专利摘要

本发明公开了一种柔性执行器驱动的小车。前轮和后轮分别安装在底盘的中间前部和中间后部，后轮的两侧分别安装有左轮和右轮，左轮、右轮和后轮的轴线同轴重合，前轮和后轮起支撑作用，左轮和右轮提供小车前进的驱动力；左轮和右轮结构以后轮中心对称布置；左轮和右轮均包括侧车轮、侧单向轴承、扭转执行器、执行器下底面连接板；扭转执行器包括上底面、侧边曲面、下底面和硅胶管，后轮包括深沟球轴承及座、中间车轮、中间单向轴承及座。本发明小车通过单向轴承将柔性执行器的有限角度的扭转转化成连续旋转，控制逆时针柔性扭转执行器和顺时针柔性扭转执行器的变形时序，驱动小车完成前进、左转、右转运动，能在恶劣环境中作业，应用前景广阔。

权利要求

1.一种柔性执行器驱动的小车，其特征在于：包括底盘(5)和安装在底盘(5)上的前轮(1)、左轮(2)、右轮(3)和后轮(4)；前轮(1)和后轮(4)分别安装在底盘(5)的中间前部和中间后部，后轮(4)的两侧分别安装有左轮(2)和右轮(3)，左轮(2)、右轮(3)和后轮(4)的轴线同轴重合，前轮(1)和后轮(4)起支撑作用，左轮(2)和右轮(3)提供小车前进的驱动力；

左轮(2)和右轮(3)结构以后轮(4)中心对称布置；所述左轮(2)和右轮(3)均包括侧车轮(6)、侧单向轴承(9)、扭转执行器(12/21)、执行器下底面连接板(13)；扭转执行器(12/21)一端通过执行器下底面连接板(13)固定到底盘(5)上，扭转执行器(12/21)另一端和侧单向轴承(9)的内圈通过单向轴承方形连接板(10)和执行器上底面连接板(11)同轴固定连接，侧单向轴承(9)的外圈和侧车轮(6)通过车轮连接板(7)和单向轴承外壳(8)同轴固定连接，从而使得扭转执行器(12/21)和侧车轮(6)通过侧单向轴承(9)同轴单向转动连接；左轮(2)和右轮(3)的扭转执行器旋转方向相反；所述扭转执行器(12/21)包括上底面(23)、侧边曲面(24)、下底面(25)和硅胶管(22)，上底面(23)尺寸小于下底面(25)尺寸，侧边曲面(24)密封包围连接在上底面(23)、下底面(25)之间，使得整个扭转执行器(12/21)形成密封气室，上底面(23)中间设有一个孔，硅胶管(22)插装连接于孔，硅胶管(22)连接到外部气源，气源对气室抽真空后，侧边曲面(24)正向扭转同时带动上底面(23)和下底面(25)之间的距离变近，即使得扭转执行器(12/21)边旋转边降低高度，气源对气室充气后，侧边曲面(24)反向扭转同时带动上底面(23)和下底面(25)之间的距离变远，即使得扭转执行器(12/21)边旋转边增加高度；

所述后轮(4)包括深沟球轴承(16)、深沟球轴承座(17)、深沟球轴承连接板(18)、中间车轮(26)、单向轴承圆形连接板(19)、单向轴承座(20)和中间单向轴承(27)；中间车轮(26)的一侧轮盘面和深沟球轴承连接板(18)一侧端面固定连接，深沟球轴承连接板(18)另一侧端面中部设有凸轴，凸轴套装于深沟球轴承(16)的内圈且紧配连接；深沟球轴承(16)套装在深沟球轴承座(17)中，且深沟球轴承座(17)内孔与深沟球轴承(16)外圈紧配，深沟球轴承座(17)固定于底盘(5)上；中间车轮(26)另一侧轮盘面和单向轴承圆形连接板(19)一侧端面固定连接，单向轴承圆形连接板(19)另一侧端面中部设有凸轴，凸轴套装于中间单向轴承(27)的内圈且紧配连接；中间单向轴承(27)套装在单向轴承座(20)中，且单向轴承座(20)内孔与中间单向轴承(27)外圈紧配，单向轴承座(20)固定于底盘(5)上。

2.根据权利要求1所述的一种柔性执行器驱动的小车，其特征在于，

所述的右轮(3)的扭转执行器采用的是顺时针柔性扭转执行器(21)，左轮(2)的扭转执行器采用的是逆时针柔性扭转执行器(12)，左轮(2)的侧单向轴承(9)和逆时针柔性扭转执行器(12)的安装要求与右轮(3)的侧单向轴承(9)和顺时针柔性扭转执行器(21)的安装要求相同，以左轮(2)为例为：安装左轮(2)的侧单向轴承(9)和逆时针柔性扭转执行器(12)时，侧单向轴承(9)的允许旋转方向和逆时针柔性扭转执行器(12)接负压后上底面(23)的旋转方向相反，逆时针柔性扭转执行器(12)接负压后上底面(23)驱动侧单向轴承(9)的内圈和外圈一起正向旋转，逆时针柔性扭转执行器(12)的气室压力从负压变为大气压后上底面(23)仅驱动侧单向轴承(9)的内圈一起反向旋转。

3.根据权利要求1所述的一种柔性执行器驱动的小车，其特征在于，

通过扭转执行器(12/21)带动左轮(2)和右轮(3)绕相同的方向旋转或者带动左轮(2)和右轮(3)其中的一个旋转，进而驱动小车前进或者转向，小车上的前轮(1)和右轮(3)作从动运动；同时通过侧单向轴承(9)将扭转执行器(12/21)有限角度的扭转转化成连续旋转，控制扭转执行器(12/21)变形时序，驱动小车完成前进、左转、右转运动。

4.根据权利要求1所述的一种柔性执行器驱动的小车，其特征在于：

所述的扭转执行器(12/21)的下底面(25)经下底面固定片(15)固定于执行器下底面连接板(13)，执行器下底面连接板(13)固定到底盘(5)上，扭转执行器(12/21)的上底面(23)经侧单向轴承(9)连接侧车轮(6)。

5.根据权利要求1所述的一种柔性执行器驱动的小车，其特征在于：

所述的执行器上底面连接板(11)固定在扭转执行器(12/21)端面，单向轴承方形连接板(10)固定在执行器上底面连接板(11)，单向轴承方形连接板(10)中心设有凸轴，凸轴紧配套装于侧单向轴承(9)的内圈；车轮连接板(7)固定在侧车轮(6)的轮盘面上，单向轴承外壳(8)固定于车轮连接板(7)上，侧单向轴承(9)装在单向轴承外壳(8)内，侧单向轴承(9)外圈和单向轴承外壳(8)紧配安装，从而使得扭转执行器(12/21)和侧车轮(6)通过侧单向轴承(9)同轴连接，使得扭转执行器(12/21)仅能带动侧车轮(6)绕单一方向旋转运动。

6.根据权利要求1所述的一种柔性执行器驱动的小车，其特征在于：

所述的深沟球轴承连接板(18)和单向轴承圆形连接板(19)通过螺栓固定在侧车轮(6)上。

说明书

技术领域

本发明涉及了一种运动小车，尤其是涉及了一种柔性执行器驱动的小车。

背景技术

传统的电机驱动的小车在某些恶劣环境中无法工作，且在外部冲击的作用下容易损坏。针对以上情况，现有技术中缺少一种新型的柔性执行器驱动的小车来解决这些问题。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种柔性执行器驱动的小车，用于在恶劣环境中作业，在外部冲击的作用下不容易损坏。

本发明所采用的技术方案是：

本发明包括底盘和安装在底盘上的前轮、左轮、右轮和后轮；前轮和后轮分别安装在底盘的中间前部和中间后部，后轮的两侧分别安装有左轮和右轮，左轮、右轮和后轮的轴线同轴重合，前轮和后轮起支撑作用，左轮和右轮提供小车前进的驱动力；左轮和右轮结构以后轮中心对称布置；所述左轮和右轮均包括侧车轮、侧单向轴承、扭转执行器、执行器下底面连接板；扭转执行器一端通过执行器下底面连接板固定到底盘上，扭转执行器另一端和侧单向轴承的内圈通过单向轴承方形连接板和执行器上底面连接板同轴固定连接，侧单向轴承的外圈和侧车轮通过车轮连接板和单向轴承外壳同轴固定连接，从而使得扭转执行器和侧车轮通过侧单向轴承同轴单向转动连接；左轮和右轮的扭转执行器旋转方向相反；所述扭转执行器包括上底面、侧边曲面、下底面和硅胶管，上底面尺寸小于下底面尺寸，侧边曲面密封包围连接在上底面、下底面周围之间，使得整个扭转执行器形成密封气室，上底面中间设有一个孔，硅胶管插装连接于孔，硅胶管连接到外部气源，气源对气室抽真空后，侧边曲面正向扭转同时带动上底面和下底面之间的距离变近，即使得扭转执行器边旋转边降低高度，气源对气室充气后，侧边曲面反向扭转同时带动上底面和下底面之间的距离变远，即使得扭转执行器边旋转边增加高度。

所述后轮包括深沟球轴承、深沟球轴承座、深沟球轴承连接板、中间车轮、单向轴承圆形连接板、单向轴承座和中间单向轴承；中间车轮的一侧轮盘面和深沟球轴承连接板一侧端面固定连接，深沟球轴承连接板另一侧端面中部设有凸轴，凸轴套装于深沟球轴承的内圈且紧配连接；深沟球轴承套装在深沟球轴承座中，且深沟球轴承座内孔与深沟球轴承外圈紧配，深沟球轴承座固定于底盘上；中间车轮另一侧轮盘面和单向轴承圆形连接板一侧端面固定连接，单向轴承圆形连接板另一侧端面中部设有凸轴，凸轴套装于中间单向轴承的内圈且紧配连接；中间单向轴承套装在单向轴承座中，且单向轴承座内孔与中间单向轴承外圈紧配，单向轴承座固定于底盘上。

所述的右轮的扭转执行器采用的是顺时针柔性扭转执行器，左轮的扭转执行器采用的是逆时针柔性扭转执行器，左轮的侧单向轴承和逆时针柔性扭转执行器的安装要求与右轮的侧单向轴承和顺时针柔性扭转执行器的安装要求相同，以左轮为例为：安装左轮的侧单向轴承和逆时针柔性扭转执行器时，侧单向轴承的允许旋转方向和逆时针柔性扭转执行器接负压后上底面的旋转方向相反，逆时针柔性扭转执行器接负压后上底面驱动侧单向轴承的内圈和外圈一起正向旋转，逆时针柔性扭转执行器的气室压力从负压变为大气压后上底面仅驱动侧单向轴承的内圈一起反向旋转。

通过扭转执行器带动左轮和右轮绕相同的方向旋转或者带动左轮和右轮其中的一个旋转，进而驱动小车前进或者转向，小车上的前轮和右轮作从动运动；同时通过侧单向轴承将扭转执行器有限角度的扭转转化成连续旋转，控制扭转执行器变形时序，驱动小车完成前进、左转、右转运动。

所述的扭转执行器的下底面经下底面固定片固定于执行器下底面连接板，执行器下底面连接板固定到底盘上，扭转执行器的上底面经侧单向轴承连接侧车轮。

所述的执行器上底面连接板固定在扭转执行器端面，单向轴承方形连接板固定在执行器上底面连接板，单向轴承方形连接板中心设有凸轴，凸轴紧配套装于侧单向轴承的内圈；车轮连接板固定在侧车轮的轮盘面上，单向轴承外壳固定于车轮连接板上，侧单向轴承装在单向轴承外壳内，侧单向轴承外圈和单向轴承外壳紧配安装，从而使得扭转执行器和侧车轮通过侧单向轴承同轴连接，使得扭转执行器仅能带动侧车轮绕单一方向旋转运动。

所述的深沟球轴承连接板和单向轴承圆形连接板通过螺栓固定在车轮上。

本发明的有益效果是：

本发明通过单向轴承将柔性执行器的有限角度的扭转转化成连续旋转，控制逆时针柔性扭转执行器和顺时针柔性扭转执行器的变形时序，可以驱动小车完成前进、左转、右转运动。

本发明的柔性执行器驱动的小车能在恶劣环境(强磁环境、强电环境)中作业，且在外部冲击的作用下不容易损坏，应用前景广阔。

附图说明

图1是本发明的三维结构示意图；

图2是本发明的爆炸图；

图3是逆时针柔性扭转执行器的变形示意图；

图4是顺时针柔性扭转执行器的变形示意图；

图5是小车前进步态示意图；

图6是小车左转步态示意图；

图7是小车右转步态示意图。

图中：1为前轮，2为左轮，3为右轮，4为后轮，5为底盘；6为侧车轮、7为车轮连接板、8为单向轴承外壳、9为侧单向轴承、10为单向轴承方形连接板、11为执行器上底面连接板、12为逆时针柔性扭转执行器、13为执行器下底面连接板、14为上底面固定片、15为下底面固定片、16为深沟球轴承、17为深沟球轴承座、18为深沟球轴承连接板、19为单向轴承圆形连接板、20为单向轴承座、21为顺时针柔性扭转执行器；22为硅胶管、23为上底面、24为侧边曲面、25为下底面、26为中间车轮、27为中间单向轴承。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明包括底盘5和安装在底盘5上的前轮1、左轮2、右轮3和后轮4；前轮1和后轮4分别安装在底盘5的中间前部和中间后部，后轮4的两侧分别安装有左轮2和右轮3，左轮2、右轮3和后轮4的轴线同轴重合，前轮1和后轮4起支撑作用，左轮2和右轮3提供小车前进的驱动力；本发明的所有零件通过螺栓固定到底盘5上。

如图2所示，左轮2和右轮3结构以后轮4中心对称布置；左轮2和右轮3均包括侧车轮6、车轮连接板7、单向轴承外壳8、侧单向轴承9、单向轴承方形连接板10、执行器上底面连接板11、扭转执行器12/21、执行器下底面连接板13、上底面固定片14和下底面固定片15；扭转执行器12/21一端通过执行器下底面连接板13固定到底盘5上，扭转执行器12/21另一端和侧单向轴承9的内圈通过单向轴承方形连接板10和执行器上底面连接板11同轴固定连接，侧单向轴承9的外圈和侧车轮6通过车轮连接板7和单向轴承外壳8同轴固定连接，从而使得扭转执行器12/21和侧车轮6通过侧单向轴承9同轴单向转动连接；左轮2和右轮3的扭转执行器旋转方向相反，左轮2和右轮3的侧单向轴承9允许旋转方向和自身的扭转执行器旋转方向对应安装。

如图3和图4所示，扭转执行器12/21包括上底面23、侧边曲面24、下底面25和硅胶管22，上底面23尺寸小于下底面25尺寸，侧边曲面24密封包围连接在上底面23、下底面25周围之间，使得整个扭转执行器12/21形成密封气室，且使得扭转执行器12/21形成近似上小下大的柱形结构，上底面23中间设有一个孔，硅胶管22插装连接于孔，硅胶管22连接到外部气源，气源对气室抽真空后，侧边曲面24正向扭转同时带动上底面23和下底面25之间的距离变近，即使得扭转执行器12/21边旋转边降低高度，气源对气室充气变成大气压后，侧边曲面24反向扭转同时带动上底面23和下底面25之间的距离变远，即使得扭转执行器12/21边旋转边增加高度，扭转执行器12/21恢复为原来的常态形状。

扭转执行器12/21的下底面25经下底面固定片15固定于执行器下底面连接板13，执行器下底面连接板13固定到底盘5上，扭转执行器12/21的上底面23经侧单向轴承9连接侧车轮6。

如图2所示，后轮4包括深沟球轴承16、深沟球轴承座17、深沟球轴承连接板18、中间车轮26、单向轴承圆形连接板19、单向轴承座20和中间单向轴承27；中间车轮26的一侧轮盘面和深沟球轴承连接板18一侧端面固定连接，深沟球轴承连接板18另一侧端面中部设有凸轴，凸轴套装于深沟球轴承16的内圈且紧配连接；深沟球轴承16套装在深沟球轴承座17中，且深沟球轴承座17内孔与深沟球轴承16外圈紧配，深沟球轴承座17固定于底盘5上；中间车轮26另一侧轮盘面和单向轴承圆形连接板19一侧端面固定连接，单向轴承圆形连接板19另一侧端面中部设有凸轴，凸轴套装于中间单向轴承27的内圈且紧配连接；中间单向轴承27套装在单向轴承座20中，且单向轴承座20内孔与中间单向轴承27外圈紧配，单向轴承座20固定于底盘5上。深沟球轴承连接板18和单向轴承圆形连接板19通过螺栓固定在车轮6上。

具体实施中，前轮1和后轮4的结构大致相同，区别仅在于前轮1采用两个深沟球轴承16，而后轮4采用一个深沟球轴承16和一个中间单向轴承27，即前轮1是在后轮4结构基础上将其中的中间单向轴承27替换变为深沟球轴承16。

右轮3的结构与左轮2大致相同，区别仅在于右轮3的扭转执行器采用的是顺时针柔性扭转执行器21，左轮2的扭转执行器采用的是逆时针柔性扭转执行器12，左轮2的侧单向轴承9和逆时针柔性扭转执行器12的安装要求与右轮3的侧单向轴承9和顺时针柔性扭转执行器21的安装要求相同，以左轮2为例为：安装左轮2的侧单向轴承9和逆时针柔性扭转执行器12时，侧单向轴承9的允许旋转方向(侧单向轴承9的外圈固定，内圈的旋转方向)和逆时针柔性扭转执行器12接负压后上底面23的旋转方向相反，逆时针柔性扭转执行器12接负压后上底面23驱动侧单向轴承9的内圈和外圈一起正向旋转，逆时针柔性扭转执行器12的气室压力从负压变为大气压后上底面23仅驱动侧单向轴承9的内圈一起反向旋转。

通过扭转执行器12/21带动左轮2和右轮3绕相同的方向旋转或者带动左轮2和右轮3其中的一个旋转，进而驱动小车前进或者转向，小车上的前轮1和右轮3作从动运动；同时通过侧单向轴承9将扭转执行器12/21有限角度的扭转转化成连续旋转，控制扭转执行器12/21变形时序，驱动小车完成前进、左转、右转运动。

具体实施中，执行器上底面连接板11固定在扭转执行器12/21端面，单向轴承方形连接板10固定在执行器上底面连接板11，单向轴承方形连接板10中心设有凸轴，凸轴紧配套装于侧单向轴承9的内圈；车轮连接板7固定在侧车轮6的轮盘面上，单向轴承外壳8固定于车轮连接板7上，侧单向轴承9装在单向轴承外壳8内，侧单向轴承9外圈和单向轴承外壳8紧配安装，从而使得扭转执行器12/21和侧车轮6通过侧单向轴承9同轴连接，使得扭转执行器12/21仅能带动侧车轮6绕单一方向旋转运动。

本发明的工作过程分为前进步态、左转步态和右转步态，具体原理如下：

如图5所示，小车前进步态：

步骤0：左轮2和右轮3各自的逆时针柔性扭转执行器12和顺时针柔性扭转执行器21同时接大气压，小车在原地不动；

步骤1：逆时针柔性扭转执行器12和顺时针柔性扭转执行器21同时接负压，两个扭转执行器的上底面23绕固定于底盘5的下底面25旋转，驱动侧单向轴承9的内圈和外圈一起正向旋转，进而带动侧车轮6旋转，从而驱动左轮2和右轮3同步前进；

步骤2：逆时针柔性扭转执行器12和顺时针柔性扭转执行器21同时接大气压，两个扭转执行器的上底面23绕固定于底盘5的下底面25旋转，仅驱动侧单向轴承9的内圈一起反向旋转，由于单向轴承结构作用，侧单向轴承9的外圈和侧车轮6不动，从而使逆时针柔性扭转执行器12和顺时针柔性扭转执行器21恢复到初始状态。

重复步骤1-2，就可以使小车连续向前运动。

如图6所示，小车左转步态：

步骤0：左轮2和右轮3各自的逆时针柔性扭转执行器12和顺时针柔性扭转执行器21同时接大气压，小车在原地不动；

步骤1：逆时针柔性扭转执行器12和顺时针柔性扭转执行器21同时接负压，两个扭转执行器的上底面23绕固定于底盘5的下底面25旋转，驱动侧单向轴承9的内圈和外圈一起正向旋转，进而带动侧车轮6旋转，从而驱动左轮2和右轮3同步前进；

步骤2：右轮3的顺时针柔性扭转执行器21接大气压，顺时针柔性扭转执行器21的上底面23绕固定于底盘5的下底面25旋转，仅驱动侧单向轴承9的内圈一起反向旋转，右轮3的侧单向轴承9的外圈和侧车轮6不动，从而使顺时针柔性扭转执行器21恢复到初始状态；

步骤3：左轮2的逆时针柔性扭转执行器12接大气压，逆时针柔性扭转执行器12的上底面23绕固定于底盘5的下底面25旋转，仅驱动侧单向轴承9的内圈一起反向旋转，左轮2的侧单向轴承9的外圈和侧车轮6不动，从而使逆时针柔性扭转执行器12恢复到初始状态；

同时，右轮3的顺时针柔性扭转执行器21接负压，顺时针柔性扭转执行器21的上底面23绕固定于底盘5的下底面25旋转，驱动侧单向轴承9的内圈和外圈一起正向旋转，从而驱动右轮3前进；左轮2不动，右轮3前进，使整个小车向左转动。

步骤4：右轮3的顺时针柔性扭转执行器21接大气压，顺时针柔性扭转执行器21的上底面23仅驱动单向轴承9的内圈一起反向旋转，右轮3的侧单向轴承9的外圈和侧车轮6不动，从而使顺时针柔性扭转执行器21恢复到初始状态；

重复步骤1-4，就可以使小车连续向左转向。

如图7所示，小车右转步态：

步骤0：左轮2和右轮3各自的逆时针柔性扭转执行器12和顺时针柔性扭转执行器21同时接大气压，小车在原地不动；

步骤1：逆时针柔性扭转执行器12和顺时针柔性扭转执行器21同时接负压，两个扭转执行器的上底面23绕固定于底盘5的下底面25旋转，驱动侧单向轴承9的内圈和外圈一起正向旋转，进而带动侧车轮6旋转，从而驱动左轮2和右轮3同步前进；

步骤2：左轮2的逆时针柔性扭转执行器12接大气压，逆时针柔性扭转执行器12的上底面23绕固定于底盘5的下底面25旋转，仅驱动侧单向轴承9的内圈一起反向旋转，左轮2的侧单向轴承9的外圈和车轮6不动，从而使逆时针柔性扭转执行器12恢复到初始状态；

步骤3：右轮3的顺时针柔性扭转执行器21接大气压，顺时针柔性扭转执行器21的上底面23绕固定于底盘5的下底面25旋转，仅驱动侧单向轴承9的内圈一起反向旋转，右轮3的侧单向轴承9的外圈和车轮6不动，从而使顺时针柔性扭转执行器21恢复到初始状态；左轮2的逆时针柔性扭转执行器12接负压，逆时针柔性扭转执行器12的上底面23驱动侧单向轴承9的内圈和外圈一起正向旋转，从而驱动左轮2前进；左轮2前进，右轮3不动，使整个小车向右转动。

步骤4：左轮2的逆时针柔性扭转执行器12接大气压，逆时针柔性扭转执行器12的上底面23绕固定于底盘5的下底面25旋转，仅驱动侧单向轴承9的内圈一起反向旋转，左轮2的侧单向轴承9的外圈和车轮6不动，从而使逆时针柔性扭转执行器12恢复到初始状态。

重复步骤1-4，就可以使小车连续向右转向。

本发明具体实施可以应用于强磁、强电的恶劣环境中，传统的电机在强磁、强电环境中工作会受到影响，而气动的柔性执行器能抵抗强磁、强电的干扰。

一种柔性执行器驱动的小车专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。