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一种单自由度变形车轮

成果类型:: 发明专利,实用新型专利,新技术

发布时间: 2023-09-27 12:48:14

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 刘阶萍 | 2023-09-27 12:48:14

变形车轮通过改变车轮的有效半径,提高轮式行走机构的行走机动能力和越障性能。一种单自由度变形车轮,包括轮板(A)、轮辋(B)、轮毂(C)、曲柄(1)、曲柄连杆(2)、辐条(3)。其中,轮毂(C)包括:轮毂套管(C-1)、轮毂插杆(C-2)。该单自由度变形车轮轮辋(B)通过辐条(3)与轮毂套管(C-1)配合,轮毂插杆(C-2)插入轮辋(B)、轮毂套管(C-1)中,轮板(A)布置于轮辋(B)上,通过曲柄(1)、曲柄连杆(2)连接,组成该单自由度变形车轮的机构部分。在电机驱动下,曲柄(1)带动机构转动变形,实现该单自由度变形车轮有效轮径变化,提高该单自由度变形车轮的行走能力和越障能力,适用于不同路况车辆的越障。该单自由度变形车轮可用于玩具、教具、救援机器人和军用探测机器人等领域。

该单自由度变形车轮在正常情况下为普通轮式机构,安装与车体具有较好的机动能力,当遇到尺寸较高的垂直墙面或连续台阶等不利于普通车轮通过的障碍时,通过单电机驱动机构变形,获得更大的车轮有效半径,并且保持外形为轮式结构,保证车体运行机动性。

1. 移动机器人:单自由度变形车轮可以应用于移动机器人,提供更好的机动性和适应性。通过调整车轮的形状,机器人可以适应不同的地形,如崎岖地形、楼梯、不平坦地面等。这使得机器人能够在室内和室外环境中自由移动,执行各种任务,如勘测、巡视、救援等。

2. 智能车辆:单自由度变形车轮可以应用于智能车辆,提供更好的操控性和适应性。在复杂的道路条件下,车轮可以根据需求调整形状,提供更好的抓地力和稳定性。这对于增强车辆的通过性、提高行驶安全性和减少能耗非常重要。

3. 探测与救援:单自由度变形车轮可以应用于探测与救援任务中。在灾难现场或危险环境中,车轮的变形能力使得车辆能够穿越狭窄的空间、越过障碍物,并适应不同的地形。这对于救援人员的到达和救援任务的执行具有重要意义。

4. 农业与农机:单自由度变形车轮可以应用于农业领域和农机设备中。它可以适应不同的农田地形,包括湿地、坡地和不平整地形等。通过调整车轮的形状,农机可以实现更好的通过性和土壤保护,提高农业作业的效率和质量。

5. 个人交通工具:单自由度变形车轮可以应用于个人交通工具,如电动滑板车、电动自行车等。它可以适应城市道路和人行道的变化,提供更好的操控性和舒适性。这种车轮的变形能力使得个人交通工具更加灵活,能够适应不同的道路状况和交通需求。

北京交通大学是教育部直属全国重点大学,是国家“211工程”“985工程”“双一流”建设高校。有中国科学院院士3人,中国工程院院士10人。全面参与了铁路大提速、青藏铁路、磁悬浮列车、川藏铁路建设和城市轨道交通核心技术自主研发等轨道交通发展重大事件,取得了一系列完全自主知识产权、处于国际先进水平原创性重大成果。 学校智能机器人与系统研究主要从事机器人、虚拟现实、力触觉交互系统、系统控制等研究,构建具有国际先进水平的机器人研究平台。 专家简介:姚燕安,男,工学博士,任北京交通大学教授,博士生导师。研究领域:机构与机器人学 姚教授提出“多模式整体闭链连杆式移动系统”设计理论,提出以“几何机器人”为载体将数学(Mathematics)、科学(Science)、工程(Engineering)、艺术(Art)融合为一体的MSEA教育理念,旨在培养数学家的严谨思维、科学家的创新思维、工程师的实践能力、艺术家的美学情怀。

1. 适应多样地形:单自由度变形车轮的主要特点是能够根据需要调整形状。这使得车轮能够适应多样的地形,包括崎岖地面、不平坦路面、楼梯等。通过调整车轮的形状,车辆可以更好地适应不同的地形条件,提供更好的通过性和稳定性。

2. 提供更好的抓地力:车轮的形状变化可以增加接触地面的面积和摩擦力,从而提供更好的抓地力。这对于提高车辆的牵引力和驱动力非常重要,特别是在复杂路况或低摩擦表面下。更好的抓地力可以提升车辆的操控性、加速性能和制动性能。

3. 增强操控性和机动性:单自由度变形车轮的形状变化使得车辆具备更好的操控性和机动性。通过调整车轮形状,车辆可以实现更小的转弯半径、更好的侧向稳定性和更灵活的转向能力。这对于城市驾驶、紧凑空间操作或特殊行驶需求非常有益。

4. 减少能耗和轮胎磨损:单自由度变形车轮的形状变化也可以对能耗和轮胎磨损产生积极影响。通过根据地形的变化调整车轮形状,车辆可以减少对动力系统的负荷,提高能源利用效率。此外,合理的形状调整还可以减少轮胎与地面的摩擦和磨损,延长轮胎的使用寿命。

5. 增加安全性和稳定性:单自由度变形车轮的形状变化可以提高车辆的安全性和稳定性。通过根据地形条件调整车轮形状,车辆可以更好地适应不同的路况,减少侧滑和失控的风险。这对于提高行驶安全性、降低事故风险非常重要。

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(1)自行投资实施转化

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(4)以该科技成果作为合作条件,与他人共同实施转化

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(6)其他协商确定的方式

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