[發(fā)明專利]滾動變形機構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310061219.8
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN103112512A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚燕安;田耀斌;張予昊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學
• 主分類號: B62D57/00
• 分類號: B62D57/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可移動機構(gòu)，具體涉及一種滾動變形移動機構(gòu)。該裝置可應(yīng)用于機器人在特殊環(huán)境下的探測。

背景技術(shù)

中國專利申請CN101973319公開了一種六面體步行機構(gòu)。該機構(gòu)由兩個十字桿和四條支鏈組成，每個十字桿分別于四個支鏈的一端連接，由兩個電機驅(qū)動，當只有一個電機通電時，滾動六面體機構(gòu)的運動方式與平面四桿機構(gòu)的運動方式相同。當要轉(zhuǎn)換方向時，將機構(gòu)回復(fù)到正方體形態(tài)，停止當前運動的電機，將另一電機通電，從而實現(xiàn)方向的變換。但此機構(gòu)變形較小，驅(qū)動電機不易安裝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：設(shè)計出一種具有較強變形能力的多面體移動機構(gòu)，能夠容易的實現(xiàn)滾動以及轉(zhuǎn)向功能，提高機構(gòu)的移動性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案：設(shè)計一種具有三條支鏈的并聯(lián)機構(gòu)，每條支鏈上安裝有一個驅(qū)動電機，且驅(qū)動電機安裝在支鏈的中部以保證機構(gòu)的對稱性。利用該機構(gòu)的變形實現(xiàn)機器人的移動和轉(zhuǎn)向。其具體方法如下：

該機構(gòu)包括上平臺、下平臺和三條支鏈，所述的上平臺與下平臺的結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述的三條支鏈的結(jié)構(gòu)和尺寸相同。每條支鏈的兩端分別通過十字軸與上、下平臺連接，從而形成具有三條支鏈的并聯(lián)機構(gòu)。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明所述的滾動變形機構(gòu)采用三支鏈的并聯(lián)機構(gòu)，該機構(gòu)具有一定的剛度和承載能力，且機構(gòu)的自由度為3，具有較強的靈活性和變形能力，可以實現(xiàn)向前移動和轉(zhuǎn)向，能夠適應(yīng)多種復(fù)雜的環(huán)境。

附圖說明

圖1??整體機構(gòu)圖；

圖2??半球塊1結(jié)構(gòu)示意圖

圖3??頂點單元A裝配示意圖

圖4??頂點單元B裝配示意圖

圖5??連桿8結(jié)構(gòu)示意圖

圖6??連桿10結(jié)構(gòu)示意圖

圖7??第Ⅰ支鏈剖視圖

圖8??第Ⅰ支鏈裝配示意圖

圖9??第Ⅰ支鏈與頂點單元A和頂點單元B裝配示意圖

圖10?整體機構(gòu)運動示意圖

具體實施方式

結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。

滾動變形機構(gòu)，該機構(gòu)包括頂點單元A，頂點單元B和第Ⅰ支鏈、第Ⅱ支鏈和第Ⅲ支鏈，所述的頂點單元A與頂點單元B的結(jié)構(gòu)和尺寸相同，第Ⅰ支鏈、第Ⅱ支鏈和第Ⅲ支鏈的結(jié)構(gòu)和尺寸相同，如圖1所示。

所述的頂點單元A包括半球塊（1）和三個U形件（2，3，4），其連接關(guān)系如下：如圖2所示，半球塊（1）上有個三角形的凸臺（1a）和三個凹槽（1b）。如圖3，所述的三個U形件（2，3，4）通過螺釘分別固定在三角形凸臺（1a）的側(cè)壁上。

所述的頂點單元B包括半球塊（1）和三個U形件（5，6，7），其連接關(guān)系如下：如圖4所示，半球塊（1）上有個三角形的凸臺（1a）和三個凹槽（1b）。?所述的三個U形件（5，6，7）通過螺釘分別固定在三角形凸臺（1a）的側(cè)壁上。頂點單元B的結(jié)構(gòu)和尺寸與頂點單元A相同。

第Ⅰ支鏈包括：連桿（8），連桿（10），電機殼（9）和電機（11）

如圖5所示，連桿（8）的兩側(cè)分別為圓端和U形端，圓端中心開有通孔，U形端兩側(cè)開有通孔，且U形端通孔的軸線（8a）與圓端的軸線（8b）正交。在連桿（8）的圓端分別設(shè)置有電機固定孔（81）和電機殼固定孔（82）

如圖6所示，連桿（10）的兩側(cè)分別為圓端和U形端，圓端中心開有通孔，U形端兩側(cè)開有通孔，且U形端通孔的軸線（10a）與圓端的軸線（10b）正交

第Ⅰ支鏈的連接關(guān)系如下：如圖7圖8所示，電機（11）與連桿（8）通過孔（81）固定連接，電機殼（9）與連桿（8）通過孔（82）固定連接，所示的電機殼的尾端或側(cè)段可以開若干通孔一邊布線（圖中未標示），連桿（10）通過緊定螺釘與電機（11）的輸出軸固定連接，通過上述連接構(gòu)成第Ⅰ支鏈。

整體機構(gòu)包括：頂點單元A，頂點單元B，第Ⅰ支鏈，第Ⅱ支鏈和第Ⅲ支鏈。其連接關(guān)系如下：如圖9所示，第Ⅰ支鏈的連桿（10）的U形端與頂點單元A的U形件（5）通過十字軸（12）活動連接，連桿（8）的U形端與頂點單元B的U形件（2）通過十字軸（12）活動連接；第Ⅱ支鏈的連桿（10）的U形端與頂點單元A的U形件（6）通過十字軸活動連接，連桿（8）的U形端與頂點單元B的U形件（3）通過十字軸（12）活動連接；第Ⅲ支鏈的連桿（10）的U形端與頂點單元A的U形件（7）通過十字軸活動連接，連桿（8）的U形端與頂點單元B的U形件（4）通過十字軸（12）活動連接，通過上述連接構(gòu)成滾動變形機構(gòu)。

具體使用方法：如圖10所示整體機構(gòu)通過三條支鏈夾角變化來實現(xiàn)整體機構(gòu)的滾動，機構(gòu)運動的步驟為（a）—（b）—（c）—（d），步驟（a）：機構(gòu)通過第Ⅰ支鏈、第Ⅱ支鏈和頂點單元A支撐于地面；步驟（b）：在第Ⅲ支鏈驅(qū)動電機的作用下，第Ⅲ支鏈連桿（8）和連桿（10）的夾角變大，整體機構(gòu)實現(xiàn)變形；步驟（c）：由于機構(gòu)的變形，使整體機構(gòu)的重心向頂點單元B的一側(cè)移動，當超過臨界點時，整體機構(gòu)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，變?yōu)榈冖裰ф?、第Ⅱ支鏈和頂點單元B支撐于地面；步驟（d）：第Ⅲ支鏈驅(qū)動電機反向轉(zhuǎn)動，使第Ⅲ支鏈連桿（8）和連桿（10）的夾角再變小，完成滾動移動。