一种可变直径的麦克纳姆轮及行走结构和底盘结构的制作方法

1.本发明涉及移动轮技术领域，具体涉及一种可变直径的麦克纳姆轮及行走结构和底盘结构。


背景技术：

2.麦克纳姆轮是一种全方位移动车轮，经常被应用在大型工业或者移动机器人装置当中以实现装置的全向移动。但是在某些使用环境下，例如通过对置的麦克纳姆轮的旋转而驱动在管道内直线行走的管道检测装置，其需要麦克纳姆轮的直径与管道直径相等或近似从而保证麦克纳姆轮与管壁形成充分的接触压力从而驱动装置运动。但是不能改变直径的麦克纳姆轮驱动装置则难以适应各种不同直径管道内的行走运动，从而使得检测装置的应用变得困难。


技术实现要素：

3.本发明公开了一种可变直径的麦克纳姆轮及行走结构和底盘结构，以解决现有技术的上述技术问题以及其他潜在问题中的任意问题。
4.本发明的技术方案是：一种可变直径的麦克纳姆轮结构，所述可变直径的麦克纳姆轮包括：
5.麦克纳姆轮单体，用于组成麦克纳姆轮，及能够直径自由变化；
6.导向机构，用于实现轴向相对滑动和配合传动；
7.连杆机构，用于连接各个麦克纳姆轮单体和导向机构，实现力的传递，带动由所述麦克纳姆轮单体组成的麦克纳姆轮实现直径自由变化；
8.其中，若干麦克纳姆轮单体依次设置组成麦克纳姆轮，所述导向机构设置在所述麦克纳姆轮的轴心位置，连杆机构设置在麦克纳姆轮的两侧，一端均与导向机构的端部铰接，另一端均与麦克纳姆轮两端的侧壁活动连接；
9.所述导向机构的一端的端部与动力单元连接。
10.进一步，所述麦克纳姆轮单体包括辊轮底座、l型辊轮连接臂和辊轮，
11.其中，2个l型辊轮连接臂呈正反方向设置，2个所述l型辊轮连接臂与所述辊轮底座的端部栓接，另一端设有辊轮安装孔，所述辊轮通过辊轮安装孔设置在2个l型辊轮连接臂之间。
12.进一步，所述导向机构包括内导杆、外导套、固定块、滑动块和电机连接头，
13.其中，所述内导杆的一端侧壁上设有凸台，端部设有法兰，所述法兰上设有连接孔和槽孔，另一端的端部设有所述电机连接头，
14.所述外导套的一端侧壁上设有滑槽，另一端的端部设有所述固定块，
15.所述内导杆设置在所述外导套内部，且所述外导套的设有滑槽一端的端部插入到所述法兰上的槽孔内，同时所述凸台嵌入到所述滑槽内，所述凸台能够沿着所述滑槽滑动；
16.所述滑动块设置在所述法兰的一侧，通过所述连接孔与所述法兰连接。
17.进一步，所述固定块和滑动块均为圆环形，且呈圆环形的所述固定块和滑动块的外侧壁上均设有连接耳。
18.进一步，所述连杆机构包括若干连杆、耳座和圆柱销，
19.其中，2个所述耳座对称设置在2个所述l型辊轮连接臂的侧壁上，且2个所述耳座通过螺栓分别与2个所述连杆的其中一端活动连接，2个所述连杆的另一端通过所述圆柱销与所述固定块和滑动块上的连接耳铰接。
20.进一步，所述凸台的数量至少为2个，所述滑槽的数量与所述凸台的数量相同；
21.所述凸台的截面呈矩形；
22.所述凸台对称设置在所述内导杆的外侧壁上。
23.进一步，所述滑槽的长度大于所述凸台的长度，且小于所述外导套的长度的1/2。
24.一种管道检测机器人，所述管道检测机器人包括机器人主体和行走机构，所述行走机构采用上述的可变直径的麦克纳姆轮。
25.一种底盘结构，所述底盘结构包括底盘主体、电机和上述的可变直径的麦克纳姆轮，
26.其中，所述电机安装在所述底盘主体的两侧，所述可变直径的麦克纳姆轮通过电机连接头与所述电机的输出端连接。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是实现了麦克纳姆轮结构的实时直径改变。通过直径的改变可以使麦克纳姆轮在驱动管道检测装置时适应在各种不同直径的管道内运行，同时可以通过改变轮子直径实现所驱动装置的通过性和稳定性的实时调控。
附图说明
28.图1为本发明一种可变直径的麦克纳姆轮的结构示意图；
29.图2为本发明的可变直径的麦克纳姆轮的后视示意图；
30.图3为本发明的可变直径的麦克纳姆轮展开状态示意图；
31.图4为本发明可变直径的麦克纳姆轮的外导套结构示意图；
32.图5为本发明可变直径的麦克纳姆轮的内导杆结构示意图；
33.图6为本发明可变直径的麦克纳姆轮的滑动块结构示意图；
34.图7为本发明可变直径的麦克纳姆轮的导向机构示意图；
35.图8为本发明可变直径的麦克纳姆轮的连杆机构示意图；
36.图9为本发明管道检测装置示意图；
37.图10为本发明底盘调整装置示意图。
38.图中：
39.1.麦克纳姆轮单体、1
‑
1.辊轮底座、1
‑
2.l型辊轮连接臂、1
‑
3.辊轮、1
‑
4.辊轮安装孔、2.导向机构、2
‑
1.内导杆、2
‑
2.外导套、2
‑
3.固定块、2
‑
4.滑动块、2
‑
5.电机连接头、2
‑
6.凸台、2
‑
7.法兰、2
‑
8.连接孔、2
‑
9.槽孔、2
‑
10.滑槽、2
‑
11.连接耳、2
‑
12.螺栓孔、3.连杆机构、3
‑
1.连杆、3
‑
2.耳座、3
‑
3.圆柱销、4.管道检测机器人、5.装置底盘6.管道。
具体实施方式
40.以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
41.如图1和图2所示所示，本发明一种可变直径的麦克纳姆轮结构，所述可变直径的麦克纳姆轮包括：
42.麦克纳姆轮单体1，用于组成麦克纳姆轮，及能够直径自由变化；
43.导向机构2，用于实现轴向相对滑动和配合传动；
44.连杆机构3，用于连接各个麦克纳姆轮单体1和导向机构2，实现力的传递，带动由所述麦克纳姆轮单体1组成的麦克纳姆轮实现直径自由变化；
45.其中，若干麦克纳姆轮单体1依次设置组成麦克纳姆轮，所述导向机构2设置在所述麦克纳姆轮的轴心位置，连杆机构3设置在麦克纳姆轮的两侧，一端均与导向机构2的端部铰接，另一端均与麦克纳姆轮两端的侧壁活动连接；
46.所述导向机构2的一端的端部与动力单元连接。
47.所述麦克纳姆轮单体1包括辊轮底座1
‑
1、l型辊轮连接臂1
‑
2和辊轮1
‑
3，
48.其中，2个l型辊轮连接臂1
‑
2呈正反方向设置，2个所述l型辊轮连接臂1
‑
2与所述辊轮底座1
‑
1的端部固接，另一端设有辊轮安装孔1
‑
4，所述辊轮1
‑
3通过辊轮安装孔1
‑
4设置在2个l型辊轮连接臂1
‑
2之间，如图8所示。
49.所述导向机构2包括内导杆2
‑
1、外导套2
‑
2、固定块2
‑
3、滑动块2
‑
4和电机连接头2
‑
5，如图5所示，
50.其中，所述内导杆2
‑
1的一端侧壁上设有凸台2
‑
6，端部设有法兰2
‑
7，所述法兰2
‑
7上设有连接孔2
‑
8和槽孔2
‑
9，另一端的端部设有所述电机连接头2
‑
5，
51.所述外导套2
‑
2的一端侧壁上设有滑槽2
‑
10，另一端的端部设有所述固定块2
‑
3，
52.所述内导杆2
‑
1设置在所述外导套2
‑
2内部，且所述外导套2
‑
2设有滑槽2
‑
10一端的端部插入到所述法兰2
‑
7上的槽孔2
‑
9内，同时所述凸台2
‑
6嵌入到所述滑槽2
‑
10内，所述凸台2
‑
6能够沿着所述滑槽2
‑
10滑动，如图7所示；
53.所述滑动块2
‑
4设置在所述法兰2
‑
7的一侧，通过所述连接孔2
‑
8与所述法兰2
‑
7连接，且所述滑动块2
‑
4设有与所述连接孔2
‑
8配合螺栓孔2
‑
12，如图7所示。
54.所述固定块2
‑
3和滑动块2
‑
4均为圆环形，且呈圆环形的所述固定块2
‑
3和滑动块2
‑
4的外侧壁上均设有连接耳2
‑
11，如图6所示。
55.所述连杆机构3包括若干连杆3
‑
1、耳座3
‑
2和圆柱销3
‑
3，
56.其中，2个所述耳座3
‑
2对称设置在2个所述l型辊轮连接臂1
‑
2的侧壁上，且2个所述耳座3
‑
2通过螺栓分别与2个所述连杆3
‑
1的其中一端活动连接，2个所述连杆3
‑
1的另一端通过所述圆柱销3
‑
3与所述固定块2
‑
3和滑动块2
‑
4上的连接耳2
‑
11铰接。
57.进一步，所述凸台2
‑
6的数量至少为2个，所述滑槽2
‑
10的数量与所述凸台的数量相同；
58.所述凸台2
‑
6的截面呈矩形；
59.所述凸台2
‑
6均对称设置在所述内导杆2
‑
1的外侧壁上。
60.所述滑槽2
‑
10的长度大于所述凸台2
‑
6的长度，且小于所述外导套2
‑
1的长度的1/2，如图7所示。
61.一种行走机构，所述行走机构包括：驱动电机和上述的可变直径的麦克纳姆轮，
62.其中，所述驱动电机的输出端与所述可变直径的麦克纳姆轮的电机连接头连接。
63.一种管道检测机器人4，所述管道检测机器人包括机器人主体和行走机构。
64.一种底盘结构5，所述底盘结构包括底盘主体、电机和上述的可变直径的麦克纳姆轮，
65.其中，所述电机安装在所述底盘主体的两侧，所述可变直径的麦克纳姆轮通过电机连接头与所述电机的输出端连接。
66.本发明的导向机构2包含滑动连接的内导杆2
‑
1和外导套2
‑
2以及滑动块2
‑
4，内导杆2
‑
1一端通过电机连接头2
‑
5可联接直线旋转电机，实现内导杆2
‑
1的轴向运动和旋转运动，另一端轴外圆上加工有凸台2
‑
6，轴端有法兰2
‑
7，法兰2
‑
7上开有对称槽孔2
‑
9和连接孔2
‑
8，所述外导套2
‑
1一端加工有固定块2
‑
3，固定块2
‑
3沿圆周方向均匀布置多个连接耳2
‑
11，连接耳2
‑
11与连杆机构3的连杆3
‑
1进行铰接，外导套2
‑
2另一端开设与内导杆2
‑
1的凸台2
‑
6宽度相同的滑槽2
‑
10，内导杆2
‑
1上的凸台2
‑
6和槽孔2
‑
9与外导套的滑槽2
‑
10和外侧壁配合，实现内导杆2
‑
1和外导套2
‑
2的轴向相对滑动和配合传动，所述滑动块2
‑
4装配于导向机构2的内导杆2
‑
1的外侧，沿圆周方向均匀布置多个连接耳2
‑
11及螺纹孔2
‑
12，通过连接耳2
‑
11与连杆机构3的连杆3
‑
1进行铰接，并和导向机构2的内导杆2
‑
1上的法兰2
‑
7上的连接孔2
‑
8通过螺钉连接，如图2所示。
67.本发明的工作原理如下：
68.变径时外导套2
‑
2空间位置固定，内导杆2
‑
1一端的电机连接头2
‑
5用于外部动力输入，带动内导杆2
‑
1轴向运动，滑动块2
‑
4和内导杆2
‑
1经螺钉连接，使滑动块2
‑
4随内导杆2
‑
1沿轴线运动，带动铰接于固定块2
‑
3和滑动块2
‑
4上的支撑连杆3
‑
1做开合运动，在支撑连杆3
‑
1带动下麦克纳姆轮单体1发生位移，实现变径，如图2和图3所示。
69.实施例1：
70.参照图9所示的管道检测装置示意图，本发明由导向机构的内导杆电机连接头2
‑
5连接管道检测机器人4进行动力输入。通过导向机构2配合连杆机构3的麦克纳姆轮径向运动，使麦克纳姆轮单体1的辊轮1
‑
3紧贴于异径管壁并形成接触压力，由本发明对置的麦克纳姆轮单体1的旋转而驱动管道检测机器人4在管道6内直线行走，达成利用单套装置自动检测变径管道的目的。
71.实施例2：
72.参照图10所示的底盘调整装置示意图，本发明由导向机构的内导杆电机连接头2
‑
5连接装置底盘5进行动力输入。通过本发明的变径操作实现所驱动装置底盘离地间隙的实时调控，进一步提高不同应用场合和工况条件下所驱动装置的稳定性和通过性。当底盘高度低，则重心低，所驱动装置的运行稳定性好；当底盘高度高，则离地间隙高，所驱动装置的路面通过性好。
73.以上对本技术实施例所提供的一种可变直径的麦克纳姆轮及行走结构和底盘结构，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。
74.如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包
含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本技术的一般原则为目的，并非用以限定本技术的范围。本技术的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
75.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
76.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
77.上述说明示出并描述了本技术的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本技术并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本技术的精神和范围，则都应在本技术所附权利要求书的保护范围内。