抛雪叶轮、除雪装置及扫雪机器人的制作方法

本技术涉及机器人，特别涉及一种抛雪叶轮、除雪装置及扫雪机器人。

背景技术：

1、随着机器人技术的高速发展，机器人已经开始走向生活中的每一个角落扫雪机器人作为家庭用机器人的一种，主要包括扫雪装置及用来拖动扫雪装置在庭院内移动的载体。载体通常为轮式或履带式的车身，扫雪装置主要包括集雪机构和抛雪机构，集雪机构把地面的积雪攒聚至抛雪机构，再通过抛雪机构将积雪向指定位置抛出。

2、抛雪机构包括与集雪机构连通的抛雪舱，抛雪舱内设有抛雪叶轮，抛雪叶轮包括轮毂和固定设置在轮毂上的抛雪叶片，通过抛雪叶轮的旋转可将抛雪舱内的积雪抛出。由于叶轮端部线速度最大，在叶轮旋转时端部承受瞬间的压力也最大，因此，当积雪中存在砂砾等杂质时叶轮端部受到撞击极易变形，从而影响抛雪效果。

技术实现思路

1、本实用新型实施例旨在提供一种抛雪叶轮、除雪装置及扫雪机器人，可解决现有技术中抛雪叶轮容易变形的技术问题。

2、本实用新型实施例解决其技术问题采用以下技术方案：

3、本技术公开的一种抛雪叶轮，包括：

4、轮毂；

5、叶片，所述叶片与所述轮毂固定连接，所述叶片环绕所述轮毂轴心设置，所述叶片在所述轮毂的径向上存在根部和端部，所述根部邻近所述轮毂轴心，所述端部背离所述轮毂轴心，所述叶片至少端部存在第一中空结构。

6、通过将叶片的端部设置为中空结构，当叶片迎雪面受到瞬间冲击时，背雪面对迎雪面起到支撑作用，使得重量相同的情况下，端部采用中空结构能承受的冲击载荷更大，增加叶片的抗变形能力。

7、本技术抛雪叶轮的一种可能的实施方式中，所述第一中空结构在所述轮毂径向上的截面为三角形。

8、三角行在力学模型中结构最为稳定，通过将第一中空结构设置三角形，作为最稳定的力学结构，使得同等重量和相同材质下，能够最大限度的提升叶片的抗变形能力。

9、本技术抛雪叶轮的一种可能的实施方式中，所述叶片厚度由所述根部到端部逐渐增加。

10、由于叶片根部线速度最小，因此叶片根部承受的瞬间冲击载荷最低，通过将叶片设置为厚度有根部到端部逐渐增加，在加强叶片端部抗变形能力的同时，相对的降低叶片根部的厚度从而减轻叶片的重量，使得叶片端部与根部的比重增加，从而增加抛雪叶轮整体的转动惯量，这样抛雪叶轮旋转时稳定性更高。

11、本技术抛雪叶轮的一种可能的实施方式中，所述叶片在所述轮毂轴向上存在底部及顶部，所述叶片用于抛雪的一面为迎雪面，所述叶片端部的顶部设有凸出所述叶片迎雪面的翻折部，所述翻折部与所述迎雪面呈钝角。

12、由于叶片端部的线速度最大，通过在叶片端部的顶部设置翻折部，既能防止积雪沿径向滑动脱离叶片表面，起到兜雪的作用，又能依靠极大的线速度破除积雪中的雪块或冰块。翻折部呈钝角设置能够构建局部力学三角模型，增加翻折部的结构稳定性。

13、本技术抛雪叶轮的一种可能的实施方式中，所述叶片包括围合成所述第一中空结构的第一侧板、第二侧板和第三侧板，所述第一侧板、第二侧板沿所述轮毂径向延伸，所述第三侧板于所述叶片端部连接在所述第一侧板与第二侧板之间，所述翻折部设置于第一侧板的顶部，所述翻折部向背离所述第二侧板的方向弯折。

14、通过将翻折部设置为向背离第二侧板的方向弯折，使翻折部朝向抛雪叶轮旋转的方向倾斜，这样既能实现兜雪的作用，也能迎着积雪起到破除雪块的效果。

15、本技术抛雪叶轮的一种可能的实施方式中，所述迎雪面位于所述第一侧板，所述第二侧板顶部设有支撑部，所述支撑部与所述翻折部侧面固定连接。

16、支撑部、翻折部与第三侧板相互呈一定角度形成局部力学三角模型，其中支撑部还同时充当翻折部的加强筋，增加翻折部的抗冲击能力，提升叶片整体的力学稳定性。

17、本技术抛雪叶轮的一种可能的实施方式中，所述第三侧板形成有角部，所述角部形成于所述叶片顶部，所述角部连接所述支撑板与所述翻折部，所述支撑板、翻折部与所述角部围合形成第二中空结构。

18、通过支撑板、翻折部和角部围合形成的第二中空结构，使得翻折部的结构更为牢固，抗击冲击载荷的能力更强，不易变形。本技术抛雪叶轮的一种可能的实施方式中，所述叶片包括位于根部的内缘段，所述内缘段的高度沿所述叶片根部到端部的方向逐渐增加。

19、由于叶片在高速旋转时，叶片的顶部会将接触到的积雪瞬间向端部甩出，使得积雪无法沿轮毂轴向进入叶片根部间的缝隙，相当于在抛雪叶轮旋转半径范围内形成一个阻挡积雪进入叶片根部的封面，极大的影响进雪量，从而降低抛雪效率。通过将叶片内缘段在所述抛雪叶轮轴向上的高度沿叶片根部到端部逐渐增加，抛雪叶轮旋转时形成以轴心为中心的进雪腔，进雪腔越靠近抛雪叶轮的轴心深度越大，整体呈开口朝向叶片顶部的漏斗形，这样在叶片高速旋转时，积雪可通过进雪腔进入到叶片之间的缝隙，继而被叶片抛出，增加抛雪效率。

20、本技术抛雪叶轮的一种可能的实施方式中，所述内缘段的顶部呈内凹的弧形。

21、通过将内缘段顶部设置为内凹的弧形，增大进雪腔的容积，增强抛雪叶轮沿轴向的进雪能力，进一步提升抛雪效率。

22、本技术抛雪叶轮的一种可能的实施方式中，所述叶片还包括在轴向上高度大于内缘段的外缘段，所述外缘段邻近所述叶片的端部，所述外缘段与所述内缘段固定连接，所述外缘段沿所述轮毂径向延伸一定距离。

23、叶片的端部线速度最大，积雪主要通过叶片的外缘段抛离至外部，因此需要确保叶片外缘部用来抛雪的部分有足够大的有效面积，在径向上需要保证进雪腔内径的前提下，使叶片的外缘段具备一定的高度则可以增加其用于抛雪的有效面积。平衡叶片内缘段的进雪腔进雪能力与叶片的外缘段的抛雪能，实现抛雪效率最大化。

24、本技术抛雪叶轮的一种可能的实施方式中，所述轮毂包括用于与动力机构传动连接的传动件，所述传动件与所述轮毂同轴设置，还包括与所述传动件固定连接的底板，所述底板表面垂直于与所述传动件的轴心，所述叶片底部与所述底板表面固定连接。

25、通过在传动件上增设底板，使得叶片底部与底板之间形成用于兜雪的舱室，避免积雪沿抛雪叶轮的轴向脱离叶片，同时底板与叶片底部固定连接，增加了叶片与轮毂之间的连接面增大，使叶片与轮毂固定的更为牢固，增加抛雪叶轮整体的稳定性。

26、本技术抛雪叶轮的一种可能的实施方式中，所述底板为正多边形，所述传动件设置于所述正多边形的中心，所述叶片与所述底板的内角一一对应设置。

27、这样通过将叶片与底板的内角一一对应设置，这样抛雪叶轮各部分整体受力平衡，叶片旋转时产生的离心力系的合力或合力偶矩为零，使得抛雪叶轮整体具有较好的平衡性，运行时振动幅度小，更为平稳且使用寿命长。

28、本技术抛雪叶轮的一种可能的实施方式中，所述叶片沿所述底板的内角平分线固定设置。

29、通过将叶片设置在底板的内角平分线上，使得叶片底部与底板有足够大的接触面积，确保叶片与底板之间连接的结构强度，同时，缩短底板边缘与抛雪叶轮轴心之间的距离，减轻底板的重量，降低底板旋转的功耗，提升抛雪叶轮的机械效率。

30、本技术抛雪叶轮的另一种可能的实施方式中，所述叶片根部至端部的延伸方向与所述轮毂的径向存在一定夹角。

31、通过设置叶片的长度方向(长度方向指由根部到端部的方向)与轮毂径向存在一定夹角，使得轮毂轴心出于叶片表面之间存在一定的空隙，抛雪叶轮高速旋转时，积雪可通过该间隙进入抛雪叶轮中心处，增加轮毂中心处的进雪量。

32、本技术还公开了一种除雪装置，包括：

33、集雪舱，所述集雪舱位于所述除雪装置前端，所述集雪舱正面形成进雪口，所述集雪舱内设有用于攒聚积雪的集雪叶片；

34、抛雪舱，所述抛雪舱与所述集雪舱连通，所述抛雪舱用于收纳由所述集雪舱涌入的积雪，还包括至少部分设置于抛雪腔的抛雪叶轮，通过抛雪叶轮将积雪抛出抛雪舱；

35、抛雪桶，所述抛雪桶一端与所述抛雪舱连通，所述抛雪桶另一端设有用于积雪抛出所述除雪装置的抛雪口；

36、动力机构，用于驱动所述抛雪叶轮及集雪叶片转动。

37、本技术还公开了一种扫雪机器人，包括：

38、车身；

39、如上所述的除雪装置，所述除雪装置设置于所述车身，用于在所述车身的拖动下清除行走路径上的积雪。