[发明专利]车轮组件

说明书

提供了一种用于车辆(10)的车轮组件，包括：多个车轮(16、17)、分别具有相应的旋转轴线(25)的多个旋转驱动模块(18)、以及多个可旋转臂(19)，其中，多个可旋转臂中的每一者被布置为从相应的旋转驱动模块的旋转轴线径向延伸出来，以将相应的旋转驱动模块(18)耦联到多个车轮中的相应车轮(16、17)，其中，每个旋转驱动模块可操作以驱动相应的可旋转臂(19)围绕驱动模块(18)的旋转轴线(25)旋转，使得多个车轮中的相应车轮关于旋转轴线(25)旋转，该组件进一步包括控制模块，该控制模块包括用于感测阶梯地形的部件，并且响应于感测到阶梯地形，控制模块被布置为控制每个旋转驱动模块，使得多个车轮和可旋转臂围绕它们相应的旋转轴线的旋转使由多个车轮子组件支撑的车辆能够在阶梯地形上行进，其中每个车轮子组件包括单个车轮、旋转驱动模块、和可旋转臂。还提供了一种包含上述车轮组件的车辆。

技术领域

本发明涉及用于车辆的车轮组件，尤其但非排他地涉及用于实现轮动车辆穿越诸如楼梯之类的阶梯地形的车轮组件。

背景技术

实现车辆更有效地行驶通过困难地形是陆地应用和空间应用中的主题。很多传统解决方案很复杂、庞大、笨重、繁琐、且昂贵，并且需要车辆本身进行实质修改。这使得这些解决方案对于很多用户或应用来说是遥不可及或不切实际的。

例如，很多轮椅用户经常会遇到诸如台阶或路缘之类的小障碍，并且通常使用诸如坡道板之类的手动布置设备来穿越这些障碍，尽管这在轮椅用户的移动受限的情况下是不太方便的解决方案。实现轮椅用户在没有手动干预的条件下穿越这些障碍的更复杂解决方案的示例为由Topchair公司开发的Topchair-S，是一款可以穿越楼梯段的轮椅。该系统巨大且笨重，不能安装在现有的轮椅上，因此是一种旨在替代用户的轮椅的设计。该系统使用类似于军用车辆或施工车辆使用的履带式起落架来跨接阶梯边缘。由于该设计代替了传统轮椅并且针对攀爬楼梯段进行了优化，其设计并没有针对在平滑地形上的行进进行优化，因此不是一般日常使用所期望的。

已知轮椅设计的另一示例是由DEKA公司设计的iBOT轮椅。相比Topchair-S，该设计是对用户的传统轮椅的替代，其操作原理基于两个偶极轮系统，其中，每个偶极中的一对车轮可相对于彼此旋转，以方便穿越特定地形。该设计比较复杂，在每个车轮组件中都需要多个车轮，并且在使用中，通常需要轮椅在每对的仅单个车轮上进行平衡，因此这在本质上是一种不稳定的布置。另外，这款轮椅比较昂贵。

设计用于行驶通过空间中的困难地形的车辆的示例是由NASA开发的作为用于可能的未来航天任务的雏形的全地形六足地外探测器(ATHLETE)。ATHLETE是能够通过抬高和降低肢体在地形上“行走”的配置。肢体具有作为“脚”的车轮，进一步促使地形穿越。因此，该设计表示用于特定应用的独立车辆，并且由于行走动作是通过重复抬高和降低每个肢体的往复运动实现的，车辆的前进缓慢，因为，每个肢体运动必须被分别计算并且通过在肢体移动方向的每次改变之间进行车辆重置来处理。

因此，需要一种用于实现车辆穿越地形的改进机构，其具有广泛可用性、便利性以及定制灵活性，并且不需要车辆本身进行实质性重配置。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于车辆的车轮组件，包括：多个车轮、分别具有相应的旋转轴线的多个旋转驱动模块、以及多个可旋转臂，其中，多个可旋转臂中的每一者布置为从相应的旋转驱动模块的旋转轴线径向延伸出来，以将相应的旋转驱动模块耦联到多个车轮中的相应车轮，其中，每个旋转驱动模块可操作以驱动相应的可旋转臂关于驱动模块的旋转轴线旋转，使得多个车轮中的相应车轮关于旋转轴线旋转，该装置还包括控制模块，该控制模块包括用于感测阶梯地形的部件，并且响应于感测阶梯地形，控制模块被布置为控制每个旋转驱动模块，使得多个车轮关于它们相应的旋转轴线的旋转使由多个车轮支撑的车辆能够在阶梯地形上行进。

控制模块可以被布置为同时控制至少两个旋转驱动模块。