一种具有螺旋钢丝伞轮的可弹跳双轮平衡车

本发明涉及机器人，尤其涉及一种具有螺旋钢丝伞轮的可弹跳双轮平衡车。

背景技术：

1、如今机器人技术发展迅速，轮式机器人作为地面探测机器人仍然是主流载荷平台，在相对平坦路面轮式小车在行进速度和稳定性方面具有很大优势，但在复杂路况下轮式探测小车的地形适应能力和越障能力方面有明显不足，造成其环境适应能力和工作能力受限。所以，改进车轮型式适应多元化工作场景仍是需要解决的实际问题。据风滚草仿生学原理，风滚草干枯的草枝团聚成球形，在草原、沙漠等复杂路况下可随风滚动跳跃，具有超强地形适应能力，这为车轮创新设计提供了新思路。因此，构想一种球状弹性钢丝轮作为车轮在一定程度上会改善车轮的地形适应能力，有利于提高小车越障能力，进一步创新优化钢丝轮足部结构可在提高小车越野性能方面获得新突破。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种具有螺旋钢丝伞轮的可弹跳双轮平衡车，解决常规双轮平衡车环境适应能力和工作能力受限的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种具有螺旋钢丝伞轮的可弹跳双轮平衡车，包括外壳、设置在所述外壳两端侧的复合车轮、设置在所述外壳内部的车架、以及设置在所述车架上并用于调控所述复合车轮的车轮动力部分、弹力驱动部分、动作控制部分、电源电控部分。

4、进一步的，所述车架包括设置在所述外壳内部的底板和顶板；

5、其中在所述底板上设置有主轴支架、摆臂支架、蜗杆电机支架、舵机支架、摄像头支架；

6、其中在所述摄像头支架上设置有高清摄像头组件，在所述外壳上开设有便于高清摄像头探出的预留口。

7、再进一步的，所述车轮动力部分包括设置在所述底板上的电机、通过所述主轴支架设置在所述底板上的主轴套管；

8、所述电机的动力输出轴与所述主轴套管传动连接。

9、再进一步的，所述复合车轮包括软体车轮和可变形螺旋钢丝伞轮；所述可变形螺旋钢丝伞轮包括套设于所述主轴套管上的固定花盘、滑动套设于所述主轴套管上的滑动花盘、铰接设置在所述固定花盘上的多个弹性钢丝单元、铰接连接所述滑动花盘与所述弹性钢丝单元的辐杆；

10、或/和，所述滑动花盘的一周均匀开设有便于铰接安装所述辐杆的第一预留槽，所述辐杆上靠近所述第一预留槽的一端开设有连接孔，多个所述辐杆的连接孔通过钢丝圈串联在所述第一预留槽内；所述辐杆的另一端通过球面关节与所述弹性钢丝单元的中部铰接连接；

11、或/和，在所述固定花盘上通过花盘销轴安装有一周的所述弹性钢丝单元；

12、在所述软体车轮上开设有可嵌入所述弹性钢丝单元的装配槽。

13、再进一步的，在所述外壳还设置有用于调节所述滑动花盘在所述主轴套管位置的联动摆臂；

14、其中所述联动摆臂的一端铰接设置在所述摆臂支架上，其另一端与所述弹力驱动部分传动连接；

15、其中所述滑动花盘和所述联动摆臂通过球面轴承设置在所述主轴套管上。

16、再进一步的，所述弹力驱动部分包括两根通过导杆支座设置在所述外壳内的导向杆、套设在两个所述导向杆上并与所述联动摆臂传动连接的推力板、套设在所述导向杆上并位于所述导杆支座与所述推力板之间的压缩弹簧。

17、再进一步的，所述动作控制部分包括设置在所述车架上的双轴蜗杆电机、与所述双轴蜗杆电机动力输出轴传动连接的中心套管、与所述中心套管传动连接的丝杠套管、以及对所述丝杠套管进行轴向限位的分体螺母组件；所述丝杠套管的端部与所述推力板传动连接，以带动所述推力板在所述导向杆上滑动。

18、再进一步的，所述丝杠套管的内壁上开设有键槽，所述中心套管通过导向柱销限位设置在所述键槽内；

19、所述分体螺母组件包括母体和控制舵机；其中在所述母体上开设有便于所述丝杠套管通过的预制孔；在所述母体的内部设置有与所述丝杠套管的外螺纹适配的牙柱，所述牙柱通过所述控制舵机调节其相对于所述丝杠套管的位置，以实现对所述丝杠套管的限位调节。

20、再进一步的，所述分体螺母组件还包括设置在所述母体两侧的大牙柄和小牙柄；

21、其中在所述母体上开设有一安装在所述大牙柄的预制槽，所述控制舵机与舵机接头传动连接，所述舵机接头上转轴穿过所述母体上的装备孔与所述大牙柄固定连接，从而带动所述大牙柄的转动；

22、其中在所述母体内开设有连通所述预制孔的水平贯通孔，所述大牙柄的下端通过牙柄销轴铰接安装有可插入所述水平贯通孔的内侧牙柱；

23、在所述大牙柄的上端通过传动杆与所述小牙柄传动连接，在所述小牙柄的下端通过牙柄销轴铰接安装沿另一端可插入所述水平贯通孔的外侧牙柱。

24、再进一步的，所述控制舵机通过分体螺母螺栓组连接在所述底板和所述顶板之间。

25、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

26、本申请中可弹跳双轮平衡车利用所述可变形螺旋钢丝伞轮和软体车轮组成的复合体，可具有适应复杂地形能力和越障能力；小车在正常行走时螺旋钢丝伞轮嵌入软体车轮沟槽之中可正常滚动，螺旋钢丝伞轮打开后也可替代软体车轮驱动小车，钢丝伞轮瞬时触发打开时，可为小车提供向上和向前的弹跳动力，行进中实现一定高度的跳跃动作。小车的瞬时弹跳动力由弹簧储能装置提供，采用特殊结构的螺旋机构实现弹簧压缩蓄能和弹性势能的瞬间释放。

技术特征：

1.一种具有螺旋钢丝伞轮的可弹跳双轮平衡车，其特征在于：包括外壳、设置在所述外壳两端侧的复合车轮、设置在所述外壳内部的车架、以及设置在所述车架上并用于调控所述复合车轮的车轮动力部分、弹力驱动部分、动作控制部分、电源电控部分。

2.根据权利要求1所述的具有螺旋钢丝伞轮的可弹跳双轮平衡车，其特征在于：所述车架包括设置在所述外壳内部的底板和顶板；

3.根据权利要求2所述的具有螺旋钢丝伞轮的可弹跳双轮平衡车，其特征在于：所述车轮动力部分包括设置在所述底板上的电机、通过所述主轴支架设置在所述底板上的主轴套管；

4.根据权利要求3所述的具有螺旋钢丝伞轮的可弹跳双轮平衡车，其特征在于：所述复合车轮包括软体车轮和可变形螺旋钢丝伞轮；所述可变形螺旋钢丝伞轮包括套设于所述主轴套管上的固定花盘、滑动套设于所述主轴套管上的滑动花盘、铰接设置在所述固定花盘上的多个弹性钢丝单元、铰接连接所述滑动花盘与所述弹性钢丝单元的辐杆；

5.根据权利要求4所述的具有螺旋钢丝伞轮的可弹跳双轮平衡车，其特征在于：在所述外壳还设置有用于调节所述滑动花盘在所述主轴套管位置的联动摆臂；

6.根据权利要求5所述的具有螺旋钢丝伞轮的可弹跳双轮平衡车，其特征在于：所述弹力驱动部分包括两根通过导杆支座设置在所述外壳内的导向杆、套设在两个所述导向杆上并与所述联动摆臂传动连接的推力板、套设在所述导向杆上并位于所述导杆支座与所述推力板之间的压缩弹簧。

7.根据权利要求6所述的具有螺旋钢丝伞轮的可弹跳双轮平衡车，其特征在于：所述动作控制部分包括设置在所述车架上的双轴蜗杆电机、与所述双轴蜗杆电机动力输出轴传动连接的中心套管、与所述中心套管传动连接的丝杠套管、以及对所述丝杠套管进行轴向限位的分体螺母组件；所述丝杠套管的端部与所述推力板传动连接，以带动所述推力板在所述导向杆上滑动。

8.根据权利要求6所述的具有螺旋钢丝伞轮的可弹跳双轮平衡车，其特征在于：所述丝杠套管的内壁上开设有键槽，所述中心套管通过导向柱销限位设置在所述键槽内；

9.根据权利要求8所述的具有螺旋钢丝伞轮的可弹跳双轮平衡车，其特征在于：

10.根据权利要求8所述的具有螺旋钢丝伞轮的可弹跳双轮平衡车，其特征在于：所述控制舵机通过分体螺母螺栓组连接在所述底板和所述顶板之间。

技术总结
本发明公开了一种具有螺旋钢丝伞轮的可弹跳双轮平衡车，该小车的主要结构包括车架、复合车轮、车轮动力部分、弹力驱动部分、动作控制部分、摄像头组件及电源电控部分。该小车采用一种由可变形螺旋钢丝伞轮和软体车轮组成的复合车轮，在适应复杂地形能力和越障能力方面有一定有优势。小车正常行走时螺旋钢丝伞轮嵌入软体车轮沟槽之中可正常滚动，螺旋钢丝伞轮打开后也可替代软体车轮驱动小车，钢丝伞轮瞬时触发打开时，可为小车提供向上和向前的弹跳动力，行进中实现一定高度的跳跃动作。小车的瞬时弹跳动力由弹簧储能装置提供，采用特殊结构的螺旋机构实现弹簧压缩蓄能和弹性势能的瞬间释放。

技术研发人员：巩勇智,王世宇,李洋,宋晓文,姜广君
受保护的技术使用者：内蒙古工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1