[发明专利]一种可变形轮履转换机构及其控制方法

说明书

本发明提供一种可变形轮履转换机构及其控制方法，包括同步带支架，同步带支架两端分别安装推动杆的顶端，推动杆底端通过丝杠结构/蜗轮蜗杆结构与直流电机的输出端连接，直流电机安装在电机固定支架；推动杆靠近同步带支架的一端转动连接滑动轴一端，滑动轴另一端转动连接同步带导向轮；电机固定支架与其上端电机连接支架固连，电机连接支架位于同步带支架下部，且两端分别固定外转子电机，外转子电机输出端连接同步带轮和车轮；通过丝杠结构/蜗轮蜗杆结构的移动，同步带轮(不)与同步履带接触，实现可变形轮履转换机构轮(履带)式运动状态的改变。本发明在轮式前进和履带前进时使用同一套动力系统，避免冗杂的机构设计，体积更小、重量更轻。

技术领域

本发明机器人技术领域，具体涉及一种可变形轮履转换机构及其控制方法。

背景技术

轮式机器人具有速度快、效率高、运动噪声低的优点，可以在相对平坦的地面上实现快速运动，但是其越障能力、地形适应能力较差、转弯效率低(只能实现大半径转弯)；履带式机器人具备出色的越障能力和地形适应能力，可以实现原地转弯，尤其对楼梯、碎石路等地面有出色的表现，但是履带机器人的运动速度相对较低、效率也低、运动噪声大。

目前已经有研究人员提出，将轮式和履带结合起来，使得机器人具备两种运动模式。由于轮式部分与履带部分是两个分开的独立系统，各自工作，互不影响，需要提供两套动力系统及相应的变换机构，导致结构复杂、系统冗余、体积大，难以应用在小型机器人或者是仿人机器人上。轮式部分与履带部分相互耦合在一起，通过某些机构变换实现轮结构的变化，从而完成轮式运动与履带式运动两种形式的运动；这期间可能需要有“可重构橡胶履带”、“可伸缩履带”的配合，容易出现故障。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种可变形轮履转换机构及其控制方法，解决现有方案复杂、机构笨重、转换速度慢、效率低下、动力系统不能通用的问题，实现轮履复合机器人轮履快速转换。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种可变形轮履转换机构，包括：

轴向对称设置的两推动杆，顶端与同步带支架固连，底端通过丝杠结构与直流电机的输出端连接；所述推动杆靠近同步带支架的一端转动连接滑动轴一端，滑动轴另一端转动连接同步带导向轮；

径向对称设置的两外转子电机，输出端连接同步带轮和车轮；

所述外转子电机位于同步带支架下部；

所述同步带支架和同步带导向轮外围支撑有同步履带。

上述技术方案中，所述直流电机安装在电机固定支架上，所述外转子电机固定在电机连接支架两端，且电机连接支架与电机固定支架固连。

上述技术方案中，所述滑动轴下端套设有滑动轴套，所述滑动轴套通过轴承与滑动轴套固定支架一端连接，滑动轴套固定支架另一端固连在电机固定支架上。

上述技术方案中，所述电机底部还通过支架安装有中央导向轮，所述同步履带支撑在中央导向轮上。

上述技术方案中，所述外转子电机上安装有中空式编码器。

上述技术方案中，所述中空式编码器与工控机进行通信，所述工控机控制直流电机和外转子电机的工作。

上述技术方案中，所述丝杠结构包括丝杠螺母和丝杠，所述丝杠螺母安装在丝杠上，所述丝杠与直流电机的输出端连接。

上述技术方案中，所述丝杠结构替换为蜗轮蜗杆结构，所述蜗轮蜗杆结构包括蜗轮和蜗杆，所述蜗轮安装在蜗杆上，蜗杆与直流电机的输出端连接，且蜗轮通过连杆与同步带支架固连，连杆与滑动轴转动连接。

一种可变形轮履转换机构的控制方法，具体为：

外转子电机工作，带动同步带轮和车轮旋转运动；