CN102887182A

CN102887182A - 全移动副移动机构

Info

Publication number: CN102887182A
Application number: CN2012103871895A
Authority: CN
Inventors: 姚燕安; 丁万; 姚舜; 李晔卓
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: Beijing Jiaotong University
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2032-10-12
Also published as: CN102887182B

Abstract

本发明涉及的一种全移动副移动机构的外形为六面立方体，每一面布局相同，该机构可以分为八个顶点部件（a、b、c、d、e、f、g、h）和十二条棱边部件（A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L）构成。顶点部件a由一个六面连接块（a1）和三个拉杆（a1、a2、a3）构成，其他顶点部件和顶点部件（a）构成相同；棱边部件（A）成由两个六面连接块（A8、A9）和七个移动副（A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7）构成，其他棱边部件和棱边部件（A）构成相同；棱边部件之间通过顶点部件连接，相互垂直的棱边部件同时和连接块的三个平面相连。全移动副移动机构通过拉杆的伸缩实现整体机构的平移和滚动，在军事、运输等领域将得到很好的应用。

Description

全移动副移动机构

技术领域

本发明涉及一种移动机构，具体涉及一种可以通过移动副的伸缩来实现整体平移、滚动的全移动副移动机构。

背景技术

移动副可以进行伸缩运动，我们把若干移动副组装，就可以形成一个可以能进行变化的机构。使得它能够在生活中各个领域都能够发挥作用。该机构在民用，军用及太空探测等领域的发展前景很广阔。例如，由北京航空航天大学研制的四面体翻滚机器人，通过有机地整合移动副，而使机器人通过改变自身的外貌形态来适应所处环境，在复杂环境下具有很强的实用性。

发明内容

本发明要解决的技术问题：一般全部由拉杆构成的移动机构，在伸缩过程中一般不能进行滚动，此外需要对拉杆进行精确控制，从而对拉杆及控制方式方法的要求较高，以至于机构的可控制能力较差。

本发明的技术方案：将拉杆相互连接组合，形成全移动副移动机构。该机构中在自身拉杆的缩放过程中实现机构的平移和滚动。控制过程中，通过选择拉杆的伸缩状态来控制该机构的变化。

全移动副移动机构的外形为六面立方体，每一面布局相同，该机构可以分为八个顶点部件和十二条棱边部件构成，每个顶点部件由一个连接块和三个拉杆构成，每个棱边部件成“一”字形，由两个连接块和七个拉杆构成，其中单个基本拉杆由两个连杆构成。棱边部件和棱边部件之间通过顶点部件连接，三个互相垂直的棱边部件通过共同连接到一个连接块来构成一个顶点。

连接块和拉杆连接的方式是多种多样的，比如可以选择螺栓固定连接、铆钉固定连接等方式。

本发明的有益效果：本发明所述的全移动副移动机构，通过对于每一个拉杆的两相控制，来使该机构实现平移、缩放、滚动的功能，具有一定的适应复杂路面甚至是越障的能力。该机构结构简单，成本低廉，易于制造和工程实现。在民用领域，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，在军用领域，也可进一步设计改造为军用探测、运输、排雷机器人等。

附图说明

图1顶点部件标注图

图2棱边部件标注图

图3顶点部件连接处标注图

图4棱边部件A结构图

图5顶点部件a结构图

图6全移动副移动机构滚动过程图

图7全移动副移动机构移动过程图

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

全移动副移动机构的外形为六面立方体，如图1和图2所示，由八个顶点部件（a、b、c、d、e、f、g、h），和十二条棱边部件（A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L）；包含一百零八个拉杆和三十二个六面连接块；顶点部件（a、b、c、d、e、f、g、h）结构相同；十二条棱边部件（A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L）结构相同。

每个顶点部件包含一个六面连接块、三个拉杆，顶点（a）中，（a1）为六面连接块，有六个连接面（a11、a12、a13、a14、a15、a16），连接平面（a11）连接拉杆（a2），连接平面（a12）连接拉杆（a3），连接平面（a15）连接拉杆（a4），如图5所示。

每个棱边部件包含七个拉杆，两个六面连接块。如图4所示，棱边部件（A）中，拉杆（A1）与六面连接块（A8）任意连接面相连，拉杆（A2）与六面连接块（A8）相连，拉杆（A2）的轴线与拉杆（A1）的轴线共线，六面连接块（A9）和拉杆（A2）相连，拉杆（A3）和六面连接块（A9）相连，拉杆（A3）的轴线和拉杆（A2）共线；拉杆（A4）与拉杆（A6）和六面连接块（A8）相连，拉杆（A1、A4、A6）的轴线两两垂直；拉杆（A5）与拉杆（A7）和六面连接块（A9）相连，拉杆（A3、A5、A7）的轴线两两垂直。

顶点部件（b、c、d、e、f、g、h）与顶点部件（a）的结构相同。

棱边部件（B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L）与棱边部件（A）的结构相同。

棱边部件（A、L、D）和顶点部件（a）相连，两两垂直，如图3和图5所示，具体形式为，拉杆（D1）的一端与面（a13）相连，拉杆（A3）的一端与面（a14）相连，拉杆（L1）的一端与面（a16）相连；其他的棱边部件和顶点部件相连的具体形式和方法与棱边部件（A、L、D）和顶点部件（a）的方法一样，顶点部件标号方法和顶点部件（a）一样。

六面连接块和拉杆连接的方式可以选择螺栓固定连接、铆钉固定连接等方式。

拉杆的实体形式多种多样，可以选择气缸、液压杆等形式。

具体的使用方法：

全移动副移动机构可以实现滚动动作。图6(a)表示在初始状态下，所有的棱柱关节是在它们长度最短的状态。如图6（b）所示，第一步骤的整体质心被向上抬高，并转移到的极端位置朝向转动棱边。第二步，如图6（c）所示，移动可伸缩的六面体机构将可以实现围绕转动棱边旋转的动作。第三步，如图6（d）所示，它具有与第二步骤相同的运动逻辑。在第三步的基础上，第四步的动作如图6（e）所示，拉杆的伸展长度不断增加，并重复以前的运动，直到它可以使质心在地面的投影超过转动棱边达到特定距离。图6（f、g、h、i）所示为机构进行滚动动作，并最终恢复到图6（j）的状态。至此，实现了一个完整的滚动动作。

全移动副移动机构可以实现平移动作。平移的运动状态是通过与控制地面接触的拉的伸缩杆以及通过控制拉杆的伸缩来实现重心的前移完成的。全移动副移动机构的平移运动状态如图7所示，图7（H）所示的机构处于初始状态。机构首先抬高重心，如图7（a）所示。随后，迈出前支腿，如图7（b、c）所示。在此基础上，机构通过控制拉杆的伸缩，使机构的重心前移，如图7（d）所示。之后，收回后支腿，如图7（e、f、g）所示。最后，达到如图7（h）中机构所处的状态，从而完成一个整体的平移动作。

Claims

1.全移动副移动机构，其特征在于：机构为六面立方体，由八个顶点部件（a、b、c、d、e、f、g、h）和十二条棱边部件（A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L），包含一百零八个拉杆和三十二个六面连接块，顶点部件（a、b、c、d、e、f、g、h）结构相同，十二条棱边部件（A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L）结构相同；

每个顶点部件包含三个拉杆和一个六面连接块，顶点部件（a）中，（a1）为六面立方体，有六个连接面（a11、a12、a13、a14、a15、a16），连接平面（a11）连接拉杆（a2），连接平面（a12）连接拉杆（a3），连接平面（a15）连接拉杆（a4）；

每个棱边部件包含七个拉杆和两个六面连接块，棱边部件（A）中，拉杆（A1）与六面连接块（A8）任意连接面相连，拉杆（A2）与六面连接块（A8）相连，拉杆（A2）的轴线与拉杆（A1）的轴线共线，六面连接块（A9）和拉杆（A2）相连，拉杆（A3）和六面连接块（A9）相连，拉杆（A3）的轴线和拉杆（A2）共线，拉杆（A4）与拉杆（A6）和六面连接块（A8）相连，拉杆（A1、A4、A6）的轴线两两垂直，拉杆（A5）与拉杆（A7）和六面连接块（A9）相连，拉杆（A3、A5、A7）的轴线两两垂直；

棱边部件部件（A、L、D）和顶点部件部件（a）相连，棱边部件之间两两垂直，具体形式为，拉杆（D1）的一端与面（a13）相连，拉杆（A3）的一端与面（a14）相连，拉杆（L1）的一端与面（a16）相连，其余的棱边部件和顶点部件的连接形式与此相同。

2.如权利要求1所述的全移动副移动机构，其特征在于：顶点部件（b、c、d、e、f、g、h）与顶点部件（a）的结构相同。

3.如权利要求1所述的全移动副移动机构，其特征在于：棱边部件（B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L）与棱边部件（A）的结构相同。

4.如权利要求1所述的全移动副移动机构，其特征在于：六面连接块和拉杆连接的方式可以选择螺栓固定连接、铆钉固定连接等方式。

5.如权利要求1所述的全移动副移动机构，其特征在于：拉杆的实体形式多种多样，可以选择气缸、液压杆等形式。