本发明涉及行走机器人领域，具体是一种具有变形轮的移动机器人。
背景技术：
现阶段，各类具有不同性能的车辆或机器人广泛运用到了城市交通、农业、军事、航空航天等领域中。不过，现今的轮式机械，由于大量采用普通圆轮结构，无法根据实际情况改变结构参数，存在着对路面要求高、越障能力不足、抓地力不强等缺陷。
为解决以上问题，需要一种具有变形轮的移动机器人，变形轮能够通过驱动一定的机构带动车轮变形，从而大大提高机器人的路面通过能力，同时，在普通路面移动时，变形轮能够保持为圆形，使机器人能够高速、平稳地行驶。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供能够一种能够适应不同地形并具有较强越障能力的具有变形轮的移动机器人，其变形轮能够通过驱动一定的机构带动车轮变形，从而大大提高机器人的路面通过能力，同时，在普通路面移动时，变形轮能够保持为圆形，使机器人能够高速、平稳地行驶。
本发明的具有变形轮的移动机器人，包括车体以及用于承载车体移动的变形轮；所述变形轮包括多个可相互配合形成圆形轮的弧形轮片，各所述弧形轮片可在圆形轮所在的平面内同步摆动使弧形轮片外端与地面接触实现行走；
进一步，所述弧形轮片之间通过平面连杆机构连接并由所述平面连杆机构驱动各弧形轮片同步摆动实现变形；
进一步，所述平面连杆机构包括多叉杆和连杆；所述多叉杆为两个，且分别为第一多叉杆和第二多叉杆；所述第一多叉杆通过连杆与每一个弧形轮片之间均形成一个平面四连杆机构；所述第二多叉杆铰接于所述连杆用于驱动多个平面四连杆机构同时动作使所述弧形轮片同步摆动实现变形；
进一步，所述连杆为V形杆且该V形杆的数量为弧形轮片的两倍；所述V形杆依次首尾铰接形成环形杆链；所述弧形轮片的一端和中点同轴铰接于环形杆链的铰接端，所述第一多叉杆和第二多叉杆的分叉数量与弧形轮片的数量相同并交错铰接于V形杆的中点；
进一步，所述变形轮还包括与所述多叉杆同轴设置的圆柱凸轮；所述圆柱凸轮以沿轴向滑动圆周方向传动的方式与所述多叉杆配合并通过圆柱凸轮沿轴向往复滑动驱动两所述多叉杆相对转动使变形轮实现变形；
进一步，所述变形轮的弧形轮片为三个，所述多叉杆为三叉杆；所述V形杆的夹角为120°；
进一步，所述变形轮为两个并相互平行分列于所述车体两侧，两变形轮的圆柱凸轮之间设有丝杆螺母机构并通过该丝杆螺母机构驱动所述圆柱凸轮沿轴向移动；
进一步，所述丝杆螺母机构包括丝杆以及与丝杆配合的外齿轮螺母，所述丝杆和外齿轮螺母分别通过一驱动杆传动连接于两圆柱凸轮；所述驱动杆以轴向滑动圆周方向传动的方式配合有驱动齿轮；
进一步，所述多叉杆的内圆面与圆柱凸轮之间设有滚珠，所述滚珠同时配合于圆柱凸轮的滑槽以及设置于多叉杆内圆面的凹槽。
进一步，所述车体后侧固定有尾座以及转动连接于所述尾座端部的辅助轮；所述辅助轮沿轴向居中于两所述变形轮之间。
本发明的有益效果是：本发明的具有变形轮的移动机器人，其行走轮为变形轮，该变形轮包括多个可相互配合形成圆形轮的弧形轮片，当机器人在正常铺装路面行走时，变形轮将保持圆形轮进行滚动实现高速、平稳的移动，当机器人遇到圆形轮无法通过的障碍时，变形轮可通过各弧形轮片同步摆动一定角度使弧形轮片凸出的端部与地面接触，改善车辆的通过性能。当车辆通过障碍后变形轮收回至圆轮状态，本发明的变形轮能够在保证其在平整路面移动速度和平稳性的条件下具有较强越障能力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的变形轮变形前的结构示意图；
图2为本发明的变形轮变形后的结构示意图；
图3为本发明的变形轮的变形过程示意图；
图4为本发明的传动芯轴的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图。如图所示，本实施例的具有变形轮2的移动机器人，包括车体1以及用于承载车体1移动的变形轮2；所述变形轮2包括多个可相互配合形成圆形轮的弧形轮片8，各所述弧形轮片8可在圆形轮所在的平面内同步摆动使弧形轮片8外端与地面接触实现行走；当机器人在正常铺装路面行走时，变形轮2将保持圆形轮进行滚动实现高速、平稳的移动，当机器人遇到圆形轮无法通过的障碍时，变形轮2可通过各弧形轮片8同步摆动一定角度使弧形轮片8凸出的端部与地面接触，改善车辆的通过性能。当车辆通过障碍后变形轮2收回至圆轮状态，本发明的变形轮2能够在保证其在平整路面移动速度和平稳性的条件下具有较强越障能力。
本实施例中，所述弧形轮片8之间通过平面连杆机构连接并由所述平面连杆机构驱动各弧形轮片8同步摆动实现变形，平面连杆机构可采用现有技术中一切能够使各弧形轮同时转动一定角度并保持该角度的多连杆机构，平面连杆结构结构简单，且易于控制，可简化机器人行走系统的结构，本实施例中，弧形轮片8变形后与地面接触的端面为弧形并形成刃口结构，变形轮2在未展开时，弧形轮片8的弧形端面可增加弧形轮片8之间的接触面积，减小接触应力，变形轮2展开后，利用弧形轮片8刃口结构的端部与地面接触，可有效增大其抓地力，有效提高其越障能力。
本实施例中，所述平面连杆机构包括多叉杆和连杆；所述多叉杆为两个，且分别为第一多叉杆5和第二多叉杆6；所述第一多叉杆5通过连杆与每一个弧形轮片8之间均形成一个平面四连杆机构；所述第二多叉杆6铰接于所述连杆用于驱动多个平面四连杆机构同时动作使所述弧形轮片8同步摆动实现变形，多叉杆的分叉数量与弧形轮片8数量一致，每个平面四连杆机构共用第一多叉杆5作为固定杆，从而简化平面连杆机构的连杆数量，第二多叉杆6的多个分叉分别铰接于多个四连杆机构的连杆，变形轮2需要变形时，只需驱动第二多叉杆6相对于第一多叉杆5相对转动，即能带动所有平面四连杆机构同时动作，而每一个平面四连杆的动作能够带动一个弧形轮片8摆动，最终实现所有弧形轮片8同时动作完成变形轮2的变形。
本实施例中，所述连杆为V形杆且该V形杆的数量为弧形轮片8的两倍；所述V形杆依次首尾铰接形成环形杆链；所述弧形轮片8的一端和中点同轴铰接于环形杆链的相邻的铰接端，所述第一多叉杆5和第二多叉杆6的分叉数量与弧形轮片8的数量相同并交错铰接于V形杆的中点；环形杆链的铰接端数量为弧形轮片8的两倍，而环形杆链上的每两个铰接端均同轴铰接于弧形轮片8的一端和中点，第一多叉杆5的分叉外端应铰接于相邻弧形轮片8之间的V形连杆7的中点，而第二多叉杆6的分叉外端应铰接于位于弧形连杆端点与中点之间的V形连杆7的中点，本实施例中，第一多叉杆5和第二多叉杆6分列在变形轮2两侧；铰接于相邻弧形轮片8之间的V形连杆7与第一多叉杆5位于同一侧，其余的V形连杆7与第二多叉杆6位于同一侧；第一多叉杆5和第二多叉杆6均设有中心通孔，中心通孔内可配合一转轴使两多叉杆实现同轴转动，本实施例中的弧形轮片8为月牙形，弧形轮片8上开有两个对置三角形通孔，从而减小弧形轮片8的自重，同时，使弧形轮片8的外弧面受力后易于变形。
本实施例中，所述变形轮2还包括与所述多叉杆同轴设置的圆柱凸轮9；所述圆柱凸轮9以沿轴向滑动圆周方向传动的方式与所述多叉杆配合并通过圆柱凸轮9沿轴向往复滑动驱动两所述多叉杆相对转动使变形轮2实现变形，由于圆柱凸轮9以沿轴向滑动圆周方向传动的方式与所述多叉杆配合，因此当圆柱凸轮9绕轴线转动时，可驱动两多叉杆同步转动使整个变形轮2同步转动实现机器人的移动，而当圆柱凸轮9沿轴向往复滑动时，圆柱凸轮9外圆上的应设有两个型线不同的滑槽，两个滑槽分别与两个多叉杆配合，当圆柱凸轮9沿轴向移动时，两多叉杆将发生相对转动，使变形轮2实现变形。
本实施例中，所述变形轮2的弧形轮片8为三个，所述多叉杆为三叉杆；所述V形杆的夹角为120°，弧形轮片8的圆弧段的圆心角也为120°，三个弧形轮片8能够使变形轮2具有越障能力的前提下，最大程度的简化弧形轮片8的数量。
本实施例中，所述变形轮2为两个并相互平行分列于所述车体1两侧，两变形轮2的圆柱凸轮9之间设有丝杆螺母机构并通过该丝杆螺母机构驱动所述圆柱凸轮9沿轴向移动，丝杆螺母机构具有自锁功能，当通过丝杆螺母机构驱动两圆柱凸轮9沿轴向相对移动使变形轮2变形后，两圆柱凸轮9能够保证沿轴向的其相对位置，使变形轮2能够稳定的保持变形后的姿态。
本实施例中，所述丝杆螺母机构包括丝杆13以及与丝杆13配合的外齿轮螺母14，所述丝杆13和外齿轮螺母14分别通过一驱动杆11传动连接于两圆柱凸轮9；所述驱动杆11以轴向滑动圆周方向传动的方式配合有驱动齿轮10；机器人车体1内可设置变形电机和驱动电机，变形电机输出轴通过齿轮与外齿轮螺母14啮合，当变形轮2需要变形时，可利用变形电机驱动外齿轮螺母14转动使车轮完成变形，当机器人需要移动时，驱动电机可设有两个并分别通过齿轮与两驱动杆11上驱动齿轮10啮合，两驱动电机输出的动力分别通过两驱动杆11传递至两圆柱凸轮9，使两变形轮2转动实现机器人的移动，本实施例中，两驱动杆11均为空心套杆，为使两驱动杆11保持同轴，可利用一芯轴15通过丝杆13同时与两驱动杆11的中心孔配合，孔套杆上设有限位环12，该限位环12顶靠在丝杆13或外齿轮螺母14端面，另一方面，本实施例的驱动杆11具有多边形截面的杆段，通过该杆段与驱动齿轮10的多边形中心孔实现传动配合。
本实施例中，所述多叉杆的内圆面与圆柱凸轮9之间设有滚珠，所述滚珠同时配合于圆柱凸轮9的滑槽以及设置于多叉杆内圆面的凹槽，圆柱凸轮9上设有两滑槽，其中一个滑槽为与圆柱凸轮9平行的直线槽，另一个滑槽为曲线槽，直线槽通过滚珠与第一多叉杆5配合，曲线槽通过另一个滚珠与曲线槽配合，圆柱凸轮9沿轴向移动时，第一多叉杆5相对静止而第二多叉杆6相对于第一多叉杆5发生转动，实现变形轮2变形。
本实施例中，所述车体1后侧固定有尾座3以及转动连接于所述尾座3端部的辅助轮4；所述辅助轮4沿轴向居中于两所述变形轮2之间，尾座3与辅助轮4可避免车体1在移动过车中绕变形轮2轴线旋转，尾座3沿机器人后侧沿斜下方延伸，因此，尾座3在遇到障碍时，尾座3能够向上摆动以避免在前进中受到阻碍，另外，辅助轮4的直径应小于变形轮2的外径。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。