一种直径可变的轮式煤矿救援机器人移动机构

摘要

本发明公开了一种直径可变的轮式煤矿救援机器人移动机构，涉及到机器人附件技术领域，包括移动平台，所述移动平台上设置有四个直径可变轮，四个所述直径可变轮呈矩形分布；所述直径可变轮包括水弹轮结构蒙皮与轮辐机构，所述轮辐机构位于水弹轮结构蒙皮内侧并与移动平台传动连接，所述轮辐机构对直径可变轮进行支撑，同时带动直径可变轮发生形变。本发明不但具备轮式移动系统行走机构的结构简单，对传动系统的要求也不高，行进速度快、制作简单、控制方便等优势的基础上，而且很大程度的改善了轮式移动机器人的越障性能，在遇到障碍地形时，通过改变车轮直径来提高其对非结构化复杂地形的适应能力。

说明书

技术领域

本发明涉及机器人附件技术领域，特别涉及一种直径可变的轮式煤矿救援机器人移动机构。

背景技术

煤炭作为我国重要的能源，受作业环境的影响和制约，其开采过程不仅复杂而且危险，煤矿事故成为煤矿安全开采的巨大阻碍，在煤矿事故发生后，救灾人员需要进入井下事故现场进行搜救，由于煤矿事故发生后井下环境的危险性和复杂性，救援人员的安全将会受到极大的威胁，为了在煤矿安全事故发生时，能够尽快开展安全科学有效的救援，减少事故对救援人员的二次伤害，研制一款适合煤矿安全事故发生后的恶劣的井下环境的煤矿救援机器人是十分必要的。

目前的煤矿救援机器人所选用的运动形式主要包括：轮式结构、履带式结构、仿生式以及轮腿复合式等，救援机器人所要面临的一个重要考验就是机器人对地面的适应能力和越障能力，为了满足机器人的这种要求，当前解决方法大多是通过改变机器人运动系统，如采用多节履带结构，或者改变行走机构与机器人本体结构的连接方式，如轮腿复合式机器人等方法来提高机器人的越障能力。

轮式移动系统行走机构的结构简单，对传动系统的要求也不高，行进速度快、制作简单且控制方便，在移动机器人领域对于不太复杂的地形来说具有很大的优势，但由于自身结构几何条件的限制以及与地面接触面积比较小，导致轮式移动机器人的越障能力受到限制，对复杂地面的适应能力稍显不足，且在光滑地形下容易出现打滑的问题，简单的轮式结构移动系统不能满足事故后井下复杂的非结构化地形。

因此，发明一种直径可变的轮式煤矿救援机器人移动机构来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直径可变的轮式煤矿救援机器人移动机构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种直径可变的轮式煤矿救援机器人移动机构，包括移动平台，所述移动平台上设置有四个直径可变轮，四个所述直径可变轮呈矩形分布；

所述直径可变轮包括水弹轮结构蒙皮与轮辐机构，所述轮辐机构位于水弹轮结构蒙皮内侧并与移动平台传动连接，所述轮辐机构对直径可变轮进行支撑，同时带动直径可变轮发生形变。

优选的，所述移动平台包括下壳体、上壳体和端盖，所述上壳体固定设置于下壳体顶部，所述端盖固定设置于上壳体顶部。

优选的，所述轮辐机构包括旋转轴、外轮毂、内轮毂和轮杆，所述旋转轴贯穿下壳体外壁并延伸至下壳体内部，同时旋转轴与下壳体滑动连接，所述外轮毂固定套接设置于旋转轴外侧，所述内轮毂滑动套接设置于旋转轴外侧，所述轮杆设置有多个，多个所述内轮毂分别通过销轴均匀活动设置于外轮毂与内轮毂外侧，且相邻的位于外轮毂外侧的轮杆与位于内轮毂外侧的轮杆通过合页活动连接。

优选的，所述下壳体内部设置有四组传动机构与两个绞盘，任意一组传动机构均包括第一锥齿轮与第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，所述第一锥齿轮滑动套接设置于旋转轴外侧，所述下壳体内部还固定设置有四个驱动电机，四个所述驱动电机的输出轴分别与四个第二锥齿轮固定连接，两个所述绞盘分别与四个旋转轴传动连接。

优选的，所述第一锥齿轮内侧固定设置有滑块，所述旋转轴外侧开设有滑槽，所述滑块位于滑槽内部，且滑块与滑槽滑动连接。

本发明的技术效果和优点：

本发明通过设置有直径可变轮，以便于利用轮辐机构对水弹轮结构蒙皮进行支撑，进而在行进过程中可以改变水弹轮结构蒙皮的直径，从而适应不同的地形，改善现有轮式移动机器人越障能力不高、对复杂地面的适应能力不足的缺点，本发明不但具备轮式移动系统行走机构的结构简单，对传动系统的要求也不高，行进速度快、制作简单、控制方便等优势的基础上，而且很大程度的改善了轮式移动机器人的越障性能，在遇到障碍地形时，通过改变车轮直径来提高其对非结构化复杂地形的适应能力。

附图说明

图1为本发明的整体正视结构示意图。

图2为本发明的直径可变轮变形前侧视结构示意图。

图3为本发明的直径可变轮变形后侧视结构示意图。

图4为本发明的轮辐机构侧视结构示意图。

图5为本发明的外轮毂正视结构示意图。

图6为本发明的轮杆正视结构示意图。

图7为本发明的下壳体俯视剖面结构示意图。

图中：1、移动平台；11、下壳体；111、第一锥齿轮；112、第二锥齿轮；113、绞盘；12、上壳体；13、端盖；2、直径可变轮；21、水弹轮结构蒙皮；3、轮辐机构；31、旋转轴；32、外轮毂；33、内轮毂；34、轮杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-7所示的一种直径可变的轮式煤矿救援机器人移动机构，包括移动平台1，移动平台1上设置有四个直径可变轮2，四个直径可变轮2呈矩形分布，直径可变轮2包括水弹轮结构蒙皮21与轮辐机构3，轮辐机构3位于水弹轮结构蒙皮21内侧并与移动平台1传动连接，轮辐机构3对直径可变轮2进行支撑，同时带动直径可变轮2发生形变。

如图2所示，移动平台1包括下壳体11、上壳体12和端盖13。

更为具体的，上壳体12固定设置于下壳体11顶部，端盖13固定设置于上壳体12顶部，上壳体12用于安装对驱动电机进行供电的蓄电池。

如图3所示，轮辐机构3包括旋转轴31、外轮毂32、内轮毂33和轮杆34。

更为具体的，旋转轴31贯穿下壳体11外壁并延伸至下壳体11内部，同时旋转轴31与下壳体11滑动连接，外轮毂32固定套接设置于旋转轴31外侧，内轮毂33滑动套接设置于旋转轴31外侧，轮杆34设置有多个，多个内轮毂33分别通过销轴均匀活动设置于外轮毂32与内轮毂33外侧，且相邻的位于外轮毂32外侧的轮杆34与位于内轮毂33外侧的轮杆34通过合页活动连接，以便于当地面出现台阶或沟壑时，绞盘113对旋转轴31进行拉动，进而使得旋转轴31对外轮毂32进行拉动，此时外轮毂32与内轮毂33之间距离变短，外轮毂32外侧的轮杆34与内轮毂33外侧的轮杆34向外扩张，进而对水弹轮结构蒙皮21进行支撑，进而水弹轮结构蒙皮21内径变大。

如图3所示，下壳体11内部设置有四组传动机构与两个绞盘113，任意一组传动机构均包括第一锥齿轮111与第二锥齿轮112，第一锥齿轮111与第二锥齿轮112啮合，第一锥齿轮111滑动套接设置于旋转轴31外侧，下壳体11内部还固定设置有四个驱动电机，四个驱动电机的输出轴分别与四个第二锥齿轮112固定连接，两个绞盘113分别与四个旋转轴31传动连接，以便于驱动电机带动第二锥齿轮112旋转，此时第二锥齿轮112通过第一锥齿轮111带动旋转轴31旋转，进而使得旋转轴31通过轮辐机构3整体带动水弹轮结构蒙皮21旋转，此时本装置开始行进。

同时，第一锥齿轮111内侧固定设置有滑块，旋转轴31外侧开设有滑槽，滑块位于滑槽内部，且滑块与滑槽滑动连接，以便于在第一锥齿轮111可以带动旋转轴31旋转的同时，旋转轴31可以在第一锥齿轮111内侧滑动，进而使得绞盘113可以对旋转轴31进行拉动。

本发明工作原理：

实际使用过程中，安装于上壳体12内部的蓄电池对驱动电机进行供电，进而使驱动电机带动第二锥齿轮112旋转，此时第二锥齿轮112通过第一锥齿轮111带动旋转轴31旋转，进而使得旋转轴31通过轮辐机构3整体带动水弹轮结构蒙皮21旋转，此时本装置开始行进；

当地面出现台阶或沟壑时，绞盘113对旋转轴31进行拉动，进而使得旋转轴31对外轮毂32进行拉动，此时外轮毂32与内轮毂33之间距离变短，外轮毂32外侧的轮杆34与内轮毂33外侧的轮杆34向外扩张，进而对水弹轮结构蒙皮21进行支撑，进而水弹轮结构蒙皮21内径变大，从而在驱动电机的带动下继续旋转，进而避免行进过程中直径可变轮2落入沟壑中，同时使直径可变轮2更容易攀爬上台阶。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。