CN101462561A - 一种滚动三角形机器人 - Google Patents

Abstract

一种滚动三角形机器人，涉及一种滚动机器人，其一条边包括电机(2)、一节螺杆(3)，二节螺杆(4)，三节套筒(5)、套筒接头(6)及电机接头(1)；电机尾部固定在电机接头上，电机输出轴用紧钉与一节螺杆右端固定；一节螺杆与二节螺杆螺纹连接；二节螺杆与三节套筒螺纹连接；三节套筒固定在套筒接头上；电机接头、电机、一节螺杆、二节螺杆、三节套筒和套筒接头组成滚动三角形机器人的一条边；滚动三角形机器人的三条边结构及尺寸相同，各条边的电机接头与另条边的套筒接头和圆柱销依次圆柱副相连接，构成滚动三角形机器人。本机器人结构极为简单，易于实现，给中小学生提供一个对几何形体和移动机器人的认识帮助。

Description

一种滚动三角形机器人

技术领域

本发明涉及一种滚动的机器人，即实现三角形结构机器人的直线运动。

背景技术：

在滚动机器人的研究领域，滚动球形机器人是一个很大的家族。1996年，Helsinki University of Technology的Aarne Halme，Jussi Suomela，TorstenSchonberg and YanWang设计出了第一种球形机器人，他们设置了一个驱动轮，有电机驱动驱动轮在球壳内滚动，通过改变系统的重心来实现球体的滚动，作为历史上第一种球形机器人的设计方案，它对以后学者的继续研究有重要的参考和启迪作用。

随后出现了像滚动圆柱体机器人等等许多回转体结构的滚动机器人。

但是这类回转体机器人有一个明显的不足之处就是对地形要求比较严格，如果处在复杂的地形条件下实现正常运转会出现困难。

现在的滚动机器人又多了很多的成员，它们的外形不单纯再是回转体形状了，而出现了别的结构，它们降低对地形环境的要求，可以在复杂的地形环境中方便实现其运转。像美国国家航空航天局研制的TETwalker机器人，它就是由六条杆组成的四面体结构，通过四面体六条边的伸长缩短变化，实现四面体重心的偏移，完成了机器人的运动。

在现行市场上电动推杆的伸缩比很小，范围基本上在2：1以内，不能见到实现二级或者多级传动的电动推杆，存在的二级或者多级推杆为气动或液压传动推杆，但是其工作环境要求高，需要汽缸、液压缸的支持，对空间又提出了要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题提供一种滚动三角形机器人。

本发明的技术方案：

滚动三角形机器人的一条边包括电机、一节螺杆，带一段内螺纹的二节螺杆，带一段内螺纹的三节套筒、套筒接头以及电机接头；

电机的尾部固定在电机接头上，电机的输出轴用紧钉与一节螺杆的右端固定；一节螺杆与二节螺杆螺纹连接；二节螺杆螺纹与三节套筒螺纹连接；三节套筒固定在套筒接头上；电机接头、电机、一节螺杆、二节螺杆、三节套筒和套筒接头)组成滚动三角形机器人的一条边；

滚动三角形机器人的三条边结构及尺寸相同，各条边的电机接头与另条边的套筒接头和圆柱销依次圆柱副相连接，构成滚动三角形机器人。

滚动三角形机器人实现变形和移动两项功能，即完成三角形机器人在空间内的往复直线运动。其运动原理为：三角形机器人通过一侧边的伸长和缩短，形状变化，使三角形机器人重心发生偏移，偏移出底边，从而使三角形机器人翻滚，完成三角形机器人的直线往复运动。在滚动过程中，三角形机器人一侧边开始伸长，三角形的重心随之也开始变化，当侧边伸长一定到长度，重心相应的移动到一定的位置移出底边，使三角形完成了翻滚。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果：

本发明滚动三角形机器人就是通过机器人的变形和移动，实现三角形结构在空间内的往复直线运动。其结构极为简单，易于制造和工程实现。该移动机器人给刚接触几何结构的中小学生提供一个对几何形体的认识帮助，向他们展现几何图形的结构美，便于他们对几何体的认识。

附图说明

图1是滚动三角形整体示意图

图2是三角形边与边连接的圆柱副示意图；

图3是三角形一边，即二级推杆示意图；

图4是一节螺杆零件图；

图5是二节螺杆零件图；

图6是三节套筒零件图；

图7是运动初始状态表示图；

图8是伸缩杆一级伸缩完毕，一节螺杆和二节螺杆“连成一体状态”表示图；

图9是伸缩杆二级伸缩完毕，伸缩杆达到最长状态表示图；

图10是翻转状态示意图；

图11是翻转完成示意图；

图12是一级收缩完成，一节螺杆和二节螺杆“连成一体状态”表示图；

图13是伸缩杆二级收缩完成，回复初始状态，一个步态结束；

图中：1是电机接头，2是电机，3是一节螺杆，4是二节螺杆，5是三节套筒，6是套筒接头，7是圆柱销。

具体实施例

滚动三角形机器人的一条边，见图3，包括电机2、一节螺杆3，带一段内螺纹的二节螺杆4，带一段内螺纹的三节套筒5、套筒接头6以及电机接头1；

电机2的尾部固定在电机接头1上，电机2的输出轴用紧钉与一节螺杆3的右端固定；

一节螺杆3与二节螺杆4螺纹连接；

二节螺杆4螺纹与三节套筒5螺纹连接；

三节套筒5固定在套筒接头6上；

电机接头1、电机2、一节螺杆3、二节螺杆4、三节套筒5和套筒接头6组成滚动三角形机器人的一条边；

滚动三角形机器人的三条边结构及尺寸相同，各条边的电机接头1与另条边的套筒接头6和圆柱销7依次圆柱副相连接，见图2，构成滚动三角形机器人，见图1。

一节螺杆3，见图4，一节螺杆3的左端设退刀槽，退刀槽以右贯穿螺纹。退刀槽的作用：当一节螺杆3相对二节螺杆4运动到头时，由于螺纹突然截止，内外螺纹截面实现硬碰撞，阻止它们之间的相对转动和移动，使一节螺杆和二节螺杆成为一体。一节螺杆3的右端设一中心孔和一螺孔，用以与电机轴的连接。

图5是二节螺杆零件图，二节螺杆4的左端设退刀槽，退刀槽以右贯穿螺纹。当二节螺杆4相对三节套筒5运动到头时，由于螺纹突然截止，内外螺纹截面实现硬碰撞，阻止它们之间的相对转动和移动。二节螺杆4的右端设20mm的内螺纹，用以和一节螺杆3连接。

图6是三节套筒零件图，在三节套筒右端有20mm的内螺纹；用以和二节螺杆4连接。

下面以滚动三角形机器人实现一个滚动步态为例说明三角形机器人滚动的实现：

(1)如附图7为滚动三角形机器人的初始状态，每条边处于最短状态；

(2)如附图8为滚动三角形机器人开始工作，电机带动一节螺杆3转动，由于一节螺杆3和二节螺杆4之间的螺纹连接，所以一节螺杆和二节螺杆通过它们之间的转动实现了之间的相对移动；当一节螺杆移动到顶头时，由于螺纹突然截止，阻止它们之间的相对转动和移动，使一节螺杆和二节螺杆成为一体运动；

(3)如附图9为滚动三角形机器人的一节螺杆和二节螺杆成为一体，与三节套筒5之间开始相对运动，同理，通过它们之间的转动实现了之间的相对移动；

(4)如附图10和11，当滚动三角形机器人的边伸长到一定长度，重心相应的移动到一定的位置到达底边的边缘，再加之伸长的动能，使三角形完成了翻滚；

(5)如附图12和13滚动三角形机器人完成了翻滚，然后收缩，直至完毕；

(6)一个步态完成；

(7)再换另一边重复(1)——(6)步的步骤，从而实现机器人的直线滚动。

Claims (3)

1.一种滚动三角形机器人，其特征在于：滚动三角形机器人的一条边包括电机(2)、一节螺杆(3)，带一段内螺纹的二节螺杆(4)，带一段内螺纹的三节套筒(5)、套筒接头(6)以及电机接头(1)；

电机(2)的尾部固定在电机接头(1)上，电机(2)的输出轴用紧钉与一节螺杆(3)的右端固定；

一节螺杆(3)与二节螺杆(4)螺纹连接；

二节螺杆(4)螺纹与三节套筒(5)螺纹连接；

三节套筒(5)固定在套筒接头(6)上；

电机接头(1)、电机(2)、一节螺杆(3)、二节螺杆(4)、三节套筒(5)和套筒接头(6)组成滚动三角形机器人的一条边；

滚动三角形机器人的三条边结构及尺寸相同，各条边的电机接头(1)与另条边的套筒接头(6)和圆柱销(7)组成圆柱副，依次相连接，构成滚动三角形机器人。

2.根据权利要求1所述的一种滚动三角形机器人，其特征在于：一节螺杆(3)的左端设退刀槽，退刀槽以右贯穿螺纹。

3.根据权利要求1所述的一种滚动三角形机器人，其特征在于：二节螺杆(4)的左端设退刀槽，退刀槽以右贯穿螺纹，另一端有20mm内螺纹。

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