月22日)；還例如，輪腿混合移動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析(內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，劉永生等，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011年1月，第一期)?，F(xiàn)有的輪腿式移動(dòng)機(jī)器人有以下特征1，結(jié)構(gòu)上的“輪腿復(fù)合”，兩者簡單的功能組合卻完全相互獨(dú)立，單一方式移動(dòng)時(shí)，另一移動(dòng)方式機(jī)構(gòu)成為冗余甚至負(fù)載。2，驅(qū)動(dòng)器冗余，當(dāng)采用一種驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，另一種驅(qū)動(dòng)電機(jī)冗余，控制難度增加，且控制系統(tǒng)布線繁瑣。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有輪腿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器及機(jī)構(gòu)冗余的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種齒輪連續(xù)嚙合輪腿機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，有效實(shí)現(xiàn)輪腿移動(dòng)的功能耦合，兩種移動(dòng)機(jī)構(gòu)不會(huì)互為負(fù)載，驅(qū)動(dòng)及控制簡單。本實(shí)用新型為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種輪腿結(jié)構(gòu)，包括大腿、小腿、車輪、傳動(dòng)齒輪，連桿、伸縮機(jī)構(gòu)，其中小腿上端鉸接在大腿下端，小腿下端固定有車輪，連桿及傳動(dòng)齒輪安裝在兩腿上，驅(qū)動(dòng)及控制電機(jī)安裝在大腿上。在控制電機(jī)作用下，伸縮機(jī)構(gòu)及連桿可以實(shí)現(xiàn)輪腿的伸展和收縮，以保證移動(dòng)平臺(tái)的平穩(wěn)越障，且輪腿伸縮過程中車輪可以不停止運(yùn)轉(zhuǎn)，保證了運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性。四條腿不同的伸縮組合可以實(shí)現(xiàn)不同形式的越障。本實(shí)用新型的有益效果是，將本實(shí)用新型安裝在移動(dòng)平臺(tái)上，兩種移動(dòng)形式在功能上有效耦合，不會(huì)互為負(fù)載，簡化了結(jié)構(gòu)和控制。能夠保證平臺(tái)平穩(wěn)運(yùn)行并越障，且始終保持一定程度的水平，便于平臺(tái)作業(yè)，每個(gè)車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，易于轉(zhuǎn)向。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是輪腿機(jī)構(gòu)的主視圖。圖2是輪腿機(jī)構(gòu)的后視圖。圖3是移動(dòng)平臺(tái)簡易模型。圖4是平坦地形上平臺(tái)的運(yùn)行姿態(tài)。圖5是緩慢變化地形上平臺(tái)的運(yùn)行姿態(tài)。圖6和圖7是臺(tái)面遇障時(shí)平臺(tái)的運(yùn)行姿態(tài)。圖8是多障礙地形上平臺(tái)的運(yùn)行姿態(tài)。圖9是車輪遇障時(shí)的運(yùn)行姿態(tài)。
圖1中1.大腿，2.齒輪一，3.小腿，4.齒輪二，5.其它傳動(dòng)齒輪，6.車輪，7.連桿，
8.伸縮機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
如
圖1所示，齒輪安裝在大腿⑴和小腿(3)上，連桿(7)兩端分別安裝在大腿⑴和小腿⑶上，伸縮機(jī)構(gòu)⑶安裝在大腿⑴上，控制電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)都安裝在大腿⑴上，布線集中。大腿(1)上的齒輪一 O)為驅(qū)動(dòng)輪，由電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，齒輪一 O)與齒輪二⑷的嚙合連續(xù)性由連桿(7)保證。由圖2可知，由伸縮機(jī)構(gòu)⑶控制齒輪一(2)的位置，并由連桿(7)實(shí)現(xiàn)腿的伸縮，其中伸縮機(jī)構(gòu)可以為絲杠、齒輪齒條等多種形式，主要用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制機(jī)構(gòu)的伸縮。該機(jī)構(gòu)使得由大腿上的伸縮機(jī)構(gòu)控制小腿的伸縮成功實(shí)現(xiàn)。圖3為安裝了所述輪腿機(jī)構(gòu)的平臺(tái)簡易模型。如4所示，在平坦地形上，伸縮機(jī)構(gòu)移動(dòng)到收縮狀態(tài)的極限位置，四條輪腿狀態(tài)一致，平臺(tái)降低且保持水平，驅(qū)動(dòng)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)行連續(xù)平穩(wěn)。如圖5所示，在緩慢變化地形上，如果要求平臺(tái)保持水平，各輪腿可以根據(jù)自身所處位置對(duì)控制電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使各輪腿呈現(xiàn)不同的狀態(tài)以達(dá)到平臺(tái)的水平。如圖6和7所示，臺(tái)面遇障時(shí)，四條輪腿同時(shí)伸展，直到臺(tái)面可以成功越障。在多障礙的地形上，平臺(tái)可以以如圖8所示的姿態(tài)運(yùn)行，四條腿都呈伸展?fàn)顟B(tài)，以便于實(shí)現(xiàn)如圖9所示的輪子越障。當(dāng)某個(gè)車輪遇障時(shí)，該輪腿收縮，直到成功越障，輪腿可恢復(fù)原狀。
權(quán)利要求1.一種齒輪連續(xù)嚙合輪腿機(jī)構(gòu)，其特征為原動(dòng)機(jī)到車輪為齒輪連續(xù)嚙合傳動(dòng)，齒輪安裝在大腿(1)和小腿C3)上，齒輪一 O)與齒輪二的嚙合連續(xù)性由連桿(7)保證。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種齒輪連續(xù)嚙合輪腿機(jī)構(gòu)，其特征為在于由伸縮機(jī)構(gòu)(8) 控制齒輪一⑵的位置，并由連桿(7)實(shí)現(xiàn)腿的伸縮，連桿(7)兩端分別安裝在大腿⑴和小腿(3)上，其中伸縮機(jī)構(gòu)可以為絲杠、齒輪齒條等多種形式，主要用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制機(jī)構(gòu)的伸縮。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種齒輪連續(xù)嚙合輪腿機(jī)構(gòu)，其特征在于伸縮機(jī)構(gòu)(8)安裝在大腿⑴上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種齒輪連續(xù)嚙合輪腿機(jī)構(gòu)，其特征在于控制電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)都安裝在大腿(1)上，布線集中。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種齒輪連續(xù)嚙合輪腿機(jī)構(gòu)，主要應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了輪式移動(dòng)和腿式移動(dòng)的功能耦合，簡化了控制系統(tǒng)。機(jī)構(gòu)主要包括大腿、小腿、車輪、傳動(dòng)齒輪，連桿、伸縮機(jī)構(gòu)。其中小腿上端鉸接在大腿下端，小腿下端固定有車輪，連桿及傳動(dòng)齒輪安裝在兩腿上，驅(qū)動(dòng)及控制電機(jī)安裝在大腿上。在控制電機(jī)作用下，伸縮機(jī)構(gòu)及連桿可以實(shí)現(xiàn)輪腿的伸展和收縮，以保證移動(dòng)平臺(tái)的平穩(wěn)越障，且輪腿伸縮過程中車輪可以不停止運(yùn)轉(zhuǎn)，保證了運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性。四條腿不同的伸縮組合可以實(shí)現(xiàn)不同形式的越障。
文檔編號(hào)B62D57/028GK202320578SQ20112045904
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月6日
發(fā)明者宋彥, 張猛 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)