轉動步行輪的製作方法
2023-05-16 04:45:16
專利名稱：轉動步行輪的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於仿生機械技術領域，具體涉及一種以轉動形式產生模仿動物步行效果的轉動步行輪。
背景技術：
作為主要陸地交通工具的各種車輛幾乎都用輪子作為其行走機構，但是輪式車輛的行走質量與道路質量休戚相關。在沒有道路或者道路質量很差的情況下，動物的行走能力比輪式車輛優越得多，因此模仿動物步行效果的行走機構一直是研製高通過性能越野車輛的行走機構的一個重要方向。但是長期以來人們多是模仿動物的行走時肢體前後擺動的動作模式設計行走機構，如中國專利CN1007720B提出的步行機構。按這種模式設計的步行機構的結構比較複雜，而且難以實現像輪式車輛一樣的快速行走，因而影響到它們的實用性。簡化步行機構的複雜性，提高行走速度是步行機構能夠實用化的兩個關鍵因素。
發明內容
本實用新型的目的在於提供一種轉動步行輪，它不但具有類似輪子的轉動特點，而且能產生連續的步行運動。
本實用新型所提供的轉動步行輪主要由主軸1、上轉臂2、下轉臂3、轉杆4和轉杆5組成。上轉臂2的一端與主軸1固連，另一端與下轉臂3的中部用轉動副連接，上轉臂2內部設置傳動比是2∶1的傳動裝置使下轉臂3與上轉臂2同向轉動但轉速只有上轉臂2的二分之一；兩個轉杆4、5的中部用轉動副分別連接在下轉臂3的兩端，下轉臂3內部設置傳動比是2∶1的傳動裝置使兩個轉杆4、5與下轉臂3同向轉動但轉速只有下轉臂3的二分之一，兩個轉杆4、5的長度必須小於下轉臂3長度的1.4倍。各組成構件的相對位置關係由初始位置確定當上轉臂2豎直向上時，下轉臂3與上轉臂2重合也處於豎直位置，此時連接在下轉臂3下端的轉杆5也處於豎直位置，而連接在下轉臂3上端的轉杆4處於水平位置。
為減少行走時轉杆4、5與地面的衝擊，在轉杆4和轉杆5的兩端可以設置金屬彈簧或橡膠氣墊作為彈性腳6。
結合說明書附圖說明該轉動步行輪主軸1與上轉臂2的一端固連，帶動上轉臂2轉動；下轉臂3的中部連接在上轉臂2的另一端，上轉臂2內部的傳動裝置使下轉臂3與上轉臂2同向轉動，但轉速是上轉臂2的二分之一；兩個轉杆4、5的中部分別連接在下轉臂3的兩端，下轉臂3內部的傳動裝置使兩個轉杆4、5與下轉臂3同向轉動，但轉速是下轉臂3的二分之一。為了產生正確的步行效果各構件的相互位置關係可由圖2所示的初始位置確定當上轉臂2豎直向上時，下轉臂3與上轉臂2重合也處於豎直位置，此時連接在下轉臂3下端的轉杆5也處於豎直位置，而連接在下轉臂3上端的轉杆4處於水平位置，兩個轉杆4、5互相垂直。
轉動步行輪從圖2所示的初始位置開始行走時，上轉臂2從豎直向上的位置轉動半個圓周到達如圖1所示的豎直向下的位置；下轉臂3在隨同上轉臂2運動的同時，由於其轉速只是上轉臂2的一半，所以從豎直位置同方向轉動四分之一個圓周到達下方的水平位置；在此期間，轉杆4從上方的初始水平位置隨同下轉臂3向下運動，由於其轉速只是下轉臂3的二分之一，所以同向轉動八分之一個圓周在步行輪的前部到達與地面斜交135°的位置；與此同時，轉杆5從初始的豎直位置向步行輪的後部運動，並同向轉動八分之一個圓周在輪的後部到達與地面斜交45°的位置。上轉臂2繼續轉動半個圓周，回到初始位置，此時與地面接觸的轉杆由轉杆5變成轉杆4，轉動步行輪完成一步行走。
步行機構行走時都有一定的起伏度，本實用新型轉動步行輪的起伏度可以通過調節上轉臂2、下轉臂3與兩個轉杆4、5的長度來改變，但是為了避免兩個轉杆4、5相互碰撞，必須要求轉杆4與轉杆5的長度小於下轉臂3的長度的1.4倍。
本實用新型的優點是一.結構簡單，步行動作完全由單向轉動的構件產生。二.越障高度較大，每個轉杆從主軸的上部向前邁步，可以越過大於主軸高度的障礙。三.適合在鬆軟地面上行走，一條「腿」(轉杆)陷入砂土中，另一條「腿」(轉杆)還能從砂土中拔出來向前跨步。四.步行時起伏度較小。
圖1是本實用新型轉動步行輪的結構示意圖圖2是本實用新型轉動步行輪的初始位置示意圖圖3是本實用新型轉動步行輪具體實施方式
的示意圖圖中，1主軸、2上轉臂、3下轉臂、4轉動杆、5轉動杆、6彈性腳、7定輪、8惰輪、9動輪、10定輪、11惰輪、12惰輪、13動輪、14動輪。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型所提供的轉動步行輪主要由主軸1、上轉臂2、下轉臂3與轉動杆4、轉動杆5組成。為了產生步行效果，要求上轉臂2的轉速是下轉臂3的轉速的兩倍，同時下轉臂3的轉速也是轉杆4和轉杆5的兩倍。圖3給出了實現這種運動要求的一種具體實施方案上轉臂2內部有定輪7、惰輪8與動輪9三個依次嚙合的齒輪，其中要求動輪9的齒數是定輪7的齒數的二倍。下轉臂3的內部有定輪10、惰輪11與12、動輪13與14等五個齒輪，其中要求動輪13與14的齒數都是定輪10的齒數的二倍，定輪10與惰輪11、惰輪12嚙合，動輪13、動輪14分別與惰輪11、惰輪12嚙合。
定輪7與主軸1同軸但不相連，定輪7固定在機架上，主軸1穿過定輪7與上轉臂2固接；上轉臂2的動輪9與下轉臂3的定輪10同軸但不相連，定輪10與上轉臂2固連，動輪9的軸穿過定輪10與下轉臂3固連；轉杆4、轉杆5分別與動輪13、動輪14固連。
發動機驅動主軸1，主軸1帶動上轉臂2轉動，動輪9在隨上轉臂2轉動的同時，由於不動的定輪7的影響，其轉速只有上轉臂2的一半；與動輪9固連的下轉臂3的轉速與動輪9相同，與上轉臂2固連的定輪10的轉速與上轉臂2相同；動輪13與動輪14在隨下轉臂3轉動的同時，由於定輪10的影響，其轉速只有下轉臂3的一半；分別與動輪13、動輪14固連的轉杆4、轉杆5的轉速也是下轉臂3的一半，亦即是上轉臂2的轉速的四分之一。
安裝時各個組成構件的相對位置關係是當上轉臂2豎直向上時，使下轉臂3與上轉臂2重合也處於豎直位置，此時應使連接在下轉臂3下端的轉杆5也處於豎直位置，而使連接在下轉臂3上端的轉杆4處於水平位置，轉杆4和轉杆5始終相互垂直。
發動機驅動的主軸1帶動上轉臂2轉動，處於主軸1上方的轉杆4向下、向前運動與地面接觸，同時處於主軸1下方與地面接觸的轉杆5漸漸向上、向後運動到主軸1的上部；在此過程中轉杆4與轉杆5的位置互相交換。主軸1繼續轉動，轉杆5重複此前轉杆4的動作，而轉杆4重複此前轉杆5的動作。主軸1連續轉動，兩個轉杆4與5交替與地面接觸，產生步行效果。
權利要求1.一種轉動步行輪，其特徵在於由主軸[1]、上轉臂[2]、下轉臂[3]、轉杆[4]和轉杆[5]組成；上轉臂[2]的一端與主軸[1]固連，另一端與下轉臂[3]的中部用轉動副連接，上轉臂[2]內部設置傳動比是2∶1的傳動裝置；轉杆[4]和轉杆[5]的中部用轉動副分別連接在下轉臂[3]的兩端，下轉臂[3]內部設置傳動比是2∶1的傳動裝置，轉杆[4]和轉杆[5]的長度必須小於下轉臂[3]長度的1.4倍；各組成構件的相對位置關係由初始位置確定當上轉臂[2]豎直向上時，下轉臂[3]與上轉臂[2]重合也處於豎直位置，此時連接在下轉臂[3]下端的轉杆[5]也處於豎直位置，而連接在下轉臂[3]上端的轉杆[4]處於水平位置。
2.根據權利要求1所述的轉動步行輪，其特徵在於轉杆[4]和轉杆[5]的兩端設置金屬彈簧或橡膠氣墊作為彈性腳[6]。
3.根據權利要求1所述的轉動步行輪，其特徵在於上轉臂[2]內部有定輪[7]、惰輪[8]與動輪[9]三個依次嚙合的齒輪，其中動輪[9]的齒數是定輪[7]的齒數的二倍；下轉臂[3]的內部有定輪[10]、惰輪[11]與惰輪[12]、動輪[13]與動輪[14]等五個齒輪，其中要求動輪[13]與動輪[14]的齒數都是定輪[10]的齒數的二倍，定輪[10]與惰輪[11]、惰輪[12]嚙合，動輪[13]、動輪[14]分別與惰輪[11]、惰輪[12]嚙合；定輪[7]與主軸[1]同軸但不相連，定輪[7]固定在機架上，主軸[1]穿過定輪[7]與上轉臂[2]固接；上轉臂[2]的動輪[9]與下轉臂[3]的定輪[10]同軸但不相連，定輪[10]與上轉臂[2]固連，動輪[9]的軸穿過定輪[10]與下轉臂[3]固連；轉杆[4]、轉杆[5]分別與動輪[13]、動輪[14]固連。
專利摘要本實用新型提供一種轉動步行輪，屬於仿生機械技術領域。該轉動步行輪主要由主軸、上轉臂、下轉臂、轉杆等組成，上轉臂的一端與主軸固連，另一端與下轉臂的中部用轉動副連接，兩個轉杆的中部用轉動副分別連接在下轉臂的兩端，兩個轉杆的長度必須小於下轉臂長度的1.4倍。各組成構件的相對位置關係由初始位置確定當上轉臂豎直向上時，下轉臂與上轉臂重合也處於豎直位置，此時連接在下轉臂下端的轉杆也處於豎直位置，而連接在下轉臂3上端的轉杆處於水平位置。該轉動步行輪結構簡單、越障高度較大、適合在鬆軟地面上行走。
文檔編號B62D57/032GK2801596SQ200520073158
公開日2006年8月2日 申請日期2005年6月30日 優先權日2005年6月30日
發明者邱晗, 陳富強, 邱支振 申請人:安徽工業大學