一种可适应不同高度楼梯台阶的径向伸缩车轮机构
阅读说明：本技术 一种可适应不同高度楼梯台阶的径向伸缩车轮机构 (Radial telescopic wheel mechanism adaptable to stairs with different heights ) 是由 云春阳 王富强 豆王红 韩子健 王瀚宇 杨成荣 于 2020-10-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可适应不同高度楼梯台阶的径向伸缩车轮机构；该车轮机构包括车体连接座、驱动组合轴、径向伸缩四角轮和伸缩调节组合件；车体连接座连接在车辆架体上；驱动组合轴包括空心传动轴和实心传动轴,空心传动轴与车体连接座铰接,实心传动轴铰接在空心传动轴内；径向伸缩四角轮包括可径向伸缩的四脚轮架和设在四脚轮架四个脚端部的麦克纳姆轮；四脚轮架与空心传动轴固定连接,麦克纳姆轮与实心传动轴传动配合；伸缩调节组合件包括设在车体连接座和空心传动轴之间的制动机构、设在车辆架体和四脚轮架之间的制动调节机构；本发明可以适应楼梯台阶高度的变化,提升攀爬楼梯设备在使用上的安全性和稳定性。(The invention discloses a radial telescopic wheel mechanism which can adapt to steps of stairs with different heights; the wheel mechanism comprises a vehicle body connecting seat, a driving combined shaft, a radial telescopic quadrangular wheel and a telescopic adjusting assembly; the vehicle body connecting seat is connected to the vehicle frame body; the driving combined shaft comprises a hollow transmission shaft and a solid transmission shaft, the hollow transmission shaft is hinged with the vehicle body connecting seat, and the solid transmission shaft is hinged in the hollow transmission shaft; the radial telescopic quadrangular wheels comprise a quadrangular wheel frame capable of radially stretching and retracting and Mecanum wheels arranged at the end parts of four legs of the quadrangular wheel frame; the four-leg wheel frame is fixedly connected with the hollow transmission shaft, and the Mecanum wheel is in transmission fit with the solid transmission shaft; the telescopic adjusting assembly comprises a braking mechanism arranged between the vehicle body connecting seat and the hollow transmission shaft and a braking adjusting mechanism arranged between the vehicle frame body and the four-leg wheel frame; the stair climbing device can adapt to the change of the height of the steps of the stair, and the safety and the stability of the stair climbing device in use are improved.)
技术领域
本发明属于车辆车轮技术领域，具体涉及一种可适应不同高度楼梯台阶的径向伸缩车轮机构。
背景技术
清扫楼梯机器人多采用三角轮架或四角轮架配合麦克纳姆轮来实现楼梯攀爬以及楼梯台阶上的横向移动；现有技术中采用麦克纳姆轮的轮架均不具备径向伸缩调节功能；在进行楼梯台阶清扫时，不能适应不同高度楼梯台阶的变化，楼梯台阶高度变化后容易出现机器人从楼梯上滑脱现象和不能进行攀爬的问题，致使清扫楼梯机器人爬梯不安全、不稳定、设计的功能不能有效发挥；因此，有必要对现有技术进行改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种可适应不同高度楼梯台阶的径向伸缩车轮机构，其可以适应楼梯台阶高度的变化，提升攀爬楼梯设备在使用上的安全性和稳定性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种可适应不同高度楼梯台阶的径向伸缩车轮机构，包括：
车体连接座，其连接在车辆架体上；
驱动组合轴，其包括空心传动轴和实心传动轴，所述空心传动轴与车体连接座铰接，所述实心传动轴铰接在空心传动轴内，所述实心传动轴两端延伸在空心传动轴外侧；
径向伸缩四角轮，其包括可径向伸缩的四脚轮架和设在四脚轮架四个脚端部的麦克纳姆轮；所述四脚轮架与空心传动轴固定连接，所述麦克纳姆轮与实心传动轴传动配合；以及
伸缩调节组合件，其包括设在车体连接座和空心传动轴之间的制动机构、设在车辆架体和四脚轮架之间的制动调节机构。
进一步，所述四脚轮架包括：
连接筒，其呈圆筒状并与空心传动轴一端连接固定；
伸缩调节杆，其设有四个并均布在连接筒外圆周上，其一端与麦克纳姆轮连接并可带动麦克纳姆轮沿连接筒径向伸缩动作；以及
伸缩式驱动杆，其设有四个并均布在连接筒外圆周上，其与伸缩调节杆沿连接筒轴向间隔布设，其一端与麦克纳姆轮连接并可驱动麦克纳姆轮转动；
其中，实心传动轴一端伸入连接筒内部并与伸缩式驱动杆传动配合。
进一步，所述伸缩调节杆包括螺纹筒和与螺纹筒配合的螺杆；所述螺纹筒一端铰接在连接筒外圆周上，所述螺杆一端与麦克纳姆轮连接。
进一步，所述伸缩式驱动杆包括铰接在连接筒上的传动筒、与传动筒滑动配合的传动杆和设在传动杆一端的连接板；所述传动筒一端延伸在连接筒内部且端部设有第一锥齿轮，所述实心传动轴上设有第二锥齿轮并与第一锥齿轮啮合，所述传动筒内壁设有沿轴向布设的导向槽，所述传动杆上设有适配导向槽的凸条，所述麦克纳姆轮上设有连接轴，所述连接板呈90°折弯状并分别与连接轴和传动杆铰接，所述传动杆一端设有第三锥齿轮，连接轴上设有第四锥齿轮并与第三锥齿轮啮合。
进一步，所述制动调节机构包括设在车辆架体上的固定连接板、套设在空心传动轴上的第一电磁离合器、套设在空心传动轴上的齿盘、和设在每个螺纹筒上的第五锥齿轮；所述第一电磁离合器的定子与固定连接板连接、转子与齿盘连接，所述齿盘与第五锥齿轮啮合。
进一步，所述制动机构包括第二电磁离合器；所述第二电磁离合器的定子与车体连接座连接、转子与空心传动轴连接。
进一步，所述空心传动轴和实心传动轴的另一端均设有带轮或链轮。
本发明的有效果是：
1、本发明为现有用于楼梯攀爬的设备，提供一种可以适应不同高度楼梯台阶的径向伸缩车轮机构；配合楼梯攀爬设备的使用可以在不同设计高度的台阶上进行安全、稳定的攀爬和横向移动；
2、本发明在结构设计上，利用空心传动轴实现四脚轮架的转动控制，这样可实现楼梯的攀爬功能；而利用实心传动轴实现麦克纳姆轮的转动控制则可以实现在台阶面上的横向移动，这样可配合楼梯攀爬设备实现避障功能或清扫台阶面等功能；
3. 本发明在结构设计上，利用伸缩调节组合件配合径向伸缩四角轮，可实现麦克纳姆轮相对四脚轮架轴心线的径向伸缩功能，进而可适应台阶高度，且在伸缩变化过程中不会影响麦克纳姆轮的传动控制；
4. 本发明在结构设计上，当四脚轮架止动后，可通过对麦克纳姆轮的控制实现稳定灵活的平面移动控制。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中四脚轮架的侧视结构示意图；
图3为图1中Ⅰ处的放大结构示意图。
其中：1-车辆架体；2-车体连接座；3-空心传动轴；4-实心传动轴；5-四脚轮架；6-麦克纳姆轮；7-连接筒；8-螺纹筒；9-螺杆；10-传动筒；11-传动杆；12-连接板；13-第一锥齿轮；14-第二锥齿轮；15-导向槽；16-凸条；17-连接轴；18-第三锥齿轮；19-第四锥齿轮；20-固定连接板；21-第一电磁离合器；22-齿盘；23-第五锥齿轮；24-第二电磁离合器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明优选实施例进行说明：
如图1至3所示，一种可适应不同高度楼梯台阶的径向伸缩车轮机构；其包括车体连接座2、驱动组合轴、径向伸缩四角轮和伸缩调节组合件；车体连接座2用于和车辆架体1连接为驱动组合轴提供支撑；驱动组合轴用于驱动径向伸缩四角轮；伸缩调节组合件用于对径向伸缩四角轮的伸缩功能以及转动功能进行调控。
其中：
车体连接座2连接在车辆架体1的地盘或侧壁上，车体连接座2为轴承座并为空心传动轴3提供支撑。
驱动组合轴包括空心传动轴3和实心传动轴4；空心传动轴3与车体连接座2铰接，空心传动轴3可自由转动；实心传动轴4铰接在空心传动轴3内，实心传动轴4和空心传动轴3之间可通过滑动轴承连接，用以减小空心传动轴3的直径，采用轴承实现实心传动轴4和空心传动轴3的铰接连接关系亦可，实心传动轴4两端延伸在空心传动轴3外侧；空心传动轴3和实心传动轴4的另一端均设有带轮或链轮，利用电机通过带传动或链传动实现空心传动轴3和实心传动轴4的彼此独立驱动，实际应用过程中也可通过齿轮传动实现电机对空心传动轴3和实心传动轴4的驱动。
径向伸缩四角轮包括可径向伸缩的四脚轮架5和设在四脚轮架5四个脚端部的麦克纳姆轮6；四脚轮架5与空心传动轴3固定连接，利用空心传动轴3驱动四脚轮架5绕空心传动轴3轴心线转动，四脚轮架5也可采用三角轮架进行替换；麦克纳姆轮6与实心传动轴4传动配合，通过实心传动轴4驱动麦克纳姆轮6的转动，用以实现整体径向伸缩四角轮在平整地面上的多角度自由移动。
具体的，四脚轮架5包括连接筒7、伸缩调节杆和伸缩式驱动杆；连接筒7呈圆筒状并与空心传动轴4一端连接固定。伸缩调节杆设有四个并均布在连接筒7外圆周上，伸缩调节杆一端与麦克纳姆轮6连接并可带动麦克纳姆轮沿连接筒7径向伸缩动作；更具体的，伸缩调节杆包括螺纹筒8和与螺纹筒8配合的螺杆9；螺纹筒8一端呈T形，连接筒7上设有适配螺纹筒8的T形端部的槽，这样可实现螺纹筒8一端铰接在连接筒7外圆周上，螺纹筒8可绕自身轴心线自由转动，其他铰接结构亦可实用；螺杆9一端与麦克纳姆轮6上的连接轴铰接连接。伸缩式驱动杆设有四个并均布在连接筒7外圆周上，伸缩式驱动杆与伸缩调节杆沿连接筒7轴向间隔布设，伸缩式驱动杆一端与麦克纳姆轮6连接并可驱动麦克纳姆轮6转动；更具体的，伸缩式驱动杆包括铰接在连接筒7上的传动筒10、与传动筒10滑动配合的传动杆11和设在传动杆11一端的连接板12；传动筒10一端延伸在连接筒7内部且端部设有第一锥齿轮13，传动筒10与连接筒7铰接连接，传动筒10可绕自身轴心线自由转动；实心传动轴4上设有第二锥齿轮14，实心传动轴4伸入连接筒7内部第二锥齿轮14与第一锥齿轮13啮合；传动筒10内壁设有沿轴向布设的导向槽15，传动杆11上设有适配导向槽15的凸条16，这样可实现传动杆11相对传动筒10的周向止动但不影响彼此的伸缩动作；麦克纳姆轮6上固定地设有连接轴17，连接板12呈90°折弯状并分别与连接轴17和传动杆11铰接，传动杆11一端设有第三锥齿轮18，连接轴17上设有第四锥齿轮19并与第三锥齿轮18啮合。
伸缩调节组合件包括设在车体连接座2和空心传动轴4之间的制动机构、设在车辆架体1和四脚轮架5之间的制动调节机构；更具体的，制动机构包括第二电磁离合器24；第二电磁离合器24的定子与车体连接座2连接、转子与空心传动轴3连接。更具体的，制动调节机构包括设在车辆架体1上的固定连接板20、套设在空心传动轴3上的第一电磁离合器21、套设在空心传动轴3上的齿盘22、和设在每个螺纹筒8上的第五锥齿轮23；第一电磁离合器21的定子与固定连接板20连接、转子与齿盘22连接，齿盘22与第五锥齿轮23啮合。
本发明的工作原理是：
与车辆架体1配合后在平面场地上的移动控制：四脚轮架5可保持两个麦克纳姆轮6支撑在地面上，使四脚轮架5相对地面固定；控制实心传动轴4转动，实心传动轴4利用第二锥齿轮14和第一锥齿轮13的啮合，带动传动筒10和传动杆11转动，传动杆11则可利用第三锥齿轮18和第四锥齿轮19的啮合关系带动麦克纳姆轮6相对四脚轮架5转动，此时，可自由控制设有车辆架体1的设备进行移动；实际应用过程中，可在四脚轮架5转动一定角度后通过第二电磁离合器24使空心传动轴3相对车辆架体1固定，然后再控制麦克纳姆轮6动作。
与车辆架体1配合后进行爬梯的动作控制：控制空心传动轴3转动，空心传动轴3通过与连接筒7的连接可带动整个四脚轮架5进行转动，四脚轮架5转动过程中在楼梯台阶面上进行切换，实现爬楼梯动作；当需要在楼梯台阶上进行横向移动时，可先控制第二电磁离合器24得电，第二电磁离合器24的定子吸附转子而实现空心传动轴3相对车辆架体1的固定，然后控制实心传动轴4转动，并基于多个该径向伸缩车轮机构的配合应用，通过麦克纳姆轮6的转动实现横向移动。
当需要调节四脚轮架5径向尺寸以适应楼梯台阶高度时：先控制第一电磁离合器21得电，第一电磁离合器21的定子和转子吸合，此时齿盘22相对车辆架体1周向固定，齿盘22不能转动；然后控制空心传动轴3转动，空心传动轴3带动四脚轮架转动过程中，由于齿盘22与第五锥齿轮23啮合，可实现螺纹筒8相对螺杆9转动，进而实现螺纹筒8相对螺杆9的伸缩调节，同时传动筒10和传动杆11可适应该伸缩变化，实现了麦克纳姆轮6相对空心传动轴3轴心线距离的同步调节；该调节过程配合相应控制设备能够实现自动调节控制。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种减震轮结构