一種全輪同相位驅(qū)動小車的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種全輪同相位驅(qū)動小車，包括小車本體及若干個設(shè)置在小車本體上的圓輪，所述圓輪為偶數(shù)個且至少為四個，所述圓輪兩兩通過驅(qū)動部件對稱設(shè)置在小車本體兩側(cè)；各所述圓輪上均勻分布有若干段摩擦系數(shù)較大的粗糙圓弧段，相互對稱設(shè)置的兩個圓輪上的粗糙圓弧段互補(bǔ)并可形成一個整圓，位于小車本體同一側(cè)圓輪上的粗糙圓弧段相位相同；該驅(qū)動小車整體結(jié)構(gòu)簡潔可靠，具有效率高、地表適應(yīng)性好、越障能力強(qiáng)的特點，可供移動機(jī)器人、越障車等需要在非平整地面和平整地面行走的移動設(shè)備使用。
【專利說明】
一種全輪同相位驅(qū)動小車
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型屬于機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種全輪同相位驅(qū)動小車。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，智能輪式機(jī)器人的研究變得越來越熱門，其應(yīng)用也越來越廣泛，價值亦愈加顯著。近年來出現(xiàn)的萬用拖輪(三角輪)、各種越障輪以及圓輪與其它形式混合的行走機(jī)構(gòu)使得圓輪開始脫離硬質(zhì)平坦地面而走進(jìn)復(fù)雜地形。因此，研究一種能夠在復(fù)雜地形中行走自如、功能強(qiáng)大、輕便簡潔的輪式移動機(jī)器人成為其應(yīng)用推廣需要克服首要難關(guān)。
[0003]現(xiàn)有資料表明，圓輪同相位有利于攀爬越障，特別適合在復(fù)雜環(huán)境中行走。對于輪式移動機(jī)器人，如果其所有圓輪都同相位(即全輪同相)，其攀爬越障能力將會大大增強(qiáng)。因為全輪同相移動機(jī)器人在任一圓輪有抓地力的時候，可獲得全部扭矩，有利于跨越障礙。然而全輪同相會帶來轉(zhuǎn)彎困難的問題，如果引入像汽車轉(zhuǎn)向架一類的高級轉(zhuǎn)彎方式，必將降低機(jī)器人的強(qiáng)度，增加結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，也會增加能量功耗的負(fù)擔(dān)，違背了輕便簡潔的宗旨。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種全輪同相位驅(qū)動小車，在不引入轉(zhuǎn)向架等復(fù)雜轉(zhuǎn)彎方式的情況下解決了全輪同相下轉(zhuǎn)彎復(fù)雜困難的問題。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案::一種全輪同相位驅(qū)動小車，包括小車本體及若干個設(shè)置在小車本體上的圓輪，所述圓輪為偶數(shù)個且至少為四個，所述圓輪兩兩通過驅(qū)動部件對稱設(shè)置在小車本體兩側(cè);各所述圓輪上均勻分布有若干段摩擦系數(shù)較大的粗糙圓弧段，相互對稱設(shè)置的兩個圓輪上的粗糙圓弧段互補(bǔ)并可形成一個整圓，位于小車本體同一側(cè)圓輪上的粗糙圓弧段相位相同。
[0006]進(jìn)一步，相鄰驅(qū)動部件間通過傳動裝置相連接。
[0007]進(jìn)一步，所述驅(qū)動部件主要由轉(zhuǎn)動軸及驅(qū)動源組成，兩兩對稱的圓輪通過轉(zhuǎn)動軸連接并由驅(qū)動源驅(qū)動。
[0008]進(jìn)一步，所述傳動裝置為傳送帶，所述傳送帶兩端對應(yīng)套裝在兩組相鄰驅(qū)動部件的驅(qū)動源上。
[0009]本實用新型的有益效果在于:
[0010](I)本實用新型將相位控制及電機(jī)驅(qū)動(加減速)進(jìn)行合理配合，既保留了全輪同相越障能力強(qiáng)的優(yōu)勢，又攻克了全輪同相轉(zhuǎn)彎困難的問題，可以在各行動輪完全同相位的情況下，實現(xiàn)正常的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)及右轉(zhuǎn)，具有很強(qiáng)的實用性。
[0011 ] (2)結(jié)構(gòu)整體簡潔可靠，具有效率高、地表適應(yīng)性好、越障能力強(qiáng)的特點，可供移動機(jī)器人、越障車等需要在非平整地面和平整地面行走的移動設(shè)備使用。
[0012](3)當(dāng)小車本體以勻速率或者較為平緩地在平坦地面上加減速行走時，車體宏觀上直線行走;在需要轉(zhuǎn)彎時，根據(jù)圓輪的相位狀態(tài)進(jìn)行急加速或者急減速，即可達(dá)成轉(zhuǎn)向效果。在非平坦地面行走時，由于圓輪同相，可以將輪式車輛的越障性能發(fā)揮到極致。
【附圖說明】
[0013]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本實用新型提供如下附圖進(jìn)行說明:
[0014]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(六輪結(jié)構(gòu))；
[0015]圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(四輪結(jié)構(gòu))；
[0016]圖3為加速左轉(zhuǎn)狀態(tài)示意圖；
[0017]圖4為減速左轉(zhuǎn)狀態(tài)示意圖；
[0018]圖5為加速右轉(zhuǎn)狀態(tài)示意圖；
[0019]圖6為減速右轉(zhuǎn)狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0021]如圖1所示，本實用新型中的全輪同相位驅(qū)動小車，包括小車本體I及六個設(shè)置在小車本體I上的圓輪2-1、2-2、2-3、2-4、2-5與2-6，所述圓輪兩兩通過驅(qū)動部件3對稱設(shè)置在小車本體I兩側(cè)，即一側(cè)安裝有圓輪2-1、2-2及2-3，另一側(cè)安裝有圓輪2-4、2-5及2-6。各所述圓輪上均勻分布有若干段摩擦系數(shù)較大的粗糙圓弧段21，相互對稱設(shè)置的兩個圓輪上的粗糙圓弧段21互補(bǔ)并可形成一個整圓，位于小車本體I同一側(cè)圓輪上的粗糙圓弧段21相位相同。即圓輪2-1、2-2及2-3上的粗糙圓弧段21相位相同，圓輪2-4、2-5及2-6上的粗糙圓弧段21相位相同，圓輪2-1、2-2、2-3對應(yīng)與圓輪2-4、2-5及2-6上的粗糙圓弧段21互補(bǔ)。
[0022]具體的，未設(shè)有大摩擦系數(shù)的圓弧段對應(yīng)為光滑圓弧段22(圖中光滑圓弧段22為圓輪上的淺色區(qū)，粗糙圓弧段21為圓輪上的深色區(qū))。由于圓輪上不同相位區(qū)間的摩擦力不同，而同側(cè)的圓輪相位相同，兩側(cè)圓輪相位相互補(bǔ)，因此，在同一時間，小車本體I兩側(cè)圓輪所產(chǎn)生的摩擦力不同；而小車本體I在變速時車身會有偏斜現(xiàn)象，在偏斜的車身與兩側(cè)不同摩擦力共同作用下，即可完成小車轉(zhuǎn)向。
[0023]本實用新型中相鄰驅(qū)動部件3間通過傳動裝置4相連接，即圓輪(2-1、2_4)的驅(qū)動部件3與圓輪(2-2、2-5)的驅(qū)動部件通過傳動裝置4相連接，圓輪(2-2、2-5)的驅(qū)動部件還與圓輪(2-3、2-6)的驅(qū)動部件相連接。驅(qū)動部件3通過傳動裝置4將所有圓輪連接，嚴(yán)格保證了相對相位的固定不變。
[0024]本實用新型中的驅(qū)動部件3主要由轉(zhuǎn)動軸31及驅(qū)動源32組成，兩兩對稱的圓輪通過轉(zhuǎn)動軸31連接并由驅(qū)動源32驅(qū)動。其中，驅(qū)動源可為電機(jī)。
[0025]本實用新型中的傳動裝置4為傳送帶，所述傳送帶兩端對應(yīng)套裝在兩組相鄰驅(qū)動部件的驅(qū)動源32上。
[0026]如圖2所示，以某一四輪小車為例，該小車本體I上設(shè)有四個圓輪2-1、2-2、2_3與2-4，各圓輪上均有半周粗糙圓弧段I，另外半周為光滑圓弧段22;其中，圓輪2-1與圓輪2-4同軸連接且相位互補(bǔ)，圓輪2-2與圓輪2-3同軸連接且相位互補(bǔ)。當(dāng)圓輪2-1的粗糙圓弧段21處于高半周而光滑圓弧段22處于低半周時，圓輪2-4的粗糙圓弧段21處于低半周而光滑圓弧段22處于高半周，由于圓輪2-1、2-2的相位完全相同，且前、后輪上的轉(zhuǎn)動軸31通過傳送帶相連，進(jìn)一步保證了四個圓輪相對相位的固定。因此，小車可在不同模式下實現(xiàn)車體偏轉(zhuǎn)。
[0027]以下的原理說明均以圓輪順時針旋轉(zhuǎn)，即前進(jìn)狀態(tài)為基礎(chǔ)，如圖3、4、5、6所示。
[0028]正常行駛時，由于加速度的絕對值較低，兩側(cè)圓輪都沒有突破靜摩擦力的極限，因此所產(chǎn)生的靜摩擦力相同，兩側(cè)均無滑移，車體保持直線行駛。
[0029]當(dāng)加速度的絕對值足夠大，小車本體I兩側(cè)或者一側(cè)的的圓輪突破靜摩擦力極限時，圓輪發(fā)生滑移。其中，光滑圓弧段22處于低半周的一側(cè)，其與地面間的摩擦力較小而首先突破靜摩擦力的極限，同時，另一側(cè)的粗糙圓弧段21處于低半周的一側(cè)，其受到摩擦力較大。當(dāng)小摩擦系數(shù)一側(cè)發(fā)生滑移、大摩擦系數(shù)一側(cè)不發(fā)生滑移時，車體會發(fā)生轉(zhuǎn)向。同理，兩側(cè)都發(fā)生滑移時，因兩側(cè)所受到的摩擦力不同，車體同樣會產(chǎn)生轉(zhuǎn)向。
[0030]向左轉(zhuǎn)時:
[0031 ] (I)加速模式下，當(dāng)左側(cè)圓輪的光滑圓弧段22處于低半周，由于相位互補(bǔ)，右側(cè)圓輪的粗糙圓弧段21處于低半周，此時急劇加速，一側(cè)(必為小摩擦低半周側(cè))或者兩側(cè)都突破靜摩擦極限時，圓輪與地面間發(fā)生滑移，使得車體左轉(zhuǎn)。如圖3所示。
[0032](2)減速模式下，當(dāng)左側(cè)圓輪的粗糙圓弧段21處于低半周，由于相位互補(bǔ)，右側(cè)圓輪的光滑圓弧段22處于低半周，此時急劇減速，一側(cè)或者雙側(cè)會突破靜摩擦極限，圓輪與地面間發(fā)生滑移，使得車體左轉(zhuǎn)。如圖4所示。
[0033]向右轉(zhuǎn)時:
[0034](I)加速模式下，當(dāng)左側(cè)圓輪的粗糙圓弧段21處于低半周，由于相位互補(bǔ)，右側(cè)圓輪的光滑圓弧段22處于低半周，此時急劇加速，一側(cè)(必為小摩擦低半周側(cè))或者兩側(cè)都突破靜摩擦極限時，圓輪與地面間發(fā)生滑移，使得車體右轉(zhuǎn)。如圖5所示。
[0035](2)減速模式下，當(dāng)左側(cè)圓輪的光滑圓弧段22處于低半周，由于相位互補(bǔ)，右側(cè)圓輪的粗糙圓弧段21處于低半周，此時急劇減速，一側(cè)或者雙側(cè)會突破靜摩擦極限，圓輪與地面間發(fā)生滑移，使得車體右轉(zhuǎn)。如圖6所示。
[0036]該小車機(jī)構(gòu)，既不失平坦地面行走的效率，又兼顧了越障性能。當(dāng)小車本體I以勻速率或者較為平緩地在平坦地面上加減速行走時，車體宏觀上直線行走;在需要轉(zhuǎn)彎時，根據(jù)圓輪的相位狀態(tài)進(jìn)行急加速或者急減速，即可達(dá)成轉(zhuǎn)向效果。在非平坦地面行走時，由于圓輪同相，可以將輪式車輛的越障性能發(fā)揮到極致。
[0037]最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本實用新型權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種全輪同相位驅(qū)動小車，其特征在于:包括小車本體及若干個設(shè)置在小車本體上的圓輪，所述圓輪為偶數(shù)個且至少為四個，所述圓輪兩兩通過驅(qū)動部件對稱設(shè)置在小車本體兩側(cè);各所述圓輪上均勻分布有若干段摩擦系數(shù)較大的粗糙圓弧段，相互對稱設(shè)置的兩個圓輪上的粗糙圓弧段互補(bǔ)并可形成一個整圓，位于小車本體同一側(cè)圓輪上的粗糙圓弧段相位相同。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全輪同相位驅(qū)動小車，其特征在于:相鄰驅(qū)動部件間通過傳動裝置相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全輪同相位驅(qū)動小車，其特征在于:所述驅(qū)動部件主要由轉(zhuǎn)動軸及驅(qū)動源組成，兩兩對稱的圓輪通過轉(zhuǎn)動軸連接并由驅(qū)動源驅(qū)動。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全輪同相位驅(qū)動小車，其特征在于:所述傳動裝置為傳送帶，所述傳送帶兩端對應(yīng)套裝在兩組相鄰驅(qū)動部件的驅(qū)動源上。
【文檔編號】B62D61/10GK205686507SQ201620499471
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年5月27日 公開號201620499471.6, CN 201620499471, CN 205686507 U, CN 205686507U, CN-U-205686507, CN201620499471, CN201620499471.6, CN205686507 U, CN205686507U
【發(fā)明人】殷朋飛, 付祥, 李慧華, 王宇俊, 方燦, 全瑞坤, 申晨陽, 黃結(jié), 曾潔, 張?zhí)礻? 周俊航, 劉津卓
【申請人】西南大學(xué)