[發明專利]一種全轉動副四面體移動機器人

有效

• 申請號: 201810286062.1
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108860353B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 姚燕安;王志瑞;王子謙
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 謝建玲;郝亮

本發明公開一種全轉動副四面體移動機器人，移動機器人包含有第一至第四頂點組件和第一至第六支鏈；第一頂點上的三個“U”形件分別和第四、第五、第六支鏈的任意一端通過轉軸連接；第二頂點上的三個“U”形件分別和第二、第三、第五支鏈的任意一端通過轉軸連接；第三頂點上的三個“U”形件分別和第一、第二、第四支鏈的任意一端通過轉軸連接；第四頂點上的三個“U”形件分別和第一、第三、第六支鏈的任意一端通過轉軸連接；所述的四個頂點組件的結構和尺寸相同；所述的六個支鏈的結構和尺寸相同；完成上述連接機器人外形呈現正四面體；通過控制舵機的正、反轉驅動支鏈內翻、外翻達到四面體移動機器人的變形及移動目的。該發明可用于偵察、運載等。

技術領域

本發明涉及一種全轉動副四面體移動機器人，通過控制機器人各支鏈的內翻、外翻使其進行變形及移動。該發明可用于軍事偵察、運載等。

背景技術

有別于傳統地面移動機器人，多面體地面移動機器人以多面體為基本外形，以面接觸為主要支撐方式，以整體變形產生移動為主要移動方式。多面體機器人具有較大的變形能力，能夠獲得靈活的移動能力以及適應性，使其在地面移動機器人領域具有較大潛力。

中國專利申請CN103407508A公開一種十二自由度四面體機器人。機構由四個頂點組件和六個支鏈連接成一個整體的空間機構，通過12個舵機控制達到機構的變形，實現地面上的翻滾。

中國專利申請CN101973319公開了一種六面體步行機構。該機構由兩個十字桿和四條支鏈組成，每個十字桿分別與四個支鏈的一端連接，由兩個電機驅動，當只有一個電機通電時，滾動六面體機構的運動方式與平面四桿機構的運動方式相同。當要轉換方向時，將機構恢復到正方體形態，停止當前運動的電機，將另一電機通電，從而實現方向的變換。

發明內容

本發明要解決的技術問題：以四面體幾何結構為設計基礎，對其頂點及邊進行機械化設計，使其能夠自身產生變形，并以此實現地面移動能力。

本發明的技術方案：四面體移動機器人包括第一頂點、第二頂點、第三頂點、第四頂點，第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈、第四支鏈、第五支鏈、第六支鏈。

第一頂點由頂點支撐盤、三個U形支架和轉軸組成，頂點的三個U形支架上的轉軸的軸線共面夾角為120°；所述的第二頂點、第三頂點、第四頂點的結構和尺寸與第一頂點完全相同。

第一支鏈由支鏈第一桿、支鏈第二桿組成；共三個轉動副，且三條轉動副軸線相互平行。

所述的第二支鏈、第三支鏈、第四支鏈、第五支鏈、第六支鏈的結構和尺寸與第一支鏈完全相同。

頂點和支鏈的連接關系為：

第一頂點上的三個“U”形支架分別和第四支鏈、第五支鏈、第六支鏈的任意一端通過轉軸進行轉動副連接；

第二頂點上的三個“U”形支架分別和第二支鏈、第三支鏈、第五支鏈的任意一端通過轉軸進行轉動副連接；

第三頂點上的三個“U”形支架分別和第一支鏈、第二支鏈、第四支鏈的任意一端通過轉軸進行轉動副連接；

第四頂點上的三個“U”形支架分別和第一支鏈、第三支鏈、第六支鏈的任意一端通過轉軸進行轉動副連接。

第一頂點包括頂點支撐盤、三個“U”形支架和轉軸；“U”形支架兩側設有通孔，用于與轉軸連接形成轉動副；“U”形支架的底部設有通孔，用于與頂點支撐盤通過螺栓固定；頂點支撐盤上設有三組通孔；通過上述連接，使三個“U”形支架軸線共面夾角為120°，并可與支鏈進行轉動連接。

第一支鏈由支鏈第一桿、支鏈第二桿組成；其中支鏈第一桿由兩個相同的支鏈外板通過螺栓與舵機機體連接孔固定連接構成；支鏈第二桿由兩個相同的支鏈外板通過螺栓與舵機舵盤連接孔固定連接構成；通過上述連接，可使支鏈繞舵機轉軸靈活轉動并可與頂點“U”形支架進行轉動連接。