一种可变形车轮的折纸机器人

1.本发明涉及折纸机器人技术领域，更具体的说是涉及一种可变形车轮的折纸机器人。


背景技术：

2.现如今由于环境治理需要挖掘河道的过程中挖掘机容易陷入泥泞的河道里，造成农用机械在泥泞的稻田里打滑问题，还有车辆在沙地打滑问题。传统的轮胎在泥泞里容易出现打滑现象，然而履带式的轮子存在速度慢、质量重等问题。随着折纸结构在工程领域的日益广泛应用，刚性折纸及其折展过程的特点被应用于工程结构的设计中，设计了各种不同的机器人。
3.因此，如何解决行车在沙地和沼泽地上等粗糙地面上移动时出现轮胎打滑问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种可变形车轮的折纸机器人，轮子可以在运动过程中轴向改变轮胎宽度，旨在解决上述技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种可变形车轮的折纸机器人，包括：
7.车身；所述车身内部形成有安装腔；
8.轴向伸缩驱动轮；所述轴向伸缩驱动轮的数量为多个，且分别安装在所述车身的两侧；所述轴向伸缩驱动轮与所述车身转动连接；
9.控制部；所述控制部包括安装在所述安装腔内的驱动系统和控制系统；所述驱动系统用于实现对所述轴向伸缩驱动轮的轴向伸缩和转动控制，所述控制系统与所述驱动系统电性连接。
10.通过上述技术方案，本发明提供了一种可以轴向伸缩的车轮，相比较于传统车轮，本发明的轮子更加适应于沙地和湿地等粗糙不平的路面运动。在沙地或者在湿地上等不平的路面上，本发明的车轮可以通过轴向伸缩改变车轮外部结构上的折痕的深浅，类似于加深了传统车轮轮胎胎纹，增加了车轮的抓地力，有效地避免了车轮在沙地或者湿地上出现的打滑现象。
11.优选的，在上述一种可变形车轮的折纸机器人，所述轴向伸缩驱动轮包括kresling折纸伸缩筒和弹簧；所述kresling折纸伸缩筒一端通过连接头与所述车身转动连接；所述弹簧同轴布置在所述kresling折纸伸缩筒内侧，且两端与所述kresling折纸伸缩筒的两端内壁抵接。
12.采用以上技术方案的有益效果为：利用kresling折纸结构的伸缩性能做一个可以轴向伸缩变化的轮子，能够通过控制kresling折纸结构的伸缩改变折叠凹槽深度，使机器人在沙地或者沼泽地有很强的抓地力，不打滑。
13.优选的，在上述一种可变形车轮的折纸机器人，所述kresling折纸伸缩筒能够在所述弹簧的弹性支撑下全部展开。
14.采用以上技术方案的有益效果为：通过弹簧在kresling折纸伸缩筒内部支持，满足kresling折纸伸缩筒的最大展开面积。
15.优选的，在上述一种可变形车轮的折纸机器人，所述驱动系统包括空心转轴、驱动电机、传动齿轮副、收卷电机和收拉绳；所述空心转轴一端与所述连接头固定，且布置在所述安装腔内部，所述连接头上具有与所述空心转轴的轴心空腔对应的通孔；所述驱动电机固定在所述安装腔内部；所述传动齿轮副连接在所述驱动电机的动力输出轴和所述空心转轴的外侧壁之间；所述收卷电机固定在所述安装腔内部，且其动力输出端具有收卷头，所述收卷头与所述空心转轴远离所述连接头的一端对应；所述收拉绳一端固定在所述收卷头上，并穿过所述空心转轴的轴心空腔和所述连接头的通孔进入所述kresling折纸伸缩筒内，且另一端与所述kresling折纸伸缩筒远离所述连接头的端头内壁固定连接。
16.采用以上技术方案的有益效果为：通过设置空心转轴可以同时满足驱动电机和收卷电机的安装连接，通过收卷电机的正转反转进行拉绳和放绳动作，使kresling折纸伸缩筒实现轴向伸缩。
17.优选的，在上述一种可变形车轮的折纸机器人，所述控制系统包括与所述驱动电机电性连接的第一控制器，以及与所述收卷电机电性连接的第二控制器。
18.采用以上技术方案的有益效果为：第一控制器和第二控制器能够分别对kresling折纸伸缩筒的转动和伸缩进行控制，控制简单，且效果更好。
19.优选的，在上述一种可变形车轮的折纸机器人，所述控制部还包括用于提供电力的电池。
20.采用以上技术方案的有益效果为：电池能够为整体机器人的运行提供电力。
21.优选的，在上述一种可变形车轮的折纸机器人，所述传动齿轮副包括两个相互啮合的齿轮，两个所述齿轮分别与所述驱动电机的动力输出轴和所述空心转轴的外侧壁固定连接。
22.采用以上技术方案的有益效果为：传动齿轮副一般采用减速齿轮副配合，使得驱动效果更稳定。
23.优选的，在上述一种可变形车轮的折纸机器人，所述kresling折纸伸缩筒由聚乳酸材料制成，且折叠痕处通过柔性铰链连接。
24.采用以上技术方案的有益效果为：聚乳酸材料能够同时满足结构强度和柔性性能的需求。
25.优选的，在上述一种可变形车轮的折纸机器人，所述车身为长方体结构，且所述轴向伸缩驱动轮的数量为4个。
26.采用以上技术方案的有益效果为：整体机器人的布局更合理，同样，驱动系统的数量为4套，以实现对kresling折纸伸缩筒的单独驱动控制。
27.优选的，在上述一种可变形车轮的折纸机器人，所述车身由聚乳酸材料制成。
28.采用以上技术方案的有益效果为：聚乳酸材料能够同时满足结构强度和柔性性能的需求。
29.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种可变形车轮
的折纸机器人，具有以下有益效果：
30.1、本发明提供了一种基于kresling折纸结构启发的具有轴向伸缩车轮的机器人，相比较于传统车轮，本发明的轮子更加适应于沙地和湿地等粗糙不平的路面运动。在沙地或者在湿地上等不平的路面上，本发明的车轮可以通过轴向伸缩改变车轮外部结构上的折痕的深浅，类似于加深了传统车轮轮胎胎纹，增加了车轮的抓地力，有效地避免了车轮在沙地或者湿地上出现的打滑现象。
31.2、本发明基于kresling折纸结构轮子的轴向变化是通过弹簧和收拉绳组合控制轮子的轴向伸缩。弹簧在kresling结构的轮子内部支撑，达到轮子的轴向伸长，收拉绳在轮子内部通过拉力达到轮子的轴向收缩，通过控制系统控制收拉电机的正转反转拉动绳索控制轮子的轴向的伸缩变化。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
33.图1附图为本发明提供的可变形车轮的折纸机器人的外部结构示意图；
34.图2附图为本发明提供的可变形车轮的折纸机器人的内部结构示意图；
35.图3附图为本发明提供的轴向伸缩驱动轮伸展状态的示意图；
36.图4附图为本发明提供的轴向伸缩驱动轮收缩状态的示意图。
37.其中：
38.1-车身；
39.11-安装腔；
40.2-轴向伸缩驱动轮；
41.21-kresling折纸伸缩筒；22-弹簧；23-连接头；
42.3-控制部；
43.31-驱动系统；311-空心转轴；312-驱动电机；313-传动齿轮副；314-收卷电机；315-收拉绳；316-收卷头；32-控制系统；321-第一控制器；
44.322-第二控制器；33-电池。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.参见附图1至附图4，本发明实施例公开了一种可变形车轮的折纸机器人，包括：
47.车身1；车身1内部形成有安装腔11；
48.轴向伸缩驱动轮2；轴向伸缩驱动轮2的数量为多个，且分别安装在车身1的两侧；轴向伸缩驱动轮2与车身1转动连接；
49.控制部3；控制部3包括安装在安装腔11内的驱动系统31和控制系统32；驱动系统31用于实现对轴向伸缩驱动轮2的轴向伸缩和转动控制，控制系统32与驱动系统31电性连接。
50.为了进一步优化上述技术方案，轴向伸缩驱动轮2包括kresling折纸伸缩筒21和弹簧22；kresling折纸伸缩筒21一端通过连接头23与车身1转动连接；弹簧22同轴布置在kresling折纸伸缩筒21内侧，且两端与kresling折纸伸缩筒21的两端内壁抵接。
51.为了进一步优化上述技术方案，kresling折纸伸缩筒21能够在弹簧22的弹性支撑下全部展开。
52.为了进一步优化上述技术方案，驱动系统31包括空心转轴311、驱动电机312、传动齿轮副313、收卷电机314和收拉绳315；空心转轴311一端与连接头23固定，且布置在安装腔11内部，连接头23上具有与空心转轴311的轴心空腔对应的通孔；驱动电机312固定在安装腔11内部；传动齿轮副313连接在驱动电机312的动力输出轴和空心转轴311的外侧壁之间；收卷电机314固定在安装腔11内部，且其动力输出端具有收卷头316，收卷头316与空心转轴311远离连接头23的一端对应；收拉绳315一端固定在收卷头316上，并穿过空心转轴311的轴心空腔和连接头23的通孔进入kresling折纸伸缩筒21内，且另一端与kresling折纸伸缩筒21远离连接头23的端头内壁固定连接。
53.为了进一步优化上述技术方案，控制系统32包括与驱动电机312电性连接的第一控制器321，以及与收卷电机314电性连接的第二控制器322。
54.为了进一步优化上述技术方案，控制部3还包括用于提供电力的电池33。
55.为了进一步优化上述技术方案，传动齿轮副313包括两个相互啮合的齿轮，两个齿轮分别与驱动电机312的动力输出轴和空心转轴311的外侧壁固定连接。
56.为了进一步优化上述技术方案，kresling折纸伸缩筒21由聚乳酸材料制成，且折叠痕处通过柔性铰链连接。
57.为了进一步优化上述技术方案，车身1为长方体结构，且轴向伸缩驱动轮2的数量为4个。
58.为了进一步优化上述技术方案，车身1由聚乳酸材料制成。
59.本发明的工作原理为：
60.轴向伸缩驱动轮2的轴向变化是基于kresling折纸结构启发，基于kresling折纸结构的轴向伸缩驱动轮2的轴向变化是通过弹簧22和收拉绳315组合控制轴向伸缩驱动轮2的轴向伸缩。弹簧22在kresling折纸伸缩筒21内部支撑，达到轴向伸缩驱动轮2的轴向伸长，收拉绳315在kresling折纸伸缩筒21内部通过拉力达到轴向伸缩驱动轮2的轴向收缩，如图3和图4所示。通过控制系统32控制收卷电机314的正转反转，拉动收拉绳315控制轴向伸缩驱动轮2的轴向的伸缩变化。本发明能改进现有的轮子只能径向变化不能轴向变化，解决了轮子在运动过程中轴向伸缩问题。
61.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
62.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。
对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。