专利名称：转动步行轮的制作方法
技术领域：
本发明属于仿生机械技术领域，具体涉及一种以转动形式产生模仿动物步行效果的转动步行轮。
背景技术：
作为主要陆地交通工具的各种车辆几乎都用轮子作为其行走机构，但是轮式车辆的行走质量与道路质量休戚相关。在没有道路或者道路质量很差的情况下，动物的行走能力比轮式车辆优越得多，因此模仿动物步行效果的行走机构一直是研制高通过性能越野车辆的行走机构的一个重要方向。但是长期以来人们多是模仿动物的行走时肢体前后摆动的动作模式设计行走机构，如中国专利CN1007720B提出的步行机构。按这种模式设计的步行机构的结构比较复杂，而且难以实现像轮式车辆一样的快速行走，因而影响到它们的实用性。简化步行机构的复杂性，提高行走速度是步行机构能够实用化的两个关键因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转动步行轮，它不但具有类似轮子的转动特点，而且能产生连续的步行运动。
本发明转动步行轮主要由主轴1、上转臂2、下转臂3、转杆4和转杆5组成。上转臂2的一端与主轴1固连，另一端与下转臂3的中部用转动副连接，上转臂2内部设置传动比是2∶1的传动装置使下转臂3与上转臂2同向转动但转速只有上转臂2的二分之一；两个转杆4、5的中部用转动副分别连接在下转臂3的两端，下转臂3内部设置传动比是2∶1的传动装置使两个转杆4、5与下转臂3同向转动但转速只有下转臂3的二分之一，两个转杆4、5的长度必须小于下转臂3长度的1.4倍。各组成构件的相对位置关系由初始位置确定当上转臂2竖直向上时，下转臂3与上转臂2重合也处于竖直位置，此时连接在下转臂3下端的转杆5也处于竖直位置，而连接在下转臂3上端的转杆4处于水平位置。
为减少行走时转杆4、5与地面的冲击，在转杆4和转杆5的两端可以设置金属弹簧或橡胶气垫作为弹性脚6。
结合说明书
本发明转动步行轮主轴1与上转臂2的一端固连，带动上转臂2转动；下转臂3的中部连接在上转臂2的另一端，上转臂2内部的传动装置使下转臂3与上转臂2同向转动，但转速是上转臂2的二分之一；两个转杆4、5的中部分别连接在下转臂3的两端，下转臂3内部的传动装置使两个转杆4、5与下转臂3同向转动，但转速是下转臂3的二分之一。为了产生正确的步行效果各构件的相互位置关系可由图2所示的初始位置确定当上转臂2竖直向上时，下转臂3与上转臂2重合也处于竖直位置，此时连接在下转臂3下端的转杆5也处于竖直位置，而连接在下转臂3上端的转杆4处于水平位置，两个转杆4、5互相垂直。
转动步行轮从图2所示的初始位置开始行走时，上转臂2从竖直向上的位置转动半个圆周到达如图1所示的竖直向下的位置；下转臂3在随同上转臂2运动的同时，由于其转速只是上转臂2的一半，所以从竖直位置同方向转动四分之一个圆周到达下方的水平位置；在此期间，转杆4从上方的初始水平位置随同下转臂3向下运动，由于其转速只是下转臂3的二分之一，所以同向转动八分之一个圆周在步行轮的前部到达与地面斜交135°的位置；与此同时，转杆5从初始的竖直位置向步行轮的后部运动，并同向转动八分之一个圆周在轮的后部到达与地面斜交45°的位置。上转臂2继续转动半个圆周，回到初始位置，此时与地面接触的转杆由转杆5变成转杆4，转动步行轮完成一步行走。
步行机构行走时都有一定的起伏度，本发明转动步行轮的起伏度可以通过调节上转臂2、下转臂3与两个转杆4、5的长度来改变，但是为了避免两个转杆4、5相互碰撞，必须要求转杆4与转杆5的长度小于下转臂3的长度的1.4倍。
本发明的优点是一.结构简单，步行动作完全由单向转动的构件产生。二.越障高度较大，每个转杆从主轴的上部向前迈步，可以越过大于主轴高度的障碍。三.适合在松软地面上行走，一条“腿”(转杆)陷入砂土中，另一条“腿”(转杆)还能从砂土中拔出来向前跨步。四.步行时起伏度较小。
图1是本发明转动步行轮的结构示意2是本发明转动步行轮的初始位置示意3是本发明转动步行轮具体实施方式
的示意中，1主轴、2上转臂、3下转臂、4转动杆、5转动杆、6弹性脚、7定轮、8惰轮、9动轮、10定轮、11惰轮、12惰轮、13动轮、14动轮。
具体实施例方式如图1所示，本发明转动步行轮主要由主轴1、上转臂2、下转臂3与转动杆4、转动杆5组成。为了产生步行效果，要求上转臂2的转速是下转臂3的转速的两倍，同时下转臂3的转速也是转杆4和转杆5的两倍。图3给出了实现这种运动要求的一种具体实施方案上转臂2内部有定轮7、惰轮8与动轮9三个依次啮合的齿轮，其中要求动轮9的齿数是定轮7的齿数的二倍。下转臂3的内部有定轮10、惰轮11与12、动轮13与14等五个齿轮，其中要求动轮13与14的齿数都是定轮10的齿数的二倍，定轮10与惰轮11、惰轮12啮合，动轮13、动轮14分别与惰轮11、惰轮12啮合。
定轮7与主轴1同轴但不相连，定轮7固定在机架上，主轴1穿过定轮7与上转臂2固接；上转臂2的动轮9与下转臂3的定轮10同轴但不相连，定轮10与上转臂2固连，动轮9的轴穿过定轮10与下转臂3固连；转杆4、转杆5分别与动轮13、动轮14固连。
发动机驱动主轴1，主轴1带动上转臂2转动，动轮9在随上转臂2转动的同时，由于不动的定轮7的影响，其转速只有上转臂2的一半；与动轮9固连的下转臂3的转速与动轮9相同，与上转臂2固连的定轮10的转速与上转臂2相同；动轮13与动轮14在随下转臂3转动的同时，由于定轮10的影响，其转速只有下转臂3的一半；分别与动轮13、动轮14固连的转杆4、转杆5的转速也是下转臂3的一半，亦即是上转臂2的转速的四分之一。
安装时各个组成构件的相对位置关系是当上转臂2竖直向上时，使下转臂3与上转臂2重合也处于竖直位置，此时应使连接在下转臂3下端的转杆5也处于竖直位置，而使连接在下转臂3上端的转杆4处于水平位置，转杆4和转杆5始终相互垂直。
发动机驱动的主轴1带动上转臂2转动，处于主轴1上方的转杆4向下、向前运动与地面接触，同时处于主轴1下方与地面接触的转杆5渐渐向上、向后运动到主轴1的上部；在此过程中转杆4与转杆5的位置互相交换。主轴1继续转动，转杆5重复此前转杆4的动作，而转杆4重复此前转杆5的动作。主轴1连续转动，两个转杆4与5交替与地面接触，产生步行效果。
权利要求
1.一种转动步行轮，其特征在于由主轴[1]、上转臂[2]、下转臂[3]、转杆[4]和转杆[5]组成；上转臂[2]的一端与主轴[1]固连，另一端与下转臂[3]的中部用转动副连接，上转臂[2]内部设置传动比是2∶1的传动装置；转杆[4]和转杆[5]的中部用转动副分别连接在下转臂[3]的两端，下转臂[3]内部设置传动比是2∶1的传动装置，转杆[4]和转杆[5]的长度必须小于下转臂[3]长度的1.4倍；各组成构件的相对位置关系由初始位置确定当上转臂[2]竖直向上时，下转臂[3]与上转臂[2]重合也处于竖直位置，此时连接在下转臂[3]下端的转杆[5]也处于竖直位置，而连接在下转臂[3]上端的转杆[4]处于水平位置。
2.根据权利要求1所述的转动步行轮，其特征在于转杆[4]和转杆[5]的两端设置金属弹簧或橡胶气垫作为弹性脚[6]。
3.根据权利要求1所述的转动步行轮，其特征在于上转臂[2]内部有定轮[7]、惰轮[8]与动轮[9]三个依次啮合的齿轮，其中动轮[9]的齿数是定轮[7]的齿数的二倍；下转臂[3]的内部有定轮[10]、惰轮[11]与惰轮[12]、动轮[13]与动轮[14]等五个齿轮，其中要求动轮[13]与动轮[14]的齿数都是定轮[10]的齿数的二倍，定轮[10]与惰轮[11]、惰轮[12]啮合，动轮[13]、动轮[14]分别与惰轮[11]、惰轮[12]啮合；定轮[7]与主轴[1]同轴但不相连，定轮[7]固定在机架上，主轴[1]穿过定轮[7]与上转臂[2]固接；上转臂[2]的动轮[9]与下转臂[3]的定轮[10]同轴但不相连，定轮[10]与上转臂[2]固连，动轮[9]的轴穿过定轮[10]与下转臂[3]固连；转杆[4]、转杆[5]分别与动轮[13]、动轮[14]固连。
全文摘要
本发明提供一种转动步行轮，属于仿生机械技术领域。该转动步行轮主要由主轴、上转臂、下转臂、转杆等组成，上转臂的一端与主轴固连，另一端与下转臂的中部用转动副连接，两个转杆的中部用转动副分别连接在下转臂的两端，两个转杆的长度必须小于下转臂长度的1.4倍。各组成构件的相对位置关系由初始位置确定当上转臂竖直向上时，下转臂与上转臂重合也处于竖直位置，此时连接在下转臂下端的转杆也处于竖直位置，而连接在下转臂3上端的转杆处于水平位置。该转动步行轮结构简单、越障高度较大、适合在松软地面上行走。
文档编号B62D57/00GK1718493SQ200510040830
公开日2006年1月11日 申请日期2005年6月30日 优先权日2005年6月30日
发明者邱晗, 陈富强, 邱支振 申请人:安徽工业大学