申请/专利权人：天津职业技术师范大学

申请日：2018-01-25

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN108032921B

主分类号：B62D57/02

分类号：B62D57/02;B25J5/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2018.06.08#实质审查的生效;2018.05.15#公开

摘要：本发明公开了一种能够越过障碍物的车轮装置，包括舵机支撑座、舵机、转盘、一对关节轴承以及对称设置的两个轮子和两组轮子驱动装置，每组轮子驱动装置分别包括：电机、连接法兰、啮合式离合器主动件、啮合式离合器从动件、三角叉、滚动轴承、轴承套、U型拨叉、支撑架、第一拨叉轴、支撑架支座、万向节和第二拨叉轴。本发明还公开了一种安装有该车轮装置的车型机器人。所述车型机器人能够实现自动感知和越过前方障碍物，降低路况对车型机器人运行的影响，能在各种复杂的路况环境中行驶。所述车轮装置和车型机器人结构简单、运行可靠。

主权项：1.一种能够越过障碍物的车轮装置，其特征在于：包括舵机支撑座（1）、舵机（2）、转盘（3）、一对关节轴承（4）以及对称设置的两个轮子（6）和两组轮子驱动装置，每组轮子驱动装置分别包括：电机（5）、连接法兰（8）、啮合式离合器主动件（9）、啮合式离合器从动件（10）、三角叉（11）、滚动轴承（12）、轴承套（13）、U型拨叉（14）、支撑架（15）、第一拨叉轴（16）、支撑架支座（17）、万向节（18）和第二拨叉轴（19），所述电机（5）安装在轮子（6）的内侧，用于驱动轮子6）转动；所述连接法兰（8）安装在轮子（6）外侧，并通过多个螺钉（7）与轮子（6）固定连接，连接法兰（8）外侧设置有一法兰凸轴（8-1）；所述啮合式离合器主动件（9）套装在连接法兰（8）的法兰凸轴（8-1）上并通过螺钉与连接法兰（8）固定连接，啮合式离合器从动件（10）设置在啮合式离合器主动件（9）外侧并套装在法兰凸轴（8-1）上，且可以沿轴向滑动；啮合式离合器从动件（10）外侧依次同轴设置有一第一凸轴（10-1）和一第二凸轴（10-2），所述第二凸轴（10-2）的外径小于第一凸轴（10-1）的外径；所述三角叉（11）套装在所述第一凸轴（10-1）上并通过多个螺钉与啮合式离合器从动件（10）固定连接；所述滚动轴承（12）固装在第二凸轴（10-2）上，所述轴承套（13）套装在滚动轴承（12）的外圈上，在轴承套（13）上设置有螺纹孔（13-1）；所述U型拨叉（14）上设置有长槽，所述U型拨叉（14）与轴承套（13）通过螺栓连接并能相对移动和转动；所述U型拨叉（14）与第一拨叉轴（16）的一端采用过盈配合方式固定连接，第一拨叉轴（16）的另一端与所述万向节（18）采用过盈配合方式固定连接，万向节（18）的另一端与所述第二拨叉轴（19）采用过盈配合方式固定连接；所述支撑架（15）的一端固定在支撑架支座（17）上，支撑架（15）的另一端设置有一U型开口槽（15-1）和一垂直于U形开口槽的螺纹孔，所述第一拨叉轴（16）中间处设置有一通孔（16-1）；第一拨叉轴（16）的中部穿过所述U型开口槽（15-1），并通过螺钉与所述支撑架（15）铰接，形成转动副；所述一对关节轴承（4）相对安装在所述转盘（3）上，转盘（3）安装在所述舵机（2）上；所述舵机（2）用于控制U型拨叉（14）的摆动；所述的车轮装置还包括用于感知前方障碍物的传感器以及根据所述传感器的感知结果控制所述舵机（2）动作的控制系统；所述U型拨叉（14）上的长槽为双圆头槽。

全文数据：一种能够越过障碍物的车轮装置及具有该车轮装置的车型机器人技术领域[0001]本发明涉及智能机器人领域，尤其涉及一种能够越过障碍物的车轮装置及具有该车轮装置的车型机器人。背景技术[0002]普通车轮仅能越过低矮的障碍物，在有矮台、较高的凸起等障碍物时，车轮受阻，会停滞不前，导致无法正常行驶。此时，必须借助外力抬升或牵引车轮才能通过，既费时又费力。发明内容[0003]为解决现有技术中存在的问题，本发明的一个目的是提供一种能够越过矮台等障碍物的车轮装置。[0004]本发明的另一目的是提供一种具有上述车轮装置的车型机器人。[0005]为此，本发明的技术方案如下：[0006]一种能够越过障碍物的车轮装置，包括舵机支撑座、舵机、转盘、一对关节轴承以及对称设置的两个轮子和两组轮子驱动装置，每组轮子驱动装置分别包括：电机、连接法兰、啮合式离合器主动件、啮合式离合器从动件、三角叉、滚动轴承、轴承套、U型拨叉、支撑架、第一拨叉轴、支撑架支座、万向节和第二拨叉轴，所述电机安装在轮子的内侧，用于驱动轮子转动;所述连接法兰安装在轮子外侧，并通过多个螺钉与轮子固定连接，连接法兰外侧设置有一法兰凸轴;所述啮合式离合器主动件套装在连接法兰的法兰凸轴上并通过螺钉与连接法兰固定连接，啮合式离合器从动件设置在啮合式离合器主动件外侧并套装在法兰凸轴上，且能沿轴向滑动；啮合式离合器从动件外侧依次同轴设置有一第一凸轴和一第二凸轴，所述第二凸轴的外径小于第一凸轴的外径;所述三角叉套装在所述第一凸轴上并通过多个螺钉与啮合式离合器从动件固定连接;所述滚动轴承固装在第二凸轴上，所述轴承套套装在轴承的外圈上，在轴承套上设置有螺纹孔;所述U型拨叉上设置有长槽，所述U型拨叉与轴承套通过螺栓连接并能相对移动和转动;所述U型拨叉与第一拨叉轴的一端固定连接，第一拨叉轴的另一端与所述万向节固定连接，万向节的另一端与所述第二拨叉轴固定连接;所述支撑架的一端固定在支撑架支座上，支撑架的另一端设置有一u型开口槽和一垂直于U形开口槽的螺纹孔，拨叉轴中间处设置有一通孔;所述拨叉轴的中部穿过所述U型开口槽，并通过螺钉与所述支撑座铰接，形成转动副;所述一对关节轴承4相对安装在所述转盘上，转盘安装在所述舵机上;所述舵机用于控制拨叉的摆动。[0007]所述车轮装置还包括用于感知前方障碍物的传感器以及根据所述传感器的感知结果控制所述舵机动作的控制系统。[0008]优选的是，所述电机的输出轴具有六边形截面，所述轮子内侧形成有六边形同心盲孔，所述输出轴插入所述六边形同心盲孔内并通过一螺钉使二者固装。[0009]优选的是，所述拨叉上的长槽为双圆头槽。[0010]—种安装有上述车轮装置的车型机器人，包括底板和对称设置在底板左右两侧的一对第一辅助轮、一对第二辅助轮，所述车轮装置的舵机支撑座、电机和支撑架支座均固装在所述底板上。[0011]优选的是，所述第一辅助轮、第二辅助轮和轮子的直径相同。[0012]本发明具有以下有益效果：[0013]本发明的车轮装置能够在舵机的控制下协助其搭载装置越过矮台、凸起等障碍物。安装有本发明车轮装置的车型机器人在适当的传感器和控制系统的控制下，能够实现自动感知和越过前方障碍物，降低了路况对车型机器人运行的影响，可以在各种复杂的路况环境中行驶。本发明的车轮装置和车型机器人结构简单、运行可靠，通过采用信号采集良好的传感器可以确保啮合式离合器的啮合与脱开。附图说明[0014]图1是本发明车轮装置一个实施例的分解结构示意图；[0015]图2是安装有本发明车轮装置的车型机器人的结构示意图。[0016]图中：[0017]1.舵机支撑座2•航机3•转盘4•关节轴承5•电机6.轮子7.螺钉8.连接法兰8-1:连接法兰凸轴9.啮合式离合器主动件1〇•啮合式离合器从动件[0018]10-1:第一凸轴10-2:第二凸轴11.三角叉12.滚动轴承13.轴承套13-1:螺纹孔[0019]14.U型拨叉14-1:双圆头通槽15•支撑架15-1:U型开口16.第一拨叉轴16-1:通孔17.支撑架支座18.万向节19.第二拨叉轴20.底板[0020]21•螺钉22•第一辅助轮23.第二辅助轮。具体实施方式[0021]下面结合附图对本发明的车轮装置及具有该车轮装置的车型机器人的结构进行详细说明。[0022]本发明为解决现有车型机器人无法有效越过矮台、凸起等障碍物的问题，发明了一种转新型车轮装置，将其安装到车型机器人上，能帮助车型机器人登台与越障。[0023]参见图1所示的本发明的一个实施例。一种能够越过障碍物的车轮装置，包括舵机支撑座1、舵机2、转盘3、一对关节轴承4以及对称设置的两个轮子6和两组轮子驱动装置。所述两组轮子驱动装置对称设置，每组轮子驱动装置分别包括：电机5、连接法兰8、啮合式离合器主动件9、啮合式离合器从动件10、三角叉11、滚动轴承12、轴承套13、U型拨叉14、支撑架15、第一拨叉轴16、支撑架支座I7、万向节18、第二拨叉轴19。[0024]由于两组轮子驱动装置对称设置，以下仅对其中一组轮子驱动装置的结构进行说明。[0025]所述电机5安装在轮子6的内侧，用于驱动轮子6转动。连接法兰8安装在轮子6外侧，并通过多个螺钉7与轮子6固定连接，连接法兰8外侧设置有一法兰凸轴8-1。所述啮合式离合器主动件9套装在连接法兰8的法兰凸轴8-1上并通过螺钉与连接法兰8固定连接，啮合式离合器从动件10设置在啮合式离合器主动件9外侧并套装在法兰凸轴8-1上，且可以沿轴向滑动。啮合式离合器从动件1〇外侧依次同轴设置有第一凸轴10-1和第二凸轴10-2,第二凸轴10-2的外径小于第一凸轴10-1的外径。所述三角叉11套装在第一凸轴1〇-1上并通过多个螺钉与啮合式离合器从动件10固定连接。滚动轴承12套装在第二凸轴10-2上并与其过盈配合，所述轴承套13套装在轴承12的外圈上，轴承套上设置有螺纹孔13-1。所述U型拨叉14上设置有长槽，例如双圆头通槽14-1。将螺钉穿过双圆头通槽并拧入螺纹孔13-1内，使U型拨叉14与轴承套13可相对移动与转动，U型拨叉14与第一拨叉轴16的一端通过轴孔过盈配合等方式固定连接，第一拨叉轴16的另一端与所述万向节18采用轴孔过盈配合配合等方式固定连接。万向节18的另一端与所述第二拨叉轴19也通过轴孔过盈配合等方式固定连接。[0026]所述支撑架I5的一端固定在支撑架支座17上，支撑架15的另一端设置有一U型开口槽1S-1和一垂直于U形开口槽的螺纹孔，拨叉轴16中间处设置有一通孔16-1。拨叉轴16的中部穿过所述U型开口槽15_1，并通过螺钉与所述支撑座15铰接，形成转动副。[0027]—对关节轴承4相对安装在所述转盘3上，转盘3安装在所述舵机2上。所述舵机2用于控制拨叉4的摆动，即舵机2带动转盘3转动，使关节轴承4带动第一拨叉轴16、万向节18和第二拨叉轴19移动，进而实现拨叉带动啮合式离合器从动件丨〇的移动。[0028]为实现自动控制，所车轮装置述还包括用于感知前方障碍物的传感器以及根据所述传感器的感知结果控制所述舵机2动作的控制系统。[0029]参见图2，一种安装有上述车轮装置的车型机器人，包括底板20和对称设置在底板20左右两^的一对第一辅助轮22、一对第二辅助轮23。所述车轮装置的舵机支撑座1、电机5图2中未示和支撑架支座17通过多个螺钉21与底板20固定连接。[0030]优选的是，一对第一辅助轮22、一对第二辅助轮23和轮子6的直径相同。[0031]本发明的车轮装置和车型机器人的工作原理如下：[0032]传感器感知到前方障碍物后，向控制系统发出信号，控制系统控制舵机带动转盘^动，使拨叉向^子一侧移动，啮合式离合器的主动件和从动件啮合，使三角叉与轮子一起旋转二将轮子抬高，从而越过障碍物。越过障碍物后，舵机控制拨叉向远离轮子一侧移动，啮合式呙合器的主动件和从动件分开，前轮不抬高，正常运行。[0033]本发明中，连接法兰8、啮合式离合器主动件9和啮合式离合器从动件10的内孔应具有一疋的配合精度，以保证机构能运转灵活。

权利要求：1.一种能够越过障碍物的车轮装置，其特征在于:包括舵机支撑座（1、舵机2、转盘3、一对关节轴承⑷以及对称设置的两个轮子和两组轮子驱动装置，每组轮子驱动装置分别包括:电机5、连接法兰8、啮合式离合器主动件⑼、啮合式离合器从动件（10、三角叉11、滚动轴承（12、轴承套（13、U型拨叉（14、支撑架15、第—拨叉轴16、支撑架支座17、万向节1S和第二拨叉轴19，所述电机⑸安装在轮子⑹的内侧，用于驱动轮子⑹转动；所述连接法兰8安装在轮子6外侧，并通过多个螺钉7与轮子6固定连接，连接法兰⑻外侧设置有一法兰凸轴8-1;所述啮合式离合器主动件9套装在连接法兰8的法兰凸轴8-1上并通过螺钉与连接法兰8固定连接，啮合式离合器从动件（10设置在啮合式离合器主动件9外侧并套装在法兰凸轴8-1上，且可以沿轴向滑动；啮合式离合器从动件（10外侧依次同轴设置有一第一凸轴（10-1和一第二凸轴（10-2，所述第二凸轴10-2的外径小于第一凸轴10-1的外径；所述三角叉（11套装在所述第一凸轴（10-1上并通过多个螺钉与啮合式离合器从动件10固定连接；所述滚动轴承（12固装在第二凸轴（10-2上，所述轴承套（13套装在轴承（12的外圈上，在轴承套（13上设置有螺纹孔（13-1;所述U型拨叉（14上设置有长槽，所述U型拨叉14与轴承套13通过螺栓连接并能相对移动和转动；所述U型拨叉（14与第一拨叉轴（16的一端固定连接，第一拨叉轴（16的另一端与所述万向节18固定连接，万向节18的另一端与所述第二拨叉轴19固定连接；所述支撑架（15的一端固定在支撑架支座（17上，支撑架（15的另一端设置有一U型开口槽15-1和一垂直于U形开口槽的螺纹孔，拨叉轴（16中间处设置有一通孔16-1;所述拨叉轴（16的中部穿过所述U型开口槽15-1，并通过螺钉与所述支撑座（15较接，形成转动副；所述一对关节轴承4相对安装在所述转盘03上，转盘3安装在所述舵机2上;所述舵机2用于控制拨叉4的摆动。2.根据权利要求1所述的车轮装置，其特征在于:还包括用于感知前方障碍物的传感器以及根据所述传感器的感知结果控制所述舵机2动作的控制系统。3.根据权利要求2所述的车轮装置，其特征在于:所述电机5的输出轴具有六边形截面，所述轮子6内侧形成有六边形同心盲孔，所述输出轴插入所述六边形同心盲孔内并通过一螺钉使二者固装。4.根据权利要求3所述的车轮装置，其特征在于:所述拨叉14上的长槽为双圆头槽。5.—种安装有权利要求1-4中任一项所述车轮装置的车型机器人，其特征在于:包括底板20和对称设置在底板2〇左右两侧的一对第一辅助轮22、一对第二辅助轮23，所述车轮装置的舵机支撑座1、电机5和支撑架支座I7均固装在所述底板20上。6.根据权利要求3所述的车型机器人，其特征在于:所述第一辅助轮22、第二辅助轮23和轮子⑹的直径相同。

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