变直径车轮及移动装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201922069203.7 (22)申请日 2019.11.26 (73)专利权人 河北工业职业技术学院 地址 050091 河北省石家庄市红旗大街626 号 (72)发明人 张鹏跃李建朝胡孟谦段志群 侯志奇 (74)专利代理机构 石家庄国为知识产权事务所 13120 代理人 祁静 (51)Int.Cl. B60B 19/04(2006.01) B62D 57/02(2006.01) G05D 1/02(2020.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用。

2、新型名称 变直径车轮及移动装置 (57)摘要 本实用新型提供了一种变直径车轮及移动 装置， 属于救援及探测设备技术领域， 变直径车 轮包括用于与动力机构连接的转动轴、 多个沿转 动轴的周向均匀分布的弧形轮片、 设置在转动轴 的周圈上用于驱动弧形轮片沿转动轴的径向运 动的伸缩杆组、 以及用于驱动伸缩杆组伸缩的驱 动单元。 移动装置包括任一项上述的变直径车 轮， 所述变直径车轮的数量为多个。 本实用新型 提供的变直径车轮及移动装置， 变直径车轮的直 径可以根据需要变大与缩小， 车轮在平整的路面 上行驶时， 轮辐收缩轮心降低， 车轮以圆形车轮 形态运动， 保证了车轮的灵活性、 高效性与平稳 性； 当。

3、车轮在松软的土壤中行驶或者遇到较大的 障碍物时， 轮辐展开， 车轮直径变大， 越障能力提 升。 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 CN 211390836 U 2020.09.01 CN 211390836 U 1.一种变直径车轮， 其特征在于， 包括用于与动力机构连接的转动轴、 多个沿所述转动 轴的周向均匀分布的弧形轮片、 设置在所述转动轴的周圈上用于驱动所述弧形轮片沿所述 转动轴的径向运动的伸缩杆组、 以及用于驱动所述伸缩杆组伸缩的驱动单元， 多个所述弧 形轮片均通过伸缩杆组安装到所述转动轴上、 且多个所述弧形轮片在所述伸缩杆组的作用 下随转动轴一同转动。 2.如权利要求1所述的变直径。

4、车轮， 其特征在于， 所述伸缩杆组包括一端铰接设置在所 述转动轴远离动力机构的端部上且另一端可滑动的连接在所述弧形轮片侧面的第一支撑 杆、 以及一端可滑动的连接在所述转动轴上且另一端铰接设置在所述弧形轮片侧面的第二 支撑杆， 所述第一支撑杆与第二支撑杆的相互交叉设置， 所述第一支撑杆与第二支撑杆在 交叉部相互铰接。 3.如权利要求2所述的变直径车轮， 其特征在于， 所述转动轴上套装有且随转动轴一同 转动的活动安装件， 所述第二支撑杆的端部均铰接设置在所述活动安装件的周圈上， 所述 活动安装件可沿所述转动轴的轴向滑动。 4.如权利要求2所述的变直径车轮， 其特征在于， 所述转动轴远离动力机构的端。

5、部上还 设置有用于安装所述第一支撑杆端部的固定安装件， 多个所述第一支撑杆的端部均铰接设 置在所述固定安装件的周圈。 5.如权利要求3所述的变直径车轮， 其特征在于， 所述活动安装件包括套装在所述转动 轴上且可沿所述转动轴的轴向滑动的滑动套、 固定设置在滑动套端部的用于安装所述第一 支撑杆端部的安装转盘、 以及可转动的套装在所述滑动套上且卡装在所述滑动套与所述安 装转盘之间的驱动连接套， 所述驱动单元的驱动端连接在所述驱动连接套上。 6.如权利要求5所述的变直径车轮， 其特征在于， 所述驱动连接套包括可转动的套装在 所述滑动套上转动套筒、 以及设置在所述转动套筒的外部圆周上用于连接所述驱动单元。

6、的 驱动端的连接杆。 7.如权利要求5所述的变直径车轮， 其特征在于， 所述安装转盘包括设置在所述滑动套 端部的转盘本体、 以及多个设置在所述转盘本体周圈的转盘连接座， 所述转盘连接座上设 置有用于安装所述第二支撑杆端部的凹槽。 8.如权利要求5所述的变直径车轮， 其特征在于， 所述滑动套包括可滑动设置在所述转 动轴上的套体、 设置在所述滑动套远离所述安装转盘一端的卡装凸起， 所述驱动连接套可 转动的卡装在所述卡装凸起与安装转盘之间。 9.如权利要求8所述的变直径车轮， 其特征在于， 所述转动轴安装所述滑动套的部位为 花键轴， 所述滑动套上设置有与花键轴相匹配的花键孔。 10.一种移动装置， 。

7、其特征在于： 包括如权利要求1至9任一项所述的变直径车轮， 所述 变直径车轮的数量为多个。 权利要求书 1/1 页 2 CN 211390836 U 2 变直径车轮及移动装置 技术领域 0001 本实用新型属于救援及探测设备技术领域， 更具体地说， 是涉及一种变直径车轮 及移动装置。 背景技术 0002 我国是一个自然灾害频发的国家， 台风、 地震、 洪水等灾害都会导致路面损坏， 给 救援工作带来困难。 其中救援机器人为救援而采取先进科学技术研制的机器人， 它的作用 是在灾后的废墟中代替救援人员寻找幸存者执行救援任务的机器人。 可代替救援人员前往 各种危险地区。 这种机器人配备了彩色摄像机， 。

8、热成像仪和通讯系统， 但是传统的救援机器 人多以轮式作为移动机构， 救援机器人采用轮式移动机构虽然运动效率高， 但是在轮式救 援机器的在遇到较大障碍时越障能力较差， 在救援时地形适应能力差不能及时提供救援。 实用新型内容 0003 本实用新型的目的在于提供一种变直径车轮及移动装置， 旨在解决现有的救援机 器人采用轮式移动机构翻越障碍能力差的问题。 0004 为实现上述目的， 本实用新型采用的技术方案是： 提供一种变直径车轮， 包括用于 与动力机构连接的转动轴、 多个沿所述转动轴的周向均匀分布的弧形轮片、 设置在所述转 动轴的周圈上用于驱动所述弧形轮片沿所述转动轴的径向运动的伸缩杆组、 以及用于。

9、驱动 所述伸缩杆组伸缩的驱动单元， 多个所述弧形轮片均通过伸缩杆组安装到所述转动轴上、 且多个所述弧形轮片均在所述伸缩杆组的作用下随所述转动轴一同转动。 0005 作为本申请另一实施例， 所述伸缩杆组包括一端铰接设置在所述转动轴远离动力 机构的端部上且另一端可滑动的连接在所述弧形轮片侧面的第一支撑杆、 以及一端可滑动 的连接在所述转动轴上且另一端铰接设置在所述弧形轮片侧面的第二支撑杆， 所述第一支 撑杆与第二支撑杆的相互交叉设置， 所述第一支撑杆与第二支撑杆在交叉部相互铰接。 0006 作为本申请另一实施例， 所述转动轴上套装有且随转动轴一同转动的活动安装 件， 所述第二支撑杆的端部均铰接设置。

10、在所述活动安装件的周圈上， 所述活动安装件可沿 所述转动轴的轴向滑动。 0007 作为本申请另一实施例， 所述转动轴远离动力机构的端部上还设置有用于安装所 述第一支撑杆端部的固定安装件， 多个所述第一支撑杆的端部均铰接设置在所述固定安装 件的周圈。 0008 作为本申请另一实施例， 所述活动安装件包括套装在所述转动轴上且可沿所述转 动轴的轴向滑动的滑动套、 固定设置在滑动套端部的用于安装所述第一支撑杆端部的安装 转盘、 以及可转动的套装在所述滑动套上且卡装在所述滑动套与所述安装转盘之间的驱动 连接套， 所述驱动单元的驱动端连接在所述驱动连接套上。 0009 作为本申请另一实施例， 所述驱动连接。

11、套包括可转动的套装在所述滑动套上转动 套筒、 以及设置在所述转动套筒的外部圆周上用于连接所述驱动单元的驱动端的连接杆。 说明书 1/5 页 3 CN 211390836 U 3 0010 作为本申请另一实施例， 所述安装转盘包括设置在所述滑动套端部的转盘本体、 以及多个设置在所述转盘本体周圈的转盘连接座， 所述转盘连接座上设置有用于安装所述 第二支撑杆端部的凹槽。 0011 作为本申请另一实施例， 所述滑动套包括可滑动设置在所述转动轴上的套体、 设 置在所述滑动套远离所述安装转盘一端的卡装凸起， 所述驱动连接套可转动的卡装在所述 卡装凸起与安装转盘之间。 0012 作为本申请另一实施例， 所述。

12、转动轴安装所述滑动套的部位为花键轴， 所述滑动 套上设置有与花键轴相匹配的花键孔。 0013 本实用新型提供的变直径车轮的有益效果在于： 与现有技术相比， 在转动轴的周 圈均匀的分布有多个弧形轮片， 并且在每个弧形轮片与转动轴之间均设置有伸缩杆组， 并 且伸缩杆组均通过驱动单元进行驱动， 本实用新型变直径车轮。 通过驱动单元驱动伸缩杆 组来驱动弧形轮片沿转动轴的径向运动， 从而实现车轮直径的变大与缩小， 车轮在平整的 路面上行驶时， 轮辐收缩轮心降低， 车轮以圆形车轮形态运动， 保证了车轮的灵活性、 高效 性与平稳性； 当车轮在松软的土壤中行驶或者遇到较大的障碍物时， 轮辐展开， 车轮直径变 。

13、大， 越障能力提升， 保证救援机器人的通过性。 0014 本实用新型还提供了一种移动装置， 包括任一项上述的变直径车轮， 所述变直径 车轮的数量为多个。 0015 本实用新型提供的移动装置的有益效果在于： 与现有技术相比， 通过将上述的变 直径车轮分别安装在车体的两侧， 本实用新型移动装置， 变直径车轮的直径可以根据需要 变大与缩小， 车轮在平整的路面上行驶时， 轮辐收缩轮心降低， 车轮以圆形车轮形态运动， 保证了车轮的灵活性、 高效性与平稳性； 当车轮在松软的土壤中行驶或者遇到较大的障碍 物时， 轮辐展开， 车轮直径变大， 越障能力提升， 保证救援机器人的通过性。 附图说明 0016 为了更。

14、清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案， 下面将对实施例或现有技术 描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本实用新 型的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根 据这些附图获得其他的附图。 0017 图1为本实用新型实施例提供的变直径车轮结构示意图一； 0018 图2为本实用新型实施例提供的变直径车轮结构示意图二； 0019 图3为本实用新型实施例所采用的伸缩杆组的结构示意图； 0020 图4为本实用新型实施例所采用的活动安装件的结构示意图； 0021 图5为本实用新型实施例所采用的安装转盘的结构示意图； 0022 。

15、图6为本实用新型实施例所采用的滑动套的结构示意图。 0023 图中： 1、 转动轴； 2、 弧形轮片； 3、 伸缩杆组； 31、 第一支撑杆； 32、 第二支撑杆； 4、 活 动安装件； 41、 滑动套； 411、 套体； 412、 卡装凸起； 413、 花键孔； 42、 安装转盘； 421、 转盘连接 座； 422、 转盘本体； 43、 驱动连接套； 431、 转动套筒； 432、 连接杆； 5、 固定安装件； 6、 驱动单 元。 说明书 2/5 页 4 CN 211390836 U 4 具体实施方式 0024 为了使本实用新型所要解决的技术问题、 技术方案及有益效果更加清楚明白， 以 下结。

16、合附图及实施例， 对本实用新型进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实 施例仅仅用以解释本实用新型， 并不用于限定本实用新型。 0025 请一并参阅图1及图2， 现对本实用新型提供的变直径车轮进行说明。 变直径车轮， 包括用于与动力机构连接的转动轴1、 多个沿转动轴1的周向均匀分布的弧形轮片2、 设置在 转动轴1的周圈上用于驱动弧形轮片2沿转动轴1的径向运动的伸缩杆组3、 以及用于驱动伸 缩杆组3伸缩的驱动单元6， 多个弧形轮片2均通过伸缩杆组3安装到转动轴1上、 且多个弧形 轮片2在伸缩杆组3的作用下随转动轴1一同转动。 在伸缩杆组3处于收缩状态时， 弧形轮片2 组成完整的轮状，。

17、 使车轮行走的更快速平稳。 0026 本实施例提供的变直径车轮， 与现有技术相比， 在转动轴1的周圈均匀的分布有多 个弧形轮片2， 并且在每个弧形轮片2与转动轴1之间均设置有伸缩杆组3， 并且伸缩杆组3均 通过驱动单元6进行驱动， 本实用新型变直径车轮。 通过驱动单元6驱动伸缩杆组3来驱动弧 形轮片2沿转动轴1的径向运动， 从而实现车轮直径的变大与缩小， 车轮在平整的路面上行 驶时， 轮辐收缩轮心降低， 车轮以圆形车轮形态运动， 保证了车轮的灵活性、 高效性与平稳 性； 当车轮在松软的土壤中行驶或者遇到较大的障碍物时， 轮辐展开， 车轮直径变大， 越障 能力提升， 保证救援机器人的通过性， 使。

18、救援或探测机器人的使用更方便。 0027 作为本实用新型提供的变直径车轮的一种具体实施方式， 请一并参阅图3， 伸缩杆 组3包括一端铰接设置在转动轴1远离动力机构的端部上且另一端可滑动的连接在弧形轮 片2侧面的第一支撑杆31、 以及一端可滑动的连接在转动轴1上且另一端铰接设置在弧形轮 片2侧面的第二支撑杆32， 第一支撑杆31与第二支撑杆32的相互交叉设置， 第一支撑杆31与 第二支撑杆32在交叉部相互铰接。 通过设置两相互交叉且在交叉部位铰接的第一支撑杆31 与第二支撑杆32， 弧形轮片2的侧面还设置有滑动槽， 第一支撑杆31的端部可滑动的设置在 滑动槽中。 在需要对弧形轮片2与转动轴1之间。

19、的距离进行调整时， 只需要通过驱动单元6推 动或者拉动第二支撑杆32靠近转动轴1的一端， 使第二支撑杆32靠近转动轴1的一端沿转动 轴1的轴向滑动， 即可实现伸缩杆组3在沿转动轴1径向上高度的变化， 实现对弧形轮片2与 转动轴1之间的距离的调整， 结构简单调节方便快捷。 0028 本实施例中， 第一支撑杆31与第二支撑杆32均只能在第一支撑杆31与第二支撑杆 32组成的平面内相对于转动杆或弧形轮片2进行转动， 即第一支撑杆31与第二支撑杆32只 能在转动轴1的轴向与径向组成的平面内转动， 防止本变直径车轮在转动过程中， 伸缩杆组 3发生沿绕转动轴1轴向的偏转。 0029 作为本实用新型提供的变。

20、直径车轮的一种具体实施方式， 请参阅图1及图3， 转动 轴1上套装有且随转动轴1一同转动的活动安装件4， 第二支撑杆32的端部均铰接设置在活 动安装件4的周圈上， 活动安装件4可沿转动轴1的轴向滑动。 活动安装件4的设置， 使多个伸 缩杆组3在调整时可以保持同步调整， 使变直径车轮的周圈上多个弧形轮片2与转动轴1的 位置均始终保持一致， 防止由于某个弧形轮片2凸出导致车轮行走困难。 0030 作为本实用新型提供的变直径车轮的一种具体实施方式， 请参阅图1至图3， 弧形 轮片2包括弧形支撑片、 以及设置在所述弧形支撑片外侧的弹性层， 弧形支撑片为金属材质 制件， 优选的可以选择铝合金材质， 使整。

21、个轮体的重量更小更加轻便。 弹性层可以选择橡胶 说明书 3/5 页 5 CN 211390836 U 5 材质制件， 并且弹性层的外部还设置有防滑纹， 增大了弧形轮片2与底面之间的摩擦力。 0031 作为本实用新型提供的变直径车轮的一种具体实施方式， 请参阅图2及图3， 转动 轴1远离动力机构的端部上还设置有用于安装第一支撑杆31端部的固定安装件5， 多个第一 支撑杆31的端部均铰接设置在固定安装件5的周圈。 固定安装件5的设置使第一支撑杆31端 部的安装更加方便。 并且固定安装件5的周圈上设置有多个与第一支撑杆31位置相匹配的 容纳凹槽， 第一支撑杆31的端部铰接设置在容纳凹槽内， 并且容纳。

22、凹槽均沿转动轴1的轴向 设置。 在第一支撑杆31安装时， 第一支撑杆31的两侧均抵靠在容纳凹槽的两个侧壁上， 使第 一支撑杆31支撑在第一支撑杆31与第二支撑杆32组成的平面内相对于转动杆或弧形轮片2 进行转动。 0032 作为本实用新型提供的变直径车轮的一种具体实施方式， 请参阅图3及图4， 活动 安装件4包括套装在转动轴1上且可沿转动轴1的轴向滑动的滑动套41、 固定设置在滑动套 41端部的用于安装第一支撑杆31端部的安装转盘42、 以及可转动的套装在滑动套41上且卡 装在滑动套41与安装转盘42之间的驱动连接套43， 驱动单元6的驱动端连接在驱动连接套 43上。 安装转盘42与滑动套41。

23、均套装在转动轴1的外部， 通过将第二支撑杆32靠近转动轴1 的端部铰接设置在安装转盘42的周圈上， 然后将安装转盘42固定到滑动套41的端部， 在滑 动套41的外部还设置有用于将驱动单元6与滑动套41连接的驱动连接套43， 通过驱动单元6 推动或拉动滑动套41沿转动轴1的轴向滑动， 实现伸缩杆组3在沿转动轴1径向上高度的调 整。 活动安装件4采用此种结构， 结构简单并且也使活动安装件4各个部件的安装更加方便。 0033 作为本实用新型提供的变直径车轮的一种具体实施方式， 请参阅图4， 驱动连接套 43包括可转动的套装在滑动套41上转动套筒431、 以及设置在转动套筒431的外部圆周上用 于连接。

24、驱动单元6的驱动端的连接杆432。 驱动单元6的驱动端与连接杆432远离转动套筒 431的一端铰接， 转动套筒431可转动的卡装在滑动套41的卡装凸起412与安装转盘42之间， 并且转动套筒431的两个端面上还设置有石墨点， 使转动套筒431的两个端面与卡装凸起 412以及安装转盘42之间的摩擦力更小。 驱动连接套43采用此种结构使驱动单元6可以推动 滑动套41滑动的同时， 驱动连接套43还可以与套滑动之间相对转动， 不影响车轮的转动及 行走。 0034 本实施例中， 驱动单元6可采用电动推杆， 电动推杆的型号可以采用龙翔BXTL150， 电动推杆的活动端连接在驱动连接套43上， 用于驱动滑动。

25、套41、 驱动连接套43以及安装转 盘42沿转动轴1的轴向滑动， 驱动单元6采用电动推杆使滑动套41可以匀速的滑动， 也使车 轮直径的调整更加平稳。 0035 作为本实用新型提供的变直径车轮的一种具体实施方式， 请参阅图4及图5， 安装 转盘42包括设置在滑动套41端部的转盘本体422、 以及多个设置在转盘本体422周圈的转盘 连接座421， 转盘连接座421上设置有用于安装第二支撑杆32端部的容纳凹槽。 转盘连接座 421与转盘本体422采用分体结构， 多个转盘连接座421均通过螺钉固定到转盘本体422的周 圈上， 转盘连接座421由合金钢制造， 转盘本体422由铝合金制造， 这样设计既可以。

26、保证结构 强度， 又可以减轻重量， 降低加工制造难度。 0036 在本实施例中， 容纳凹槽均沿转动轴1的轴向设置。 在第二支撑杆32安装时， 第二 支撑杆32的两侧均抵靠在容纳凹槽的两个侧壁上， 使第二支撑杆32支撑在第一支撑杆31与 第二支撑杆32组成的平面内相对于转动杆或弧形轮片2进行转动。 使弧形轮片2的安装更加 说明书 4/5 页 6 CN 211390836 U 6 牢固。 0037 作为本实用新型提供的变直径车轮的一种具体实施方式， 请参阅图4至图6， 滑动 套41包括可滑动设置在转动轴1上的套体411、 设置在滑动套41远离安装转盘42一端的卡装 凸起412， 驱动连接套43可转。

27、动的卡装在卡装凸起412与安装转盘42之间。 滑动套41采用此 种结构， 可以将转动套筒431卡装在卡装凸起412与安装转盘42之间， 结构简单安装方便， 使 转动套筒431的安装以及使用更加方便。 0038 在本实施例中， 滑动套41采用铜合金制造， 滑动套41的圆周上均匀的设置有石墨 点， 石墨棒为固体润滑材料， 可对滑动套41进行润滑， 减小转动套筒431转动过程中的摩擦 阻力， 同时铜合金自身也有耐磨和润滑作用。 0039 作为本实用新型提供的变直径车轮的一种具体实施方式， 请参阅图3， 转动轴1安 装滑动套41的部位为花键轴， 滑动套41上设置有与花键轴相匹配的花键孔413。 花键轴。

28、与花 键孔413的设置， 可以使滑动套41在沿转动轴1的轴向滑动的同时还可以随转动轴1一同转 动， 滑动套41和花键轴通过花键连接， 可通过润滑油进行液体润滑， 减小之间的运动阻力。 0040 本实用新型还提供一种移动装置， 移动装置包括任意一项上述的变直径车轮， 变 直径车轮的数量为多个。 与现有技术相比， 通过将上述的变直径车轮分别安装在车体的两 侧， 本实用新型移动装置， 变直径车轮的直径可以根据需要变大与缩小， 车轮在平整的路面 上行驶时， 轮辐收缩轮心降低， 车轮以圆形车轮形态运动， 保证了车轮的灵活性、 高效性与 平稳性； 当车轮在松软的土壤中行驶或者遇到较大的障碍物时， 轮辐展开。

29、， 车轮直径变大， 越障能力提升， 保证救援机器人的通过性， 使移动装置的使用更方便。 0041 以上仅为本实用新型的较佳实施例而已， 并不用以限制本实用新型， 凡在本实用 新型的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本实用新型的保 护范围之内。 说明书 5/5 页 7 CN 211390836 U 7 图1 说明书附图 1/5 页 8 CN 211390836 U 8 图2 说明书附图 2/5 页 9 CN 211390836 U 9 图3 说明书附图 3/5 页 10 CN 211390836 U 10 图4 说明书附图 4/5 页 11 CN 211390836 U 11 图5 图6 说明书附图 5/5 页 12 CN 211390836 U 12 。