应用于瞄准狙击机器人的可变形越障轮的制作方法

本发明涉及一种应用于瞄准狙击机器人的可变形越障轮，能够在复杂的路面情况下进行作业，轻松越障行进，属于机械设计技术领域。

背景技术：

针对当今世界局势和现代化军事设备目标，瞄准狙击机器人应用于军事化行动已成为趋势。瞄准狙击机器人主要在复杂环境中进行作业，对行走装置有比较高的要求。复杂环境既包含平坦路面又包含凸起、沟壑、台阶等障碍物，这就要求行走车轮在平整路面上时能够迅速移动，而且还能有效越过高低不平的障碍物。目前，普通圆形车轮能够实现迅速移动，但遇到障碍物时，有明显的缺陷，不能越过障碍物完成任务。一些多角星形架和单向轮结合的越障轮虽然能实现越障动作，但能够越过的障碍物过于单一，且翻越障碍物时效率较低，在平坦路面上时，行进速度又不如圆形车轮大大降低了作业效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可在复杂路面情况下快速完成越障动作并且在平坦路面上有较高行进速度和减震性能的基于两种工作状态下的可变形越障车轮。

为了解决上述技术问题，本实用新型应用于瞄准狙击机器人的可变形越障轮提供了一种组合轮系装置，实现车轮在圆形和星形两种工作状态间转换，包括：驱动轮系、传动行星轮系、变向轮系、可伸缩轮辐、固定轮辐、实体橡胶轮胎、轮系支架。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

所述的驱动轮系包括驱动电机、电机固定座、传动齿轮。驱动电机由电机固定座固定于轮系支架中的车轮轴上，电机固定座与车轮轴采用螺栓连接。传动齿轮固定于驱动电机的输出轴上，采用套筒和顶丝连接，保证齿轮和电机输出轴同步运动。在车轮变形转换时，驱动电机动作，通过传动齿轮将驱动力输入各传动轮系完成车轮变形转换任务。

所述的传动行星轮系，包括双齿太阳轮、行星轮、锥齿变向齿圈、行星轮固定架。双齿太阳轮通过轴承安装在轮系支架中的车轮轴上，三个行星轮与双齿太阳轮啮合并均匀分布由行星轮固定架固定位置。行星轮固定架通过过盈配合、螺栓连接与车轮轴固定在一起。锥齿变向齿圈通过平面轴承依靠轮系支架中的轮毂端盖定位，其内圈直齿与三个行星轮啮合，其外圈锥齿与变向轮系相配合，完成动力的传递。本实用新型的传动行星轮系，采用行星轮固定架固定，双齿太阳轮输入动力，锥齿变向齿圈输出动力的方式完成动力的传输，此方式的优点在于降低转速提高扭矩，为越障轮完成变形转换提供了可靠保障。

所述的变向轮系，包括螺纹轴、变向锥齿轮。变向锥齿轮与传动行星轮系中的锥齿变向齿圈的外圈锥齿相啮合，安装在螺纹轴下端。螺纹轴一端通过深沟球轴承与轮系支架上的轮毂基座配合，另一端与可伸缩轮辐相配合。

所述的可伸缩轮辐，包括螺纹轴外壳、伸缩轴。伸缩轴呈L状，下端一侧为与变向轮系中的螺纹轴配合的螺母轴。伸缩轴安装在螺纹轴外壳的内部，顶端安装有实体短弧橡胶轮胎，下端依靠螺母轴与变向轮系中的螺纹轴配合。螺纹轴外壳下端与轮系支架固定在一起，上端以深沟球轴承固定变向轮系中的螺纹轴，确保螺纹轴在外壳中可以轻松转动。

所述的固定轮辐，一端安装有实体长弧橡胶轮胎，一端与轮毂基座固连在一起。对车轮处于圆形状态时，起到支撑和减震的作用。

所述的实体橡胶轮胎包括两种尺寸不同的橡胶轮胎，分别为实体长弧橡胶轮胎和实体短弧橡胶轮胎。当瞄准狙击机器人在平坦工作区作业时，车轮保持圆形工作状态，此时，实体长弧橡胶轮胎与实体短弧橡胶轮胎相互配合，形成与圆形车轮一致的圆形轮胎；当瞄准狙击机器人在障碍物工作区作业时，车轮变换为星形工作状态，此时可伸缩轮辐伸展，只有实体短弧橡胶轮胎接触地面，车体依靠实体短弧轮胎越过障碍物。

所述的轮系支架，包括车轮轴、轮毂基座、轮毂端盖。车轮轴一侧与轮毂基座通过六个螺栓固定在一起，另一侧与车体的车轮驱动电机通过联轴器连接在一起，当瞄准狙击机器人前进时，车轮驱动电机驱动车轮轴旋转，进而实现整体前进的运动。轮毂基座与车轮轴固定一起，其内部轴上有定位孔与变向轮系中的螺纹轴配合，其外圈有螺纹孔通过螺栓连接可伸缩轮辐中的螺纹轴外壳。轮毂端盖通过螺栓与轮毂基座固定在一起，其内部有安装平面轴承的凹槽，并通过平面轴承给传动行星轮系中的锥齿变向齿圈定位。

本实用新型提出的可变形越障轮，有两种工作状态分别为适用于平坦工作区的圆形车轮状态和适用于障碍物（包括台阶、凸起、沟壑等）工作区的星形车轮状态。

当机器人处于平坦工作区时，可伸缩轮辐的伸缩轴处于收缩状态使得车轮保持圆形工作状态，此时，实体长弧橡胶轮胎与实体短弧橡胶轮胎共同配合，形成与圆形车轮一致的圆形轮胎，共同接触地面，并起到良好的减震作用。可伸缩轮辐和固定轮辐共同配合，对车体共同起到支撑作用。在圆形车轮工作状态下，机器人能够以高速度行进，提高了作业效率。

当机器人处于障碍物工作区时，可伸缩轮辐的伸缩轴处于伸展状态使得车轮变换为星形工作状态，此时，安装在伸缩轴顶端的实体短弧橡胶轮胎接触地面，并且可伸缩轮辐对车体起到支撑作用。当遇到凸起、小型沟壑障碍物时，星形车轮可以利用两根可伸缩轮辐之间的间距直接跨过障碍物。当遇到台阶、大型凸起、沟壑障碍物时，第一步星形车轮首先利用距离障碍物最近的处于伸展状态下的可伸缩轮辐跨上障碍物；第二步星形车轮以与障碍物接触的可伸缩轮辐前端的实体短弧橡胶轮胎为旋转点进行旋转，使得相邻近的可伸缩轮辐迈向障碍物的下一点；第三步星形车轮以最新的与障碍物接触的可伸缩轮辐前端的实体短弧橡胶轮胎为旋转点进行旋转，使得下一相邻近的可伸缩轮辐迈向障碍物的下一点，依次不断循环进行直至跨过障碍物为止。

附图说明

图1为本实用新型应用于瞄准狙击机器人的总体结构示意图。

图2、图3、图4、图5、图6、图7、为本实用新型应用于瞄准狙击机器人跨越障碍物姿态图。

图8为本实用新型可变形越障轮处于圆形工作状态的结构示意图。

图9为本实用新型可变形越障轮处于星形工作状态的结构示意图。

图10为本实用新型的具体各部件结构示意图。

图11为本实用新型的驱动轮系具体结构示意图。

图12为本实用新型的传动行星轮系具体结构示意图。

图13为本实用新型的变向轮系具体结构示意图。

图14为本实用新型的可伸缩轮辐具体结构示意图。

图15为本实用新型的实体橡胶轮胎和轮系支架具体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。本实用新型附图为简化的三维示意图，仅以此种方式说明本实用新型的基本机构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

图1所示为可变形越障轮应用于瞄准狙击机器人，使机器人顺利跨越障碍物，实现前进后退的行进动作，并配合机器人自身转向系统中的转向器和转向传动轴完成转向行驶的动作，提高了瞄准狙击机器人的适用性、可靠性、作业效率。

图2、图3、图4、图5、图6、图7所示为瞄准狙击机器人借助于可变形越障轮跨越障碍物姿态图。

图8为可变形越障轮处于圆形工作状态的结构示意，图9为本实用新型可变形越障轮处于星形工作状态的结构示意图。

如图10所示，本实用新型的可变形越障轮，包括驱动轮系100、传动行星轮系200、变向轮系300、可伸缩轮辐400、固定轮辐500、实体橡胶轮胎600、轮系支架700。

如图11所示，所述的驱动轮系100包括驱动电机101、电机固定座102、传动齿轮103。驱动电机101由电机固定座102固定于轮系支架700的车轮轴701上，电机固定座102与车轮轴701采用螺栓连接。传动齿轮103固定于驱动电机101的输出轴上，采用套筒和顶丝连接，保证齿轮和电机输出轴同步运动。

如图12所示，所述的传动行星轮系200包括双齿太阳轮201、行星轮202、锥齿变向齿圈203、行星轮固定架204。双齿太阳轮201通过轴承安装在轮系支架700的车轮轴701上，三个行星轮202与双齿太阳轮201啮合并均匀分布由行星轮固定架204固定位置。行星轮固定架204通过过盈配合、螺栓连接与车轮轴固定在一起。锥齿变向齿圈203通过平面轴承依靠轮系支架700中的轮毂端盖703定位，其内圈直齿与三个行星轮202啮合，其外圈锥齿与变向轮系300中的变向锥齿轮302相配合。

如图13所示，所述的变向轮系300包括螺纹轴301、变向锥齿轮302。变向锥齿轮302与传动行星轮系200中的锥齿变向齿圈203的外圈锥齿相啮合，通过销连接安装在螺纹轴301下端。螺纹轴301一端通过深沟球轴承与轮系支架700上的轮毂基座702配合，另一端与可伸缩轮辐400相配合。

如图14所示，所述的可伸缩轮辐400包括螺纹轴外壳401、伸缩轴402。伸缩轴402呈L状，下端一侧为与变向轮系300中的螺纹轴301配合的螺母轴。伸缩轴402安装在螺纹轴外壳401的内部，顶端安装有实体短弧橡胶轮胎601，下端依靠螺母轴与变向轮系300中的螺纹轴301通过螺纹副配合。螺纹轴外壳401下端与轮系支架700固定在一起，上端以深沟球轴承固定变向轮系300中的螺纹轴301，确保螺纹轴301在外壳中可以轻松转动。

如图15所示，所述的实体橡胶轮胎600包括两种尺寸不同的橡胶轮胎，分别为实体短弧橡胶轮胎601和实体长弧橡胶轮胎602。所述的轮系支架700，包括车轮轴701、轮毂基座702、轮毂端盖703。车轮轴701一侧与轮毂基座702通过六个螺栓固定在一起，另一侧与车体的车轮驱动电机通过联轴器连接在一起。轮毂基座702与车轮轴701固定一起，其内部轴上有定位孔与变向轮系300中的螺纹轴301配合，其外圈有螺纹孔通过螺栓连接可伸缩轮辐400中的螺纹轴外壳401。轮毂端盖703通过螺栓与轮毂基座702固定在一起，其内部有安装平面轴承的凹槽，并通过平面轴承给传动行星轮系200中的锥齿变向齿圈203定位。

当安装有可变形越障轮的瞄准狙击机器人遇到障碍物时，可变形越障轮中的驱动电机101开始动作，带动传动齿轮103旋转。传动齿轮103依靠与双齿太阳轮201一侧的齿轮的啮合关系，带动双齿太阳轮201运动，进而依靠双齿太阳轮201另一侧的齿轮带动行星轮202转动。行星轮202将动力传递给锥齿变向齿圈203，锥齿变向齿圈203通过与变向锥齿轮302的啮合，将动力方向改变为沿着固定轮辐500向外辐射的方向。变向锥齿轮302的转动带动螺纹轴301旋转，通过螺纹副的作用，螺纹轴301将旋转运动改变为伸缩轴402的直线运动，伸缩轴完成伸展运动。可变形越障轮变形为星形轮。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体详细，但并不能理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。