本實用新型屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及移動機器人，具體涉及一種水陸兩棲車輪可變直徑移動平臺。

背景技術(shù)：

輪式移動平臺，由于其控制簡單、穩(wěn)定性好、能耗低，而在人們的日常生活中和其他領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。然而,輪式移動機構(gòu)一般更適用于相對平坦的地面，當(dāng)遇到松軟地形時或者溝壑較大的地形時，受到車輪直徑的限制，其越障行駛能力一般。同時，在移動平臺運送過程中，由于空間限制不能將輪式移動平臺的車輪直徑設(shè)計的很大，故設(shè)計一種車輪可變直徑的移動平臺具有較大的現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)的輪式移動平臺只能在陸地上行駛，但遇到湖泊、河流時，只能繞道而行，降低了移動平臺工作效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水陸兩棲車輪可變直徑移動平臺，可水陸兩棲作業(yè)，增加了移動平臺移動范圍，后期可根據(jù)執(zhí)行任務(wù)的不同搭載不同的功能模塊；采用可變直徑車輪機構(gòu)驅(qū)動，能夠靈活改變車輪直徑，增加移動平臺的越障能力?？勺冎睆杰囕啓C構(gòu)采用單電機實現(xiàn)變直徑和自身驅(qū)動，增加了移動平臺的越障能力，降低了移動平臺的質(zhì)量，提高了移動平臺的經(jīng)濟性；內(nèi)部密封設(shè)計，外部全部采用純機械實現(xiàn)運動功能，增加了移動平臺的可靠性和適應(yīng)性。

本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

本實用新型由車體組件和可變直徑車輪機構(gòu)組成；所述的車體組件兩側(cè)各設(shè)置兩個可變直徑車輪機構(gòu)，前、后位置處的可變直徑車輪機構(gòu)關(guān)于車體組件對中設(shè)置，兩側(cè)的可變直徑車輪機構(gòu)關(guān)于車體組件對中設(shè)置。所述的車體組件包括車體箱、電機座、電機、齒輪一、電磁離合器座和車體箱上端蓋；車體箱內(nèi)固接四個機電座，電機座內(nèi)安裝電機，電機的伸出軸上固接齒輪一；兩個電磁離合器座一前一后固接在車體箱上；車體箱頂部可拆卸連接車體箱上端蓋。

所述的可變直徑車輪機構(gòu)包括車輪、軸承座、軸承一、外軸、內(nèi)軸、軸承二、齒輪二和電磁離合器。所述的車輪包括雙聯(lián)凸輪、帶槳輪緣推桿組件、輪轂和彈簧；所述的外軸通過兩個軸承一支承于軸承座上；軸承座固接于車體箱上；所述外軸的一端與輪轂固接，另一端與齒輪二固接；內(nèi)軸通過軸承二支承于外軸內(nèi)；內(nèi)軸的一端與雙聯(lián)凸輪固接，另一端與電磁離合器的一端固接；雙聯(lián)凸輪設(shè)置在輪轂內(nèi)；所述的雙聯(lián)凸輪包括內(nèi)端面固定在一起的兩個凸輪；凸輪設(shè)有n個呈半圓弧形的凸形接觸面，n≥4，相鄰?fù)剐谓佑|面間通過凹形過渡弧面連接；沿凸輪周向方向上，一個凸輪的凸形接觸面頂部與另一個凸輪的凹形過渡弧面底部位置對應(yīng)；凸形接觸面的頂部和凹形過渡弧面的底部均開設(shè)鎖定孔；同一凸輪的鎖定孔中心軸位于同一平面，且相鄰鎖定孔中心軸軸交角均為180°/n；不同凸輪的鎖定孔中心軸沿凸輪軸向間距為L，L≥30mm；所述的輪轂開設(shè)有兩個限位孔組；限位孔組包括沿周向均布的n個限位孔；不同限位孔組的限位孔中心軸沿輪轂軸向間距L，不同限位孔組的相鄰兩個限位孔中心軸軸交角均為180°/n；所述的帶槳輪緣推桿組件包括投影呈平行四邊形的弧形輪緣板、槳板和推桿；所述的槳板固定在弧形輪緣板內(nèi)弧面，推桿的外端固定在槳板上；2n個帶槳輪緣推桿組件沿周向布置，每個帶槳輪緣推桿組件的推桿套入輪轂的一個限位孔內(nèi)；推桿內(nèi)端端面為半球面，與雙聯(lián)凸輪構(gòu)成凸輪副；所述的推桿上套有彈簧，彈簧的一端與推桿內(nèi)端的凸緣接觸，另一端與輪轂內(nèi)側(cè)面接觸。車體組件的每個電磁離合器座兩側(cè)與對應(yīng)兩個可變直徑車輪機構(gòu)的電磁離合器另一端固接。四個可變直徑車輪機構(gòu)的齒輪二與車體組件的四個齒輪一分別構(gòu)成齒輪副。

所述的兩個軸承一通過軸套實現(xiàn)軸向定位。

所述的軸承二通過外軸軸肩軸向定位。

所述槳板的長度方向沿弧形輪緣板的周向布置。

本實用新型的有益效果：

1、本實用新型采用可變直徑車輪機構(gòu)，在越障中可靈活地改變車輪直徑，增加越障能力，兼?zhèn)滠嚺c船的特性，既能適非規(guī)則地形，又能適應(yīng)復(fù)雜的水環(huán)境，具有廣闊應(yīng)用前景。

2、本實用新型的可變直徑車輪機構(gòu)，其行駛、車輪直徑改變僅使用一個電機，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，經(jīng)濟性好；

3、本實用新型內(nèi)部密封設(shè)計，外部全部采用純機械實現(xiàn)運動功能，增加了移動平臺的可靠性和適應(yīng)性。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)立體圖；

圖2為本實用新型的車體組件結(jié)構(gòu)立體圖；

圖3為本實用新型中可變直徑車輪機構(gòu)的各個零件結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本實用新型的可變直徑車輪機構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖5為本實用新型的可變直徑車輪機構(gòu)折展過程示意圖；

圖6為本實用新型的可變直徑車輪機構(gòu)折疊狀態(tài)示意圖；

圖7為本實用新型的帶槳輪緣推桿組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實用新型的雙聯(lián)凸輪結(jié)構(gòu)立體圖；

圖9為本實用新型在陸地行駛示意圖；

圖10為本實用新型在水面行駛示意圖。

圖中：1、車體組件，2、可變直徑車輪機構(gòu)；1-1、車體箱，1-2、電機座，1-3、電機，1-4、齒輪一，1-5、電磁離合器座，1-6、車體箱上端蓋；2-1、軸承座，2-2、軸承一，2-3、軸套，2-4、外軸，2-5、內(nèi)軸，2-6、軸承二，2-7、齒輪二，2-8、電磁離合器，2-9、雙聯(lián)凸輪,2-10、帶槳輪緣推桿組件，2-11、輪轂，2-12、彈簧。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，水陸兩棲車輪可變直徑移動平臺，由車體組件1和可變直徑車輪機構(gòu)2組成；車體組件1兩側(cè)各設(shè)置兩個可變直徑車輪機構(gòu)2，前、后位置處的可變直徑車輪機構(gòu)2關(guān)于車體組件1對中設(shè)置，兩側(cè)的可變直徑車輪機構(gòu)2關(guān)于車體組件1對中設(shè)置。如圖2所示，車體組件1包括車體箱1-1、電機座1-2、電機1-3、齒輪一1-4、電磁離合器座1-5和車體箱上端蓋1-6；車體箱1-1內(nèi)固接四個機電座1-2，電機座1-2內(nèi)安裝電機1-3，電機的伸出軸上固接齒輪一1-4；兩個電磁離合器座1-5一前一后固接在車體箱1-1上；車體箱1-1頂部可拆卸連接(螺栓連接)車體箱上端蓋1-6。

如圖3所示，可變直徑車輪機構(gòu)2包括車輪、軸承座2-1、軸承一2-2、軸套2-3、外軸2-4、內(nèi)軸2-5、軸承二2-6、齒輪二2-7和電磁離合器2-8。車輪包括雙聯(lián)凸輪2-9、帶槳輪緣推桿組件2-10、輪轂2-11和彈簧2-12；外軸2-4通過兩個軸承一2-2支承于軸承座2-1上；軸承座2-1固接于車體箱1-1上；兩個軸承一2-2通過軸套2-3實現(xiàn)軸向定位；外軸2-4一端與輪轂2-11固接，另一端與齒輪二2-7固接；內(nèi)軸2-5通過軸承二2-6支承于外軸2-4內(nèi)，軸承二2-6通過外軸2-4軸肩軸向定位；內(nèi)軸2-5的一端與雙聯(lián)凸輪2-9固接，另一端與電磁離合器2-8的一端固接；雙聯(lián)凸輪2-9設(shè)置在輪轂2-11內(nèi)；如圖8所示，雙聯(lián)凸輪2-9包括內(nèi)端面固定在一起的兩個凸輪；凸輪設(shè)有四個呈半圓弧形的凸形接觸面，相鄰?fù)剐谓佑|面間通過凹形過渡弧面連接；沿凸輪周向方向上，一個凸輪的凸形接觸面頂部與另一個凸輪的凹形過渡弧面底部位置對應(yīng)；凸形接觸面的頂部和凹形過渡弧面的底部均開設(shè)鎖定孔；同一凸輪的鎖定孔中心軸位于同一平面，且相鄰鎖定孔中心軸軸交角均為45°；不同凸輪的鎖定孔中心軸沿凸輪軸向間距為L，L≥30mm；輪轂2-11開設(shè)有兩個限位孔組；限位孔組包括沿周向均布的四個限位孔；不同限位孔組的限位孔中心軸沿輪轂軸向間距L，不同限位孔組的相鄰兩個限位孔中心軸軸交角均為45°；如圖7所示，帶槳輪緣推桿組件2-10包括投影呈平行四邊形的弧形輪緣板、槳板和推桿；槳板固定在弧形輪緣板內(nèi)弧面，且槳板長度方向沿弧形輪緣板的周向布置；推桿的外端固定在槳板上；如圖3、4、5、6和7所示，八個帶槳輪緣推桿組件2-10沿周向布置，每個帶槳輪緣推桿組件2-10的推桿套入輪轂2-11的一個限位孔內(nèi)；推桿內(nèi)端端面為半球面，與雙聯(lián)凸輪2-9構(gòu)成凸輪副；推桿上套有彈簧2-12，彈簧2-12的一端與推桿內(nèi)端的凸緣接觸，另一端與輪轂2-11內(nèi)側(cè)面接觸。

車體組件1的每個電磁離合器座1-5兩側(cè)與對應(yīng)兩個可變直徑車輪機構(gòu)2的電磁離合器2-8另一端固接。四個可變直徑車輪機構(gòu)2的齒輪二2-7與車體組件1的四個齒輪一1-4分別構(gòu)成齒輪副。

該水陸兩棲車輪可變直徑移動平臺的工作原理是：

如圖3、圖4和圖5所示，當(dāng)可變直徑車輪機構(gòu)2處于展開狀態(tài)時，帶槳輪緣推桿組件2-10的推桿內(nèi)端嵌入雙聯(lián)凸輪2-9的凸形接觸面頂部的鎖定孔內(nèi)，彈簧2-12壓緊使可變直徑車輪機構(gòu)保持展開狀態(tài)。電磁離合器2-8斷電，電磁離合器兩端分離，電機1-3的動力通過齒輪一、齒輪二和外軸，最終驅(qū)動輪轂2-11轉(zhuǎn)動，進(jìn)而驅(qū)動雙聯(lián)凸輪2-9、輪轂2-11和帶槳輪緣推桿組件2-10一同轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)可變直徑車輪機構(gòu)2的整體轉(zhuǎn)動。

如圖4和圖5所示，可變直徑車輪機構(gòu)2在折展過程中，電磁離合器2-8處于通電狀態(tài)，電磁離合器兩端閉合。此過程中，雙聯(lián)凸輪2-9相對車體箱1-1靜止，輪轂2-11轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使帶槳輪緣推桿組件2-10實現(xiàn)復(fù)合運動，實現(xiàn)可變直徑車輪機構(gòu)2折展功能。帶槳輪緣推桿組件2-10的復(fù)合運動為轉(zhuǎn)動和凸輪副運動；凸輪副運動中，帶槳輪緣推桿組件2-10的推桿內(nèi)端在周向力作用下從鎖定孔內(nèi)滑出，實現(xiàn)解鎖。

如圖3和圖6所示，當(dāng)可變直徑車輪機構(gòu)2處于折疊狀態(tài)時，帶槳輪緣推桿組件2-10的推桿內(nèi)端嵌入雙聯(lián)凸輪2-9的凹形過渡弧面底部的鎖定孔內(nèi)，彈簧2-12壓緊使可變直徑車輪機構(gòu)保持折疊狀態(tài)。電磁離合器2-8斷電，離合器兩端分離，電機1-3的動力通過齒輪一、齒輪二和外軸，最終驅(qū)動輪轂2-11轉(zhuǎn)動，進(jìn)而驅(qū)動雙聯(lián)凸輪2-9、輪轂2-11和帶槳輪緣推桿組件2-10一同轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)可變直徑車輪機構(gòu)2的整體轉(zhuǎn)動。

如圖9所示，在陸地時，移動平臺沿V方向行駛，根據(jù)路況需要改變可變直徑車輪機構(gòu)直徑，通過各個可變直徑車輪機構(gòu)間差速實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。槳板起到擋泥作用。

如圖10所示，在水面時，移動平臺沿V方向行駛，根據(jù)水面情況需要改變可變直徑車輪機構(gòu)直徑，通過各個可變直徑車輪機構(gòu)間差速實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。槳板起到助力推進(jìn)作用。