[發明專利]一種基于虛擬球鉸的雙輪模塊化蛇形機器人

在審

• 申請號: 202211461330.1
• 申請日: 2022-11-21
• 公開（公告）號: CN115783077A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 郎國棟;高永生;樊繼壯;姚世軍;趙杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02;B60B19/12
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 孟憲會

1.一種基于虛擬球鉸的雙輪模塊化蛇形機器人，其特征在于：它包括N個虛擬球鉸和N+1個雙輪模塊，N+1個雙輪模塊和N個虛擬球鉸交替連接設置，雙輪模塊包括外麥克納姆輪(1)和內麥克納姆輪(2)；虛擬球鉸包括動平臺(3)、一組第一驅動裝置(4)、一組虛擬球鉸連接組件、一組第二驅動裝置(8)和靜平臺(9)，動平臺(3)和靜平臺(9)相對設置，動平臺(3)的一端分別與一個外麥克納姆輪(1)和一個內麥克納姆輪(2)連接，靜平臺(9)的一端分別與一個外麥克納姆輪(1)和一個內麥克納姆輪(2)連接，動平臺(3)的另一端安裝有一組第一驅動裝置(4)，靜平臺(9)的另一端安裝有一組第二驅動裝置(8)，一組虛擬球鉸連接組件設置在一組第一驅動裝置(4)和一組第二驅動裝置(8)之間，且一組虛擬球鉸連接組件的兩端分別端與一組第一驅動裝置(4)和一組第二驅動裝置(8)連接。

2.根據權利要求1所述一種基于虛擬球鉸的雙輪模塊化蛇形機器人，其特征在于：一組虛擬球鉸連接組件包括一組第一擺桿(5)、一組曲桿(6)和一組第二擺桿(7)；第一驅動裝置(4)通過一組第一擺桿(5)與一組曲桿(6)的一端連接，第二驅動裝置(8)通過一組第二擺桿(7)與一組曲桿(6)的另一端連接。

3.根據權利要求1所述一種基于虛擬球鉸的雙輪模塊化蛇形機器人，其特征在于：一組第一驅動裝置(4)包括三個第一舵機，第二驅動裝置(8)包括三個第二舵機，三個第一舵機沿徑向均布安裝在動平臺(3)的端面上，三個第二舵機沿徑向均布安裝在靜平臺(9)的端面上。

4.根據權利要求3所述一種基于虛擬球鉸的雙輪模塊化蛇形機器人，其特征在于：一組第一擺桿(5)包括三個第一擺桿(5)，一組曲桿(6)包括三個曲桿(6)，一組第二擺桿(7)包括三個第二擺桿(7)；每個第一舵機通過一個第一擺桿(5)與一個曲桿(6)的一端轉動連接，且曲桿(6)的另一端通過第二擺桿(7)與一個第二舵機轉動連接。

5.根據權利要求4所述一種基于虛擬球鉸的雙輪模塊化蛇形機器人，其特征在于：一個曲桿(6)上的第一擺桿(5)與其相鄰曲桿(6)上的第二擺桿(7)之間位置偏轉角度為60°。

6.根據權利要求5所述一種基于虛擬球鉸的雙輪模塊化蛇形機器人，其特征在于：所述內麥克納姆輪(2)與外麥克納姆輪(1)對稱設置，且內麥克納姆輪(2)上棍子的軸線與內麥克納姆輪(2)軸線夾角為45°，外麥克納姆輪(1)上棍子的軸線和相鄰內麥克納姆輪(2)上棍子的軸線垂直設置；

動平臺(3)與對應的內麥克納姆輪(2)和外麥克納姆輪(1)通過麥克納姆輪芯軸(9)和連桿(10)進行連接，動平臺(3)遠離虛擬球鉸的一端上設有麥克納姆輪芯軸(9)，且麥克納姆輪芯軸(9)的軸線與動平臺(3)的軸線共線設置，麥克納姆輪芯軸(9)與內麥克納姆輪(2)的中空電機內圈和外麥克納姆輪(1)的中空電機內圈固定連接，麥克納姆輪芯軸(9)與動平臺(3)之間設有連桿(10)，連桿(10)與動平臺(3)遠離虛擬球鉸的一端端面平行設置，動平臺(3)遠離虛擬球鉸的一端端面上設有凸臺，且凸臺靠近動平臺(3)的邊緣處設置，連桿(10)一端遠離動平臺(3)的一側與麥克納姆輪芯軸(9)的一端固定連接，連桿(10)另一端靠近動平臺(3)的一側與凸臺固定連接；

靜平臺(8)與對應的內麥克納姆輪(2)和外麥克納姆輪(1)通過麥克納姆輪芯軸(9)和連桿(10)進行連接，靜平臺(8)遠離虛擬球鉸的一端上設有麥克納姆輪芯軸(9)，且麥克納姆輪芯軸(9)的軸線與靜平臺(8)的軸線共線設置，麥克納姆輪芯軸(9)與內麥克納姆輪(2)的中空電機內圈和外麥克納姆輪(1)的中空電機內圈固定連接，麥克納姆輪芯軸(9)與靜平臺(8)之間設有連桿(10)，連桿(10)與動平臺(3)遠離虛擬球鉸的一端端面平行設置，動平臺(3)遠離虛擬球鉸的一端端面上設有凸臺，且凸臺靠近動平臺(3)的邊緣處設置，連桿(10)一端遠離動平臺(3)的一側與麥克納姆輪芯軸(9)的一端固定連接，連桿(10)另一端靠近動平臺(3)的一側與凸臺固定連接。

7.根據權利要求1所述一種基于虛擬球鉸的雙輪模塊化蛇形機器人，其特征在于：多個虛擬球鉸的雙輪模塊沿直線方向串聯連接。