CN102139713A

CN102139713A - 一种三角形翻转移动机构

Info

Publication number: CN102139713A
Application number: CN 201010612029
Authority: CN
Inventors: 姚燕安; 田耀斌; 郝艳玲; 秦俊杰
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: Beijing Jiaotong University
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2030-12-29
Also published as: CN102139713B

Abstract

一种三角形翻转移动机构涉及一种翻转步行的机械装置，包括：第一、二、三带电机构件(A1、A2、A3)，第一、二、三连接件(C1、C2、C3)，第一连接轴(4)和第二电机连接轴(15)，第二连接轴(14)和第三电机连接轴(17)，第三连接轴(16)和第一电机连接轴(5)有通孔的一端分别插入到第一连接件，第二连接件，第三连接件的插槽里并通过螺栓螺母固定，通过三个连接件将三个构件连接成一个闭合的三角形机构。通过控制电机的正反转及转动角度，使得三角形机构以三个构件中的任意一个为支撑实现三角形机构的翻转步行运动。本发明结构简单，易于制造。为中小学生提供了一个对几何形体及移动机构的认识，也可用于制作军用探测机器人。

Description

一种三角形翻转移动机构

技术领域

本发明涉及一种三角形翻转移动的机械装置，特别涉及一种可以实现沿着三角形任意一边翻转的步行机构。可用于制作玩具、教学教具，也可用于军用探测机器人。

背景技术

CN101428421公开了“一种两足步行的三角形机器人”，它避免了仿人形机器人的腿部串联设计，机器人本体从整体上看是一个三角形，采用了完全闭链的机械结构，通过控制三角形三边的长度，机器人只能实现直线行走。

CN201329911公开的“一种滚动三角形机器人”，其运动原理是三角形机器人通过一侧边的伸长与缩短，形状变化，使三角形机器人重心发生偏移，从而使机器人翻滚，但也只能实现三角形机构的直线行走。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三角形翻转移动机构，该机构既可以实现直行功能，也可以实现转弯功能。

本发明的技术方案：

一种三角形翻转移动机构，该机构包括第一、二、三构件和第一、二、三连接件。

第一连接轴的B端和第二电机连接轴的D端分别插入到第一连接件的插槽里并通过螺栓螺母固定；

第二连接轴的B端和第三电机连接轴的D端分别插入到第二连接件的插槽里并通过螺栓螺母固定；

第三连接轴的B端和第一电机连接轴的D端分别插入到第三连接件的插槽里并通过螺栓螺母固定；

第一、二、三构件的结构和尺寸相同；第一、二、三连接件的结构和尺寸相同；

第一、二、三连接件的外形为V形，V形夹角为60°，开口两端开有插槽和通孔；

第一、二、三构件通过第一、二、三连接件的连接，中心线相交成等边三角形，构成三角形翻转移动机构。

所述的第一构件包括支撑板、电机、电机座、第一连接轴、第一电机连接轴、第一轴承座、第二轴承座、第一滚动轴承、第二滚动轴承、外罩、第一弹性挡圈、第二弹性挡圈、联轴器，上述零部件之间的连接如下：

支撑板的a、b伸出端等长，且与支撑板的中心线夹角均为60°；

在运动初始状态，支撑板的a伸出端的R点到等边三角形的第一构件边上的高H的距离h趋近于0，且支撑板的a伸出端的中心线MN与PQ的交点O为PQ的黄金分割点；支撑板侧面上开有3组，6个螺纹孔；

电机座和支撑板通过螺钉固定在一起，电机通过螺钉与电机座连接，第一轴承座，第二轴承座分别通过螺钉固定在支撑板的两端；

第一滚动轴承的外圈通过过盈配合安装在第一轴承座的台阶孔中，第一连接轴的A端与第一滚动轴承的内圈过盈配合且其轴肩与轴承内圈相贴合，第一连接轴A端的凹槽中安装第一弹性挡圈；

第二滚动轴承的外圈通过过盈配合安装在第二轴承座的台阶孔中，第一电机连接轴的A端与第二滚动轴承的内圈过盈配合且其轴肩与轴承内圈相贴合，第一电机连接轴的A端的凹槽中安装第二弹性挡圈；

第一电机连接轴的A端通过联轴器与电机的轴连接，通过联轴器上的螺钉实现两轴定位。

所述的外罩的两个伸出端与对应支撑板的两个伸出端完全对称。

三角形翻转移动机构在翻转时由某一个电机来驱动，三角形翻转移动机构与地面或基础并不固定，通过控制电机的正反转及转动的角度来实现三角形机构绕任意一边的翻转运动。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果：

本发明三角形翻转移动机构，结构简单，三杆等长，有三个电机分别对三杆进行驱动和控制，无论绕哪一杆都可以实现平面内三角形的翻转运动，三角形机构既可以绕三个边直行移动，也可以实现平面内的任意运动。该机构结构简单，成本低廉，易于制造和工程实现。为中小学生提供了一个对几何形体及移动机构的认识，可用于制作玩具、教学教具，也可用于制作军用探测机器人。

附图说明

图1三角形翻转移动机构整体示意图；

图2三角形翻转移动机构第一、二、三构件主视图；

图3图2的A-A剖视图；

图4三角形翻转移动机构第一构件(不包括外罩)的整体示意图；

图5三角形翻转移动机构第二构件(不包括外罩)的整体示意图；

图6三角形翻转移动机构第三构件(不包括外罩)的整体示意图；

图7三角形翻转移动机构第一、二、三连接轴的示意图；

图8三角形翻转移动机构第一、二、三电机连接轴的示意图；

图9三角形翻转移动机构第一、二、三连接件的示意图；

图10三角形翻转移动机构第一连接件与第一构件及第二构件的连接示意图；

图11三角形翻转移动机构运动初始状态的立体图；

图12三角形翻转移动机构运动初始状态的平面图；

图13图12的局部放大图；

图14三角形翻转移动机构翻转的临界位置示意图；

图15三角形翻转移动机构完成一步翻转后回到与初始位置相似状态的示意图。

图中：支撑板1、电机2、电机座3、第一连接轴4、第一电机连接轴5、轴承座6、轴承座7、轴承8、轴承9、外罩10、弹性挡圈11、弹性挡圈12、联轴器13、第二连接轴14、第二电机连接轴15、第三连接轴16、第三电机连接轴17，第一、二、三构件A1、A2、A3，第一、二、三连接件C1、C2、C3。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明。

一种三角形翻转移动机构，如图1，该机构包括第一、二、三构件A1、A2、A3和第一、二、三连接件C1、C2、C3。

第一连接轴4的B端和第二电机连接轴15的D端分别插入到第一连接件C1的插槽里并通过螺栓螺母固定，如图1、10；

第二连接轴14的B端和第三电机连接轴17的D端分别插入到第二连接件C2的插槽里并通过螺栓螺母固定；

第三连接轴16的B端和第一电机连接轴5的D端分别插入到第三连接件C3的插槽里并通过螺栓螺母固定；

第一、二、三构件A1、A2、A3的结构和尺寸相同，如图4、5、6；第一、二、三连接件C1、C2、C3的结构和尺寸相同，如图9；

第一、二、三连接件C1、C2、C3的外形为V形，V形夹角为60°，开口两端开有插槽和通孔，如图9；

第一、二、三构件A1、A2、A3通过第一、二、三连接件C1、C2、C3的连接，中心线相交成等边三角形，构成三角形翻转移动机构。

所述的第一构件A1，如图3、4，包括支撑板1、电机2、电机座3、第一连接轴4、第一电机连接轴5、第一轴承座6、第二轴承座7、第一滚动轴承8、第二滚动轴承9、外罩10、第一弹性挡圈11、第二弹性挡圈12、联轴器13，上述零部件之间的连接如下：

支撑板的a、b伸出端等长，且与支撑板1的中心线夹角均为60°；

在运动初始状态，支撑板的a伸出端的R点到等边三角形的第一构件A1边上的高H的距离h趋近于0，且支撑板的a伸出端的中心线MN与PQ的交点O为PQ的黄金分割点，如图12、13；支撑板1侧面上开有3组，6个螺纹孔，如图4，通过螺钉实现外罩与支撑板的连接。；

电机座3和支撑板1通过螺钉固定在一起，电机2通过螺钉与电机座3连接，第一轴承座6，第二轴承座7分别通过螺钉固定在支撑板1的两端；

第一滚动轴承8的外圈通过过盈配合安装在第一轴承座6的台阶孔中，第一连接轴4的A端与第一滚动轴承8的内圈过盈配合且其轴肩与轴承内圈相贴合，第一连接轴4A端的凹槽中安装第一弹性挡圈11；

第二滚动轴承9的外圈通过过盈配合安装在第二轴承座7的台阶孔中，第一电机连接轴5的A端与第二滚动轴承9的内圈过盈配合且其轴肩与轴承内圈相贴合，第一电机连接轴5的A端的凹槽中安装第二弹性挡圈12；

第一电机连接轴5的A端通过联轴器13与电机2的轴连接，通过联轴器13上的螺钉实现两轴定位；

所述的外罩10的两个伸出端与对应支撑板的两个伸出端完全对称，如图1；

通过上述步骤完成第一构件A1的组装。

第一连接轴4如图7所示，第一连接轴的B端设两个通孔，第一连接轴的A端用于和轴承内圈配合；并开有凹槽，用于安装弹性挡圈，从而实现轴的轴向定位。

第一电机连接轴5如图8所示，第一电机连接轴的D端设两个通孔，第一电机连接轴的C端用于和轴承内圈配合，中部开有凹槽，用于安装弹性挡圈，从而实现轴的轴向定位，轴端通过联轴器与电机轴相连接。

下面以三角形翻转移动机构实现一个翻转步态为例说明三角形翻转移动机构翻转的实现：

(1)如附图11为三角形翻转移动机构的初始状态，三个构件均着地；

(2)如附图14为三角形翻转移动机构开始工作，第一构件A1上的电机2驱动与它相连的第一电机连接轴5转动，使与之相连的第三连接件C3开始转动并带动与第三连接轴4相连的第三构件A3开始转动，从而带动与第三构件A3相连的第二连接件C2以第一构件A1的轴线为轴线开始转动，第二连接件C2又带动第二构件A2开始转动，同时带动与第一构件A1相连的第一连接件C1开始转动，此时为三角形机构在电机的驱动下即将翻过去的临界状态。

(3)如附图15为三角形翻转移动机构第一构件A1上的电机2停止转动，此时，整个机构回到与初始位置相同的状态，完成一个步态；

(4)重复(1)——(3)步的步骤，通过控制电机的正反转及转动角度，使三角形翻转移动机构可以以三个构件中的任意一个为支撑实现三角形翻转移动机构的翻转。

Claims

1.一种三角形翻转移动机构，其特征在于：三角形翻转移动机构包括第一、二、三构件(A1、A2、A3)和第一、二、三连接件(C1、C2、C3)；

第一连接轴(4)的B端和第二电机连接轴(15)的D端分别插入到第一连接件(C1)的插槽里并通过螺栓螺母固定；

第二连接轴(14)的B端和第三电机连接轴(17)的D端分别插入到第二连接件(C2)的插槽里并通过螺栓螺母固定；

第三连接轴(16)的B端和第一电机连接轴(5)的D端分别插入到第三连接件(C3)的插槽里并通过螺栓螺母固定；

第一、二、三构件(A1、A2、A3)的结构和尺寸相同；第一、二、三连接件(C1、C2、C3)的结构和尺寸相同；

第一、二、三连接件(C1、C2、C3)的外形为V形，V形夹角为60°，开口两端开有插槽和通孔；

第一、二、三构件(A1、A2、A3)通过第一、二、三连接件(C1、C2、C3)的连接，中心线相交成等边三角形，构成三角形翻转移动机构。

2.根据权利要求1所述的一种三角形翻转移动机构，其特征在于：所述的第一构件(A1)包括支撑板(1)、电机(2)、电机座(3)、第一连接轴(4)、第一电机连接轴(5)、第一轴承座(6)、第二轴承座(7)、第一滚动轴承(8)、第二滚动轴承(9)、外罩(10)、第一弹性挡圈(11)、第二弹性挡圈(12)、联轴器(13)，上述零部件之间的连接如下：

支撑板的a、b伸出端等长，且与支撑板(1)的中心线夹角均为60°；

在运动初始状态，支撑板的a伸出端的R点到等边三角形的第一构件(A1)边上的高H的距离h趋近于0，且支撑板的a伸出端的中心线MN与PQ的交点O为PQ的黄金分割点；支撑板(1)侧面上开有3组，6个螺纹孔；

电机座(3)和支撑板(1)通过螺钉固定在一起，电机(2)通过螺钉与电机座(3)连接，第一轴承座(6)，第二轴承座(7)分别通过螺钉固定在支撑板(1)的两端；

第一滚动轴承(8)的外圈通过过盈配合安装在第一轴承座(6)的台阶孔中，第一连接轴(4)的A端与第一滚动轴承(8)的内圈过盈配合且其轴肩与轴承内圈相贴合，第一连接轴(4)A端的凹槽中安装第一弹性挡圈(11)；

第二滚动轴承(9)的外圈通过过盈配合安装在第二轴承座(7)的台阶孔中，第一电机连接轴(5)的A端与第二滚动轴承(9)的内圈过盈配合且其轴肩与轴承内圈相贴合，第一电机连接轴(5)的A端的凹槽中安装第二弹性挡圈(12)；

第一电机连接轴(5)的A端通过联轴器(13)与电机(2)的轴连接，通过联轴器(13)上的螺钉实现两轴定位。

3.根据权利要求1所述的一种三角形翻转移动机构，其特征在于：外罩(10)的两个伸出端与对应支撑板的两个伸出端完全对称。