[發明專利]一種四面對稱結構的解魔方機器人

有效

• 申請號: 201510013273.4
• 申請日: 2015-01-12
• 公開（公告）號: CN104552308B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 左國玉;邱永康;盧佳豪;于雙悅;劉旭;龔道雄
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/18;B25J13/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 沈波

1.一種四面對稱結構的解魔方機器人，其特征在于：該機器人包括魔方(1)、智能手機(2)、基本執行單元(8)、控制板、支腳架(6)、底座(7)、手機固定調節支架、控制系統；

基本執行單元(8)包括電機(9)、電機板(10)、支柱(11)、前板(12)、主軸(13)、滾珠軸承件(14)、大滑槽(15)、L型杠桿(16)、杠桿定位孔(17)、舵機板(18)、舵機單搖臂(19)、舵機(20)、推桿(21)、連桿(22)、轉軸(23)、爪(24)、銷軸(25)、推桿擋肩(26)、套筒(27)、卡簧(28)、小齒輪(29)、大齒輪(30)；

手機固定調節支架包括手機橫向調節塊(3)、手機縱向調節柱(4)、通用手機固定塊(5)；手機縱向調節柱(4)與支腳架(6)相連接；手機橫向調節塊(3)固定在手機縱向調節柱(4)頂端，手機橫向調節塊(3)、手機縱向調節柱(4)與通用手機固定塊(5)連接；智能手機(2)安裝在通用手機固定塊(5)上；

其中魔方(1)被穩定放置在四個相互對稱布置的基本執行單元(8)中，支腳架(6)與各基本執行單元(8)中的前板(12)固定，使四個基本執行單元(8)相鄰兩兩垂直相連，并共同被固定在底座(7)上，形成一個對稱且穩定的四邊形結構；

舵機(20)被固定在舵機板(18)上，隨著舵機(20)轉動，舵機單搖臂(19)轉動，帶動L型杠桿(16)運動，L型杠桿(16)通過杠桿定位孔(17)固定，其上有大滑槽(15)，滾珠軸承件(14)在大滑槽(15)上與L型杠桿(16)固定，并通過套筒(27)和卡簧(28)固定在主軸(13)上，即隨著舵機(20)轉動，滾珠軸承件(14)沿主軸(13)上下滑動；

爪(24)通過銷軸(25)被固定在連桿(22)和轉軸(23)上，連桿(22)與推桿(21)固定，滾珠軸承件(14)沿主軸(13)上下滑動，經過推桿擋肩(26)帶動推桿(21)與連桿(22)運動，繼而控制爪(24)的開閉；

電機(9)通過支柱(11)固定在前板(12)及電機板(10)之間，電機(9)轉動帶動小齒輪(29)轉動，繼而帶動大齒輪(30)轉動，大齒輪(30)與主軸(13)同軸，帶動主軸(13)轉動，主軸(13)轉動帶動轉軸(23)轉動，實現爪(24)的轉動；

該魔方(1)的控制系統包括上位機智能手機、下位機處理器、執行單元和電源管理模塊。

2.根據權利要求1所述的一種四面對稱結構的解魔方機器人，其特征在于：所述的控制爪(24)開閉的舵機(20)為高精度金屬舵機；控制爪(24)旋轉的電機(9)為微型直流電機。

3.根據權利要求1所述的一種四面對稱結構的解魔方機器人，其特征在于：所述的爪(24)的開閉和旋轉功能相互獨立，可同時實現。

4.根據權利要求1所述的一種四面對稱結構的解魔方機器人，其特征在于：手機橫向調節塊(3)、手機縱向調節柱(4)、通用手機固定塊(5)的材料為不銹鋼柱形結構；智能手機(2)最高離魔方(1)的垂直距離為100毫米。

5.根據權利要求1所述的一種四面對稱結構的解魔方機器人，其特征在于：所述的四個基本執行單元(8)，分別放置在魔方(1)的四個側面，對應兩個基本執行單元(8)的爪(24)前端相距50毫米，可獨立夾持一層魔方(1)并完成旋轉。

6.根據權利要求1所述的一種四面對稱結構的解魔方機器人，其特征在于：所述的控制系統中，上位機單元包括基于Android操作系統的智能手機，其中包含一款解魔方機器人配套App、攝像頭、閃光燈及藍牙模塊；下位機主要包括STM32系列微控制器、藍牙模塊；執行單元主要包括LM293DD電機驅動模塊、微型直流電機、高精度金屬舵機及必要連桿機構；電源管理模塊主要包括3.7V鋰電池、12V聚合物鋰電池及穩壓模塊。