[发明专利]一种自主式轮爪可重构越障机器人

说明书

本发明提出了一种自主式轮爪可重构越障机器人，包括机体、设置在机体上的自主式可重构轮爪轮以及电子器件，所述电子器件用于给出控制信号并控制机器人运动，所述自主式可重构轮爪轮包括电机、轮轴、曲柄、拉伸弹簧、外侧轮毂、内侧轮毂、爪、电机以及平面涡卷弹簧，所述电机的输出轴与轮轴的一端连接，外侧轮毂、内侧轮毂均设置在轮轴上，爪设置在外侧轮毂与内侧轮毂之间，曲柄固定在轮轴上，拉伸弹簧的两端分别与曲柄和爪相连，平面涡卷弹簧的一端固定在轮轴上，另一端固定在外侧轮毂上。本发明无须额外的驱动便可以进行变形轮到爪、爪到轮的变形。

技术领域

本发明属于越障机器人技术，具体为一种自主式轮爪可重构越障机器人。

背景技术

相较于普通的圆形车轮，爪形车轮有更强的越障能力，目前的轮爪可重构机构多为变形机构与车轮分别驱动，使得车轮轴系结构复杂。而且目前阶段的爪模式的越障机器人外形多为不完整的圆弧，在前进过程中会产生较大的冲击与振动，对各构件的连接以及关键部件的强度有着极大的影响。

发明内容

本发明提出了一种自主式轮爪可重构越障机器人。

实现本发明的技术解决方案为：一种自主式轮爪可重构越障机器人，包括机体、设置在机体上的自主式可重构轮爪轮以及电子器件，所述电子器件用于给出控制信号并控制机器人运动，所述自主式可重构轮爪轮包括电机、轮轴、曲柄、拉伸弹簧、外侧轮毂、内侧轮毂、爪、电机以及平面涡卷弹簧，所述电机的输出轴与轮轴的一端连接，外侧轮毂、内侧轮毂均设置在轮轴上，爪设置在外侧轮毂与内侧轮毂之间，曲柄固定在轮轴上，拉伸弹簧的两端分别与曲柄和爪相连，平面涡卷弹簧的一端固定在轮轴上，另一端固定在外侧轮毂上，当电机的驱动力矩小于平面涡卷弹簧的预紧力矩且大于地面给轮子的摩擦力矩时，曲柄与外侧轮毂、内侧轮毂无相对运动，自主式可重构轮爪轮以轮模式行进；当电机的驱动力矩大于平面涡卷弹簧的预紧力矩且大于地面的摩擦力矩时，曲柄与外侧轮毂、内侧轮毂发生相对运动，曲柄带动拉伸弹簧转动，拉伸弹簧带动爪转动，自主式可重构轮爪轮轮以爪模式行进。

优选地，所述机体包括机体碳纤维板、轮部支撑碳管、粗碳纤维管、轮部支撑板、碳纤维管夹以及细碳纤维管管夹。机体碳纤维板共有两层，两层间设置有管夹，管夹粗碳纤维管通过管夹固定在机体碳纤维板上，粗碳纤维管上设置有碳纤维管夹，轮部支撑板通过碳纤维管夹与粗碳纤维管固定，细碳纤维管管夹设置于轮部支撑板上，细碳纤维管通过细碳纤维管管夹固定于轮部支撑板。所述自主式可重构轮爪轮通过细碳纤维管设置在机体上，所述电机通过电机座设置于细碳纤维管上。

优选地，所述轮轴上设置有轴承，并放置于轴承座内，所述轴承座设置于细碳纤维管上。

优选地，所述曲柄末端设置有沟槽，所述拉伸弹簧的一端设置在曲柄末端的沟槽内。

优选地，所述外侧轮毂、内侧轮毂上开有凹槽，爪设置于沟槽内。

优选地，所述平面涡卷弹簧设置于涡卷弹簧盒内，涡卷弹簧盒设置于外侧轮毂上。

优选地，所述外侧轮毂与内侧轮毂上均设置有轮上轴承座，轮上轴承座通过轴承与轮轴相连。

优选地，所述轮轴与曲柄之间通过平键进行周向定位，并与轮上轴承座内的轴承之间设置套筒进行轴向定位。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1、本发明相对普通圆形轮结构有着更优秀的越障能力。2、本发明无须额外的驱动便可以进行变形轮到爪、爪到轮的变形。3、本发明结构简单紧凑。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明

图1为自主式可重构轮爪越障机器人的组成示意图。

图2(a)、(b)为自主式可重构轮爪轮的轮模式工作示意图，(c)为自主式可重构轮爪轮的剖视图。