[发明专利]一种用于攀爬阶梯装置的仿生步行轮

说明书

一种用于攀爬阶梯装置的仿生步行轮，包括轮毂、液压装置、外壳套和轮腿；液压装置和轮腿均为十六个，十六个轮腿通过销钉连接于轮毂并随轮毂转动。轮毂和外壳套之间通过若干个双头螺栓连接；液压装置通过螺纹与外壳套及轮腿连接。在十六个轮腿内部安装液压装置，通过轮腿的收缩模仿人双腿攀爬时通过屈膝而保障的平稳性；同时通过多组轮腿交替收缩以实现上下阶梯的功能。在阶梯攀爬的过程中，在达到传统攀爬阶梯装置的牵引攀爬性能外，本发明可使得装置波动降低，运行平稳。且本发明可实现功能模块的切换：在无需攀爬越障时，可通过限位销将伸缩轮腿固定在最小直径状态下，减少轮腿的使用次数，增长使用寿命。

技术领域

本发明涉及仿生工程技术领域，特别涉及一种可用于攀爬阶梯的仿生步行轮。

背景技术

文献调研表明，研究人员现已开发出多种形式的攀爬阶梯装置，其中履带式机构技术相对成熟，但机构体积庞大笨重，灵活性差，对地面损坏性较大；星轮式机构则局限于行星轮个数和平稳性与轮椅体积和成本的矛盾关系；复合式机构虽弥补了单种爬楼机构的不足，但对协调控制与研发成本要求更高，难以推广。以上轮系结构存在结构复杂、运行状态不平稳、造价高昂等缺点；本发明基于此，设计开发一种适于攀爬阶梯装置的仿生步行轮，此仿生步行轮在设计上简单灵活，具有较高的运动平稳性，具有重要的应用价值和潜在应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于攀爬阶梯的仿生步行轮。本发明采用液压装置实现了平稳可控的伸缩及良好稳定的性能。本发明通过限位销的同步触发开关实现平地行走和爬楼越障功能模块的切换；且轮心波动幅度小，对路面适应性强，提高了使用者的舒适度，安全性和平稳性。

本发明包括轮毂、液压装置、外壳套和轮腿；液压装置和轮腿均为十六个，相邻轮腿之间夹角为22.5°。十六个轮腿通过销钉连接于轮毂并随轮毂转动。轮毂和外壳套之间通过若干个双头螺栓连接；液压装置通过螺纹与外壳套及轮腿连接。

所述的轮腿包括轮足、缓冲胎、限位销、矩形滑槽和矩形卡槽；轮足与液压装置连接固定，限位销限制轮足在矩形滑槽中径向运动；轮腿通过限位销与外壳套连接，通过螺纹与液压装置连接。轮腿通过限位销在矩形滑槽内的径向滑动实现轮腿相对外壳套沿半径单方向的伸缩运动。

所述的限位销的截面为矩形，安装在外壳套矩形限位孔内，其限位端近似于立方体并位于截面为矩形的滑槽内，当轮足处于最小直径收缩状态时，限位端可通过控制开关使十六个限位销同步触发产生电磁吸附使限位销落入矩形卡槽中，限制轮足的收缩，达到定直径状态。

所述的液压装置包括液压缸和活塞杆；液压缸的一端安装于三角形外壳套内的预留接口上，活塞杆的一端与轮腿的轮足连接，带动轮足进行伸缩运动；轮足安装于轮体内与液压装置连接，其接触地面的一端安装有缓冲胎，侧面具有矩形滑槽，矩形滑槽最远端为矩形卡槽；限位销一端套连于三角形外壳套套上预留的外壳套矩形限位孔内；另一端位于矩形滑槽内，防止轮足相对轮体发生转动。

所述的外壳套由十六个三角形外壳套组成，每个三角形外壳套外部有外壳套矩形限位孔，外壳套矩形限位孔用于固定轮腿的限位销，三角形外壳套底部有螺纹接头，用于连接三角形外壳套与液压装置；三角形外壳套通过双头螺栓与轮毂固定连接在一起。

所述的三角形外壳套通过一个双头螺栓、一对双头螺母和一对垫片与轮毂固定连接在一起，液压装置底部通过内螺纹与三角形外壳套的接头相连接实现径向固定。

所述轮腿全部达到最大伸缩量时，其构成一个直径为L1的正圆，L1=650mm；所述轮腿全部处于最小伸缩量，其构成一个直径为L2的正圆，L2=350mm。

本发明的工作过程：

本发明可以实现定直径状态和变直径状态的切换，从而能够应用到爬楼越障轮椅，不规则路面运送车，沙漠等路况的小型车辆或运输机器上。