一種適應(yīng)多種地形的多功能探測車車輪的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及行星探測車車輪設(shè)計制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種適應(yīng)多種地形的多功能探測車車輪。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近年深空探測和星球探索的進(jìn)行，各國對探測車的研發(fā)力度也逐漸加大。研究星壤表面環(huán)境中機(jī)探測車的通過性、平順性、機(jī)動性和穩(wěn)定性以及與此密切相連機(jī)器人的行走特性和輪地力學(xué)特性變得十分重要，因為它直接關(guān)系到機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的成敗。輪子作為車身與地面直接接觸的部分，是行進(jìn)過程中的最重要的部件之一。
[0003]傳統(tǒng)的探測車車輪對地形的適應(yīng)性較為單一和局限，而星球探測中車輛將面臨各種可能未知復(fù)雜的地形地貌。傳統(tǒng)的探測車車輪通常作為一個整體難以拆卸，功能較為單一，且更換麻煩，極大地影響了星球探索在復(fù)雜地形下任務(wù)的進(jìn)行。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的針對在未知復(fù)雜多變的行星地形，傳統(tǒng)的探測車車輪適應(yīng)地形的單一性，以及不同地形拆裝更換的困難性這一問題，提供一種能夠針對多種地形及時方便更換部件以提高機(jī)動性和適應(yīng)性的多功能探測車車輪。
[0005]為解決以上技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種適應(yīng)多種地形的多功能探測車車輪，包括輪轂，所述輪轂沿圓周方向均布有內(nèi)凹的“T”形槽孔，且槽孔長度小于輪轂寬度；槽孔開通至輪轂一側(cè)，一可替換式地面行走機(jī)構(gòu)通過槽孔與輪轂配合連接；一擋板通過可拆卸連接裝置固定在輪轂的槽孔開通一側(cè)。
[0006]進(jìn)一步的，所述可替換式地面行走機(jī)構(gòu)為“T”形輪棘，其輪棘底部為與槽孔配合的“T”形連接端，輪棘外伸出輪轂部分呈矩形板狀。輪棘可方便的安裝入輪轂內(nèi)，增加了車輪剪切土壤的有效半徑，進(jìn)而增大了車輛的牽引力。
[0007]進(jìn)一步的，所述可替換式地面行走機(jī)構(gòu)為輪體呈圓環(huán)狀的附加輪結(jié)構(gòu)，包括外側(cè)的附加輪外緣，中間的鏤空并填充有泡沫復(fù)合材料的附加輪肋，以及沿內(nèi)圓分部的“T”形連接端。附加輪擴(kuò)大了車輪的半徑，提高了車輪的機(jī)動性能，可以讓車輛在較平坦路面快速通過。根據(jù)不同的路況，可以改變不同的最大外徑來提高車輛通過性。
[0008]進(jìn)一步的，所述可替換式地面行走機(jī)構(gòu)為機(jī)械臂結(jié)構(gòu)，包括由一個或多個“T”形連接端組成的連接頭，與地面接觸的圓弧形腳板，以及中間連接二者的腿桿。驅(qū)動輪轂電機(jī)小角度轉(zhuǎn)角輸出，控制各個輪子上的機(jī)械臂如腿步一樣協(xié)調(diào)配合前進(jìn)，進(jìn)而能使車輛跨越較深的隕石坑或較高的石塊。
[0009]進(jìn)一步的，所述可拆卸連接裝置為螺栓結(jié)構(gòu)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0011]1.車輪結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，每個車輪重要部件只有四種，可根據(jù)不同地形路面更換車輪部件改變其主要功能以提高行駛通過性和地形適應(yīng)性。
[0012]2.在較松散路面行駛時安裝輪棘，增加車輪的有效剪切半徑進(jìn)而提高抓地能力和車輛的牽引力。
[0013]3.在較為平坦且需快速通過的路面更換附加輪，可通過增大半徑提高車輛的越障性，通過減少車輪寬度與及與地面的接觸面積來降低前進(jìn)阻力及扭轉(zhuǎn)阻力矩，進(jìn)而減少能源的損耗提尚機(jī)動性。
[0014]4.在地形極為復(fù)雜如較寬的溝渠和較高的石塊時，通過更換機(jī)械臂，控制車輪的轉(zhuǎn)動擺角，使得提高車身高度，易于跨越復(fù)雜的路面障礙。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的第一實施例整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實用新型的第二實施例整體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0017]圖3為本實用新型的第三實施例整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本實用新型的輪轂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5為本實用新型的第一實施例中輪棘結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6為本實用新型的第二實施例中附加輪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖7為本實用新型的第三實施例中機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖8為本實用新型的第三實施例機(jī)械臂跨越隕石坑或石塊時的機(jī)構(gòu)示意圖。
[0023]在附圖中:
[0024]1、輪轂；2、擋板；3、螺栓；4、輪棘；5、附加輪；6、機(jī)械臂腿桿；7、機(jī)械臂弧形腳板；8、“T”形連接端；9、輪棘底部；10、附加輪肋；11、附加輪外緣；12、隕石坑和石塊；13、“Τ”形槽孔。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作進(jìn)一步描述。
[0026]實施例1:
[0027]如圖1，本實施例的車輪包括輪轂I，若干輪棘4，若干螺栓3以及一塊擋板2。輪轂I采用鋁鈦合金制造，如圖4所示。在輪轂I外緣開通多處“Τ”形槽孔13，并與輪轂I的一側(cè)相通，同時在這一側(cè)有若干數(shù)量螺孔，螺孔及與之配套的螺栓3尺寸采用標(biāo)準(zhǔn)件Μ18。六處螺孔的圓心組成的圓與輪轂軸心同心。
[0028]輪棘4的形狀亦呈“Τ”形，寬度與輪轂I相同。輪棘4底部一端鑲嵌入輪轂I孔槽13內(nèi)，且輪棘底部9的上下兩端曲線所在圓環(huán)與輪轂I同心，可以剛好好卡住輪棘4。輪棘4的另一端伸出輪轂I，在實際應(yīng)用中可根據(jù)具體的土質(zhì)地形來改變伸出輪轂I部分的長度和厚度。
[0029]輪棘4的外伸部分在垂直于徑向上的截面為矩形，如圖5所示。輪轂I上有多個“Τ”形槽孔13，安裝輪棘4后用擋板2密封，外徑與輪轂I外徑相同，圓環(huán)擋板2上通有螺孔，數(shù)量及尺寸與輪轂螺孔數(shù)量尺寸相同。最后再使用螺栓3緊固。
[0030]就目前探索而看，對于月球、火星等星球上的土壤，探測車的行駛通過性較差，僅僅使用傳統(tǒng)普通圓輪無法較好地通過。在輪轂I上利用孔槽13安裝輪棘4，再使用擋板2和螺栓3進(jìn)行封閉和緊固，可有效增大車輪剪切土壤的有效半徑，增大車輪的牽引力，且裝卸比較方便。而對于不同的地質(zhì)表面，其土壤特性也會不同，此時可以更換不同高度或外伸長度的輪棘4來適應(yīng)地形?；蛘邔τ诓煌匦危部蛇x擇不同數(shù)量的輪棘4安裝在輪轂上。
[0031]實施例2:
[0032]本實用新型提供的另一種功能方式參見圖2，本實施例車輪的輪轂I與擋板2、螺栓3與實施例1相同，不同之處在于，將實施例1中的輪棘4更換為附加輪5。
[0033]附加輪5輪體呈圓環(huán)狀，內(nèi)圓處有向內(nèi)突的“T”形連接端8，其尺寸與輪轂I的“T”形槽孔13 —致，可鑲嵌入輪轂外緣處的孔槽中。附加輪5中間圓環(huán)處有曲形的附加輪肋10，各附加輪肋10之間鏤空，或者可填充泡沫復(fù)合材料。附加輪5的寬度在靠近附加輪外緣11處附近沿著徑向向外逐漸減小，側(cè)面與附加輪外緣11外為圓角，如圖6所示。
[0034]附加輪5通過“T”形連接端8卡入輪轂后由擋板2和螺栓3密封緊固。附加輪5的安裝增加了車輪的半徑，附加輪肋10之間鏤空或填充泡沫復(fù)合型材料減輕了車輪的重量，同時也增加了車輪的彈性。附加輪外緣11的寬度降低減少了與地面的接觸面積，進(jìn)而降低轉(zhuǎn)彎阻力矩。在較為平坦且需要快速通過的星壤表面，可以方便的安裝附加輪5從而提高車輪的機(jī)動性和越野型。
[0035]實施例3:
[0036]本實用新型提供的又一種功能方式參見圖3，本實施例車輪的輪轂I與擋板2、螺栓3與實施例1相同，不同之處在于，將實施例1中的輪棘4更換為機(jī)械臂。
[0037]機(jī)械臂一端為連接頭，有多個“T”形連接端8，每個尺寸與輪轂I的“T”形孔槽13相同，具體實施可視具體情況改變“T”形端的數(shù)量。機(jī)械臂另一端為圓弧形腳板7，由中間的腿桿6相連，腿桿6長度可視具體情況調(diào)整，如圖7所示。將連接端8鑲嵌在輪轂I的孔槽13中，利用擋板2和螺栓3封閉緊固。此時控制車輪驅(qū)動電機(jī)小角度轉(zhuǎn)角輸出，控制各個輪子上的機(jī)械臂如腿步一樣協(xié)調(diào)配合前進(jìn)。
[0038]在圖8中，當(dāng)探測車處于具有較深的隕石坑或較高的石塊12復(fù)雜地形中，輪式車輛無法前進(jìn)，此時可以通過方便的安裝機(jī)械臂來提高車身的高度，進(jìn)而跨越障礙保證行進(jìn)的順利性。
[0039]上述實施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為這些實施例僅用于更清楚地說明本實用新型，而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種適應(yīng)多種地形的多功能探測車車輪，包括輪轂(I)，其特征在于，所述輪轂(I)沿圓周方向均布有內(nèi)凹的“T”形槽孔(13)，且槽孔(13)長度小于輪轂⑴寬度；槽孔(13)開通至輪轂(I) 一側(cè)，一可替換式地面行走機(jī)構(gòu)通過槽孔(13)與輪轂(I)配合連接；一擋板(2)通過可拆卸連接裝置固定在輪轂(I)的槽孔(13)開通一側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應(yīng)多種地形的多功能探測車車輪，其特征在于，所述可替換式地面行走機(jī)構(gòu)為“T”形輪棘(4)，其輪棘底部(9)為與槽孔(13)配合的“T”形連接端(8)，輪棘外伸出輪轂(I)部分呈矩形板狀。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應(yīng)多種地形的多功能探測車車輪，其特征在于，所述可替換式地面行走機(jī)構(gòu)為輪體呈圓環(huán)狀的附加輪(5)結(jié)構(gòu)，包括外側(cè)的附加輪外緣(11)，中間的鏤空并填充有泡沫復(fù)合材料的附加輪肋(10)，以及沿內(nèi)圓分部的“T”形連接端(8)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應(yīng)多種地形的多功能探測車車輪，其特征在于，所述可替換式地面行走機(jī)構(gòu)為機(jī)械臂結(jié)構(gòu)，包括由一個或多個“T”形連接端(8)組成的連接頭，與地面接觸的圓弧形腳板(7)，以及中間連接二者的腿桿(6)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應(yīng)多種地形的多功能探測車車輪，其特征在于，所述可拆卸連接裝置為螺栓(3)結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種適應(yīng)多種地形的多功能探測車車輪，包括輪轂(1)，所述輪轂(1)沿圓周方向均布有內(nèi)凹的“T”形槽孔(13)，且槽孔(13)長度小于輪轂(1)寬度；槽孔(13)開通至輪轂(1)一側(cè)，一可替換式地面行走機(jī)構(gòu)通過槽孔(13)與輪轂(1)配合連接；一擋板(2)通過可拆卸連接裝置固定在輪轂(1)的槽孔(13)開通一側(cè)。本實用新型探測車車輪結(jié)構(gòu)簡單，地形適應(yīng)性好，且方便更換。
【IPC分類】B60B15/18, B60B15/24
【公開號】CN204894970
【申請?zhí)枴緾N201520521679
【發(fā)明人】張巖, 肖萬伸, 方棋洪, 任毅如
【申請人】湖南大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年7月17日