二自由度越障爬樓梯行星輪制造技術

本發明專利技術公開了一種二自由度越障爬樓梯行星輪，所屬技術領域是涉及一種電機驅動輪裝置，可以適應多種障礙路面和爬樓梯臺階的輪系，主要解決現有三星輪不能用電動機很好的驅動的現狀。該輪系由六個輪子均布在兩塊平行的正六邊形板的六個角處，兩塊正六邊形版中間穿有一軸，可相對兩板轉動，通過齒輪等將正六邊形板和輪子聯系在一起使其有兩個自由度，即有兩種運動方式，它能根據不同地形情況自動選擇其運動方式。平地行走時，有兩個輪子與地面接觸，正六邊形板相對地面不轉動，輪子相對地面轉動而使車體運動；越障或翻越樓梯梯臺階時，與地面接觸的小輪子相對地面不轉動，而正六邊形板相對地面轉動，實現翻越動作。其主要用于多路障路面及爬樓梯時的負重裝置輪系的選擇。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術具有兩個自由度并通過合理設計將兩個自由度轉換成兩種運動方式，它是一種能遇到障礙或樓梯自動轉換運動方式的行星輪。
技術介紹
目前，有一種用于拖運行李物品的樓梯車，其由兩個三星輪和支架組成。三星輪是有三個輪子分別固定在Y型支架末端，輪子可以在星型支架上轉動，星型支架可在車體上轉動。由于對輪子本身輸入動力不便，故這種樓梯車只能靠人力拖動。即使用電動機驅動Y型支架，在平地運行時也不平穩，產生很大振動，而且上樓梯所需力矩很大，對電機要求較高。若對Y型末端輪子單獨安裝電機，不僅需要電機數量較多，安裝困難，而且只能在平地運行有作用，上樓梯其他動力。總之，該星型輪不能很好地用電機驅動使得在平地和上樓梯協調動作，只能靠人力拖拽，費時費力。
技術實現思路
為了克服現有三星輪不能用電動機很好的驅動，本專利技術提供一種輪子，它用電機驅動，既能在平地運行，而且在遇到障礙或樓梯臺階時，能很好的做出翻越動作。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是在兩塊形狀大小相同的正六邊形板中心處分別打孔、安裝軸承，并將兩塊正六邊形板平行的安裝在一根軸上，此處軸成為I軸，兩塊正六邊形板可以再I軸上轉動。在兩塊正六邊形板的六個角處打孔、裝軸承，并把六根小軸安裝在兩板之間，小軸可以相對正六邊形板轉動，此處小軸稱為3軸,所有3軸上用鍵固定一個輪子，兩塊正六邊形板用螺栓固定使其間距稍大于輪子厚度。在一塊正六邊形板的外邊安裝齒輪，所有3軸分別用鍵固定一齒輪,此處齒輪稱為齒輪c,再把三個齒輪用軸承安裝在固定在六邊形板的三根軸上，此處軸稱為2軸，齒輪稱為齒輪b，三根2軸互成120度并在每兩根3軸的連線的垂直平分線上使每一個齒輪b與兩個齒輪c相嚙合。再把一齒輪用軸承安裝在I軸上，此處齒輪稱為齒輪a。如果有動力輸入到齒輪a，它既可以將動力傳遞到輪子上，又可以將動力傳到正六邊形板上。若固定正六邊形板，則動力傳到輪子上；若固定輪子，則動力傳到正六邊形板上。在平地上時，有兩個輪子與地面接觸，即有兩個力作用在正六邊形板上使六邊形的一邊始終與地面平行，所以正六邊形板相當于固定在I軸上，此時，動力傳到輪子上，輪子轉動使車體運動。當遇到障礙或樓梯臺階時，小輪子受很大阻力而不能相對地面轉動，從而迫使正六邊形板轉動，從而達到翻越障礙或上臺階的目的。本專利技術有益效果是將動力輸入整個輪系統時，它可以根據受阻力情況即地形情況自動選擇運動方式，協調分配動力。載體板設計為正六邊形可適應高度不同的臺階。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。圖I是本專利技術的原理簡圖。圖2是本專利技術的構造圖。圖3是本專利技術翻越小臺階的運動過程解析圖。圖4是本專利技術翻越大臺階的運動過程解析圖。具體實施例方式在圖I中，平地上運動時，正六邊形板(3)固定不動，電動機(10)將動カ傳到動力輸入齒輪(11)，再傳到齒輪a (8 )，再傳到齒輪b (6 )，再傳到齒輪c (5 )，再傳到3軸(2 )，最后傳到輪子(I)上。即可實現輪子轉動。在越障或攀爬樓梯臺階時，輪子(I)相對地面不轉動，不影響運動分析，可視為輪子(I)相對正六邊形板(3)不轉動，故3軸(2)、齒輪c (5)、 齒輪b (6)、齒輪a (8)也沒有相對轉動，即可它們當作ー個整體，視為ー個大六角輪，所以動カ從電動機經動カ齒輪(11)傳到大六角輪，實現翻越障礙或臺階的動作。在圖2中，電動機和動カ輸入齒輪未畫出。齒輪a (4)既與三個齒輪b (3)嚙合，也與動カ輸入齒輪嚙合，為了滿足布局傳動關系，齒輪b (3)是由兩個大小不同的齒輪合在一起的連體齒輪，每個齒輪b (3)與兩個齒輪c (I)嚙合。平地運動時，有兩個輪子(2)與地面接觸，正六邊形板(8)固定不動，輪子(2)轉動即可實現車體運動。翻越障礙或臺階時，輪子、齒輪和輪子可視為ー個整體，可繞I軸(7)轉動即可實現翻越動作。將載體板做成正六邊形主要是因為在越障或爬樓梯時相對于邊數小于6的類似ニ自由度行星輪更省力和便于布局設計。若電機滿足動カ要求載體板做成其他多邊形亦可。在圖3中解析翻越小臺階運動過程。這里的小臺階是指兩小輪著地時臺階高度小于地面到I軸的距離的臺階。第一個運動狀態(I)是本專利技術剛剛接觸到臺階，在此之前的運動為平地運動，即正六邊形板與地面不發生相對轉動，小輪子與地面相對運動；第ー個運動狀態(I)后，由于傳到小輪子上的動力不足使小輪子與臺階面發生相對運動，故第一個運動狀態(I)到第二個運動狀態(2)之間的運動時正六邊形板等(以正六邊形板為載體板的所有零部件)繞I軸純轉動；當正六邊形板等轉過一定角度后，傳到小輪子上的動カ可使小輪子與臺階面發生相對運動，此時只有一個小輪子與臺階面接觸，故第二個運動狀態(2)到第三個運動狀態(3)是小輪子與臺階面相對運動；又由于在與臺階面接觸的兩個小輪子未達到水平之前，作用在臺階面作用在兩個小輪子上的力使正六邊形板繞I軸轉動，故此過程即第三個運動狀態(3)到第四個運動狀態(4)的運動過程既有小輪子與臺階面的相對運動，又有正六邊形板等繞I軸的轉動；第四個運動狀態(4)之后，與臺階面接觸的兩個小輪子重新水平，即回到平地運動。上述即為翻越一個臺階的運動過程。圖4是翻越大臺階的運動過程圖。類似地，大臺階是指兩小輪著地時高度大于地面到I軸的距離而小于地面到上面兩小輪的距離的臺階。在本專利技術剛剛與臺階接觸的第一個運動狀態(I)到第二個運動狀態(2)之間的運動是輪子相對臺階垂直面向下運動，而正六邊形板等繞I軸轉動，直到上面的小輪接觸到臺階的水平面。接下來的運動過程即從第ニ個運動狀態(2)到第五個運動狀態(5)與圖3中的運動過程相似。權利要求1.二自由度越障爬樓梯行星輪，是由六個輪子均布在兩塊正六邊形板的六個角處，兩塊正六邊形板平行安裝在一根軸上，用齒輪、軸、軸承等把輪子和六角板聯系在一起，其特征是它是一個具有兩個自由度的行星輪，用一個動力驅動本專利技術使其有兩種運動方式，而且能根據不同地形情況自動選擇其運動方式，正六邊形的設計可以使本專利技術適應高度不同的臺階。2.根據權利要求I的二自由度越障爬樓梯行星輪，其特征是平地行走時，有兩個輪子與地面接觸，正六邊形板相對地面不轉動，輪子相對地面轉動而使車體運動；越障或翻越樓梯臺階時，與地面接觸的小輪子相對地面不轉動，而正六邊形板相對地面轉動，實現翻越動作。3.根據權利要求I的二自由度越障爬樓梯行星輪，其特征是由正六邊形板和六個輪子等構成，有其他多邊形板和與邊數相同數量的輪子等也能用同樣的原理構成二自由度行星輪。全文摘要本專利技術公開了一種二自由度越障爬樓梯行星輪，所屬
是涉及一種電機驅動輪裝置，可以適應多種障礙路面和爬樓梯臺階的輪系，主要解決現有三星輪不能用電動機很好的驅動的現狀。該輪系由六個輪子均布在兩塊平行的正六邊形板的六個角處，兩塊正六邊形版中間穿有一軸，可相對兩板轉動，通過齒輪等將正六邊形板和輪子聯系在一起使其有兩個自由度，即有兩種運動方式，它能根據不同地形情況自動選擇其運動方式。平地行走時，有兩個輪子與地面接觸，正六邊形板相對地面不轉動，輪子相對地面轉動而使車體運動；越障或翻越樓梯梯臺階時，與地面接觸的小輪子相對地面不轉動，而正六邊形板相對地面轉動，實現翻越動作。其主要用于多路障路面及爬樓梯時的負重裝置輪系的選擇。文檔編號B62B本文檔來自技高網...

【技術保護點】
二自由度越障爬樓梯行星輪，是由六個輪子均布在兩塊正六邊形板的六個角處，兩塊正六邊形板平行安裝在一根軸上，用齒輪、軸、軸承等把輪子和六角板聯系在一起，其特征是：它是一個具有兩個自由度的行星輪，用一個動力驅動本專利技術使其有兩種運動方式，而且能根據不同地形情況自動選擇其運動方式，正六邊形的設計可以使本專利技術適應高度不同的臺階。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：平學成，丁耀君，趙遼翔，
申請(專利權)人：華東交通大學，
類型：發明
國別省市：