CN102673669B - 一种多面体滚动机构 - Google Patents
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Abstract
一种多面体滚动机构，其特征在于：该机构包括上平台，下平台和第一支链、第二支链、第三支链和第四支链，所述的下平台与上平台的结构尺寸相同，所述的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链的结构和尺寸相同；第一支链上端与上平台的A1侧固定， 第一支链下端与下平台的B1侧固定；第二支链上端与上平台的A2侧固定， 第二支链下端与下平台的B2侧固定；第三支链上端与上平台的A3侧固定， 第三支链下端与下平台的B3侧固定；第四支链上端与上平台的A4侧固定， 第四支链下端与下平台的B4侧固定；通过上述的连接，构成多面体的滚动机构。该发明采用闭链结构，增加机器人刚度，提高负载能力，结构和控制简单，能够实现平面内的移动和转向。
Description
技术领域
本发明涉及一种滚动步行机构，具体涉及一种多面体滚动机构。该装置可用于军事领域中侦查、监视恐怖事件及排雷等。
背景技术
平面连杆机构中，结构最简单且应用最广泛的是有四个构件所组成的平面四杆机构。传统的四杆机构有两个连架杆，一个连杆及机架组成，这里机架是与地面固定的。这样在电机的旋转下，实现旋转或部分旋转输出。中国专利申请CN2789106Y公开了一种单动力滚动四杆机构。该机构由4根杆组成，并由一个电机驱动。将机架与地面脱离，机架在一个运动周期中有地面相对静止，而在向下一个周期过渡的过程中，机架与地面之间是脱离的。这样就使机架从四杆机构中解放出来，实现整个机构的平面运动，达到滚动前进的目的。但此设计只是在一个方向运动，不能实现转向，从而无法实现在平面内任意运动。
中国专利申请CN101973319公开了一种六面体步行机构。该机构由两个十字杆和四条支链组成，每个十字杆分别与四个支链的一端连接，由两个电机驱动，当只有一个电机通电时，滚动六面体机构的运动方式与平面四杆机构的运动方式相同。当要转换方向时，将机构恢复到正方体形态，停止当前运动的电机，将另一电机通电，从而实现方向的变换。但此机构变形较小，驱动电机不易安装。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：是在已有平面滚动四杆机构原理的基础上，拓展出一种多面体移动机构，增强变形能力，能够更容易实现滚动以及转向功能，提高机构的移动性能。
本发明的技术方案：
一种多面体滚动机构，其特征在于：该机构包括上平台，下平台和第一支链、第二支链、第三支链和第四支链，所述的下平台与上平台的结构尺寸相同，所述的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链的结构和尺寸相同；
所述的上平台包括一个方形件和均匀布置在方形件的四个侧边（A1，A2，A3，A4）上的四个电机座，四个转接件和四个电机；
第一支链包括，第一连接件，第二连接件，上三角片，球副机构，下三角片，第三连接件，第四连接件，第一至第四连接件结构和尺寸相同，上三角片和下三角片的结构尺寸相同；
第一支链上端与上平台的A1侧固定，第一支链下端与下平台的B1侧固定；
第二支链上端与上平台的A2侧固定，第二支链下端与下平台的B2侧固定；
第三支链上端与上平台的A3侧固定，第三支链下端与下平台的B3侧固定；
第四支链上端与上平台的A4侧固定，第四支链下端与下平台的B4侧固定；
通过上述的连接，构成多面体的滚动机构。
本发明的有益效果：本发明所述的多面体滚动机构采用整体闭链机构，增加了该机构的刚度，当机器人承受负载时，各个杆件共同分担负载，是机器人各构件的受力分布更均匀，提高机器人本体的负载能力。同时实现空间两个方向的滚动，实现转向的功能。该机器人构件少，结构、控制简单。
附图说明
图1多面体滚动机构三维图。
图2上平台三维图。
图3下平台三维图。
图4第一支链三维图。
图5上三角形片三维图。
图6球副机构剖视图。
图7球副机构三维图。
图8第一转接件41
图9第一连接件三维图。
图中：第一支链（L1），第二支链（L2），第三支链（L3），第四支链（L4），上平台(A),下平台(B),上平台的电机座8，上平台的电机9,上平台的转接件10,上平台的方形件11,第一支链的第一连接件1，第一支链的第二连接件2，第一支链的上三角片3，第一支链的球副机构4，第一支链的下三角片5，第一支链的第三连接件6，第一支链的第四连接件7,球副机构的第一转接件41，球副机构的第二转接件42，球副机构的第三转接件43，球副机构的第四转接件44，球副机构的左球壳45和球副机构的右球壳46。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步说明。
一种多面体滚动机构，该机构包括上平台A，下平台B和第一支链L1、第二支链L2、第三支链L3和第四支链L4，所述的下平台A与上平台B的结构尺寸相同，所述的第一支链L1、第二支链L2、第三支链L3和第四支链L4的结构和尺寸相同，如图1所示。
如图2、图3所示，所述的上平台A包括一个方形件11和均匀布置在方形件11的四个侧边（A1，A2，A3，A4）上的四个电机座8，四个电机9和四个转接件10；
方形件11的侧边A1上通过螺钉固定一个转接件10和一个电机座8，电机座8上固定一个电机9，其他三个侧边上的固定方式与A1侧相同；
如图1、图2、图3、图4所示，所述的第一支链L1连接在上平台的A1侧和下平台的B1侧，第一支链L1上端的第一连接件1与上平台A1侧上的电机9的轴通过顶丝固定，第一支链L1上端的第二连接件2与上平台的A1侧上的连接件10通过转销活动相连；
第一支链L1下端的第四连接件7与下平台B的B1侧上的电机9的轴通过顶丝固定，第一支链L1下端的第三连接件6与下平台B的B1侧上的连接件10通过转销活动相连；
第二支链L2、第三支链L3和第四支链L4连接上平台和下平台的方式与第一支链连接两个平台的方式相同；
第二支链L2的连接在上平台的上平台的A2侧和下平台的B2侧；
第三支链L3的连接在上平台的上平台的A3侧和下平台的B3侧；
第四支链L4的连接在上平台的上平台的A4侧和下平台的B4侧；
通过上述的连接，构成多面体的滚动机构。
如图4所示，根据权利要求1所述的第一支链L1，其特征在于：
第一支链L1包括，第一连接件1，第二连接件2，上三角片3，球副机构4，下三角片5，第三连接件6，第四连接件7，第一至第四连接件（1，2，6，7）结构和尺寸相同，上三角片3和下三角片5的结构尺寸相同；
如图5所示，所述的第一连接件1圆头端设有通孔，侧边上设有螺纹孔，方头端设有两个安装孔，用于和上三角片3的边固定；
如图6所示，所述的上三角片3的一个角削出一个平头，并在平头上设有两个安装孔，通过螺钉与球副机构4上的第一转接件41固定在一起；
与平头相对的上三角片3的边上对称设有两组安装孔，第一组安装孔通过螺钉固定上第一连接件1，另一组通过螺钉固定上第二连接件2；
下三角片5的结构和尺寸与上三角片3的相同，下三角片5的平头端通过螺钉与球副机构4的第四连接件44固定；下三角片5上与平头端相对的边上固定下电机连接件6和下连接件7。
如图7、图8所示，根据权利要求2所述的球副机构4，其特征在于：
球副机构4包括第一转接件41，第二转接件42，第三转接件43，第四转接件44，左球壳45和右球壳46；
如图9所示，第一转接件41的a端设有两个通孔，另一端设以凸起，凸起上有通孔，且与第二转接件42一端相对应的孔通过转销活动相连，可绕轴k1方向转动；
第二转接件42卡在第三转接件43的方形槽中，且通过转销活动连接在一起，且左球壳45和右球壳46也通过该转销连接在第三转接件43的两侧，可绕轴k2方向转动；
第四转接件44与第一转接件结构和尺寸相同，第四转接件44的凸起端的通孔与第三转接件43的一端通过转销活动连接在一起，可绕轴k3转动；
轴k2，分别于轴k1和轴k3正交，且三个轴线汇交与一点。
通过上述步骤完成多面体滚动机构的组装。
运动的连续性由机构本身惯性以及对电机的控制实现，滚动翻转前进。
多面体滚动机构由8个电机驱动，上下平台同侧的两个电机转动关系相同。
当上下平台的A1，B1，A3，B3侧上的电机工作时，其他四个电机锁止，机构沿着平面一个方向X滚动；
当上下平台的A2，B2，A4，B4侧上的电机工作时，其他四个电机锁止，机构沿着平面与X垂直的另一个方向滚动；
通过控制电机的工作次序实现多面体的滚动和转向。
Claims (1)
1.一种多面体滚动机构，其特征在于：该机构包括上平台(A)，下平台(B)和第一支链(L1)、第二支链(L2)、第三支链(L3)和第四支链(L4)；
所述的上平台(A)与下平台(B)的结构和尺寸相同，上平台(A)包括一个方形件(11)和均匀布置在方形件(11)的四个侧边(A1，A2，A3，A4)上的四个电机座(8)，四个电机(9)和四个转接件(10)；方形件(11)的第一侧边(A1)上通过螺钉固定一个转接件(10)和一个电机座(8)，电机座(8)上固定一个电机(9)，其他三个侧边上的固定方式与第一侧边(A1)相同；
第一支链(L1)、第二支链(L2)、第三支链(L3)和第四支链(L4)的结构和尺寸相同；
每条支链上均包括，第一连接件(1)，第二连接件(2)，上三角片(3)，球副机构(4)，下三角片(5)，第三连接件(6)，第四连接件(7)，第一至第四连接件(1，2，6，7)结构和尺寸相同，上三角片(3)和下三角片(5)的结构尺寸相同；
所述的球副机构(4)由第一转接件(41)，第二转接件(42)，第三转接件(43)，第四转接件(44)，左球壳(45)和右球壳(46)构成；
第一转接件(41)的一端(a)设有两个通孔，另一端设一凸起，凸起上有通孔，且与第二转接件(42)一端相对应的孔通过转销活动相连，可绕第一轴(k1)方向转动；
第二转接件(42)卡在第三转接件(43)的方形槽中，且通过转销活动连接在一起，且左球壳(45)和右球壳(46)也通过该转销连接在第三转接件(43)的两侧，可绕第二轴(k2)方向转动；
第四转接件(44)与第一转接件结构和尺寸相同，第四转接件(44)的凸起端的通孔与第三转接件(43)的一端通过转销活动连接在一起，可绕第三轴(k3)转动，第二轴(k2)分别与第一轴(k1)和第三轴(k3)正交，且三个轴线汇交于一点；
第一支链(L1)的具体连接关系如下：
所述的第一连接件(1)圆头端设有通孔，侧边上设有螺纹孔，方头端设有两个安装孔，用于和上三角片(3)的边固定；
所述的上三角片(3)的一个角削出一个平头，并在平头上设有两个安装孔，通过螺钉与球副机构(4)上的第一转接件(41)固定在一起，与平头相对的上三角片(3)的边上对称设有两组安装孔，第一组安装孔通过螺钉固定上第一连接件(1)，另一组通过螺钉固定上第二连接件(2)；
下三角片(5)的结构和尺寸与上三角片(3)的相同，下三角片(5)的平头端通过螺钉与球副机构(4)上的第四连接件(44)固定；下三角片(5)上与平头端相对的边上固定有第三连接件(6)和第四连接件(7)；
上平台(A)和下平台(B)的连接关系如下：
所述的第一支链(L1)连接在上平台(A)的第一侧边(A1)和下平台(B)的第一侧边(B1)，第一支链(L1)上端的第一连接件(1)与上平台第一侧边(A1)上的电机(9)的轴通过顶丝固定，第一支链(L1)上端的第二连接件(2)与上平台的第一侧边(A1)上的连接件(10)通过转销活动相连；
第一支链(L1)下端的第三连接件(6)与下平台(B)的第一侧边(B1)上的连接件(10)通过转销活动相连，第一支链(L1)下端的第四连接件(7)与下平台(B)的第一侧边(B1)上的电机(11)的轴通过顶丝固定；
第二支链(L2)、第三支链(L3)和第四支链(L4)连接上平台和下平台的方式与第一支链(L1)连接两个平台的方式相同；
第二支链(L2)连接上平台(A)的第二侧边(A2)和下平台(B)的第二侧边(B2)；
第三支链(L3)连接上平台(A)的第三侧边(A3)和下平台(B)的第三侧边(B3)；
第四支链(L4)连接上平台(A)的第四侧边(A4)和下平台(B)的第四侧边(B4)；
通过上述的四条支链和上、下平台的连接，构成多面体的滚动机构。
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