CN103112512B - 滚动变形机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种滚动变形机构，该机构包括顶点单元A，顶点单元B和第Ⅰ支链、第Ⅱ支链和第Ⅲ支链，第Ⅰ支链的两端分别通过十字轴12与顶点单元A、B活动连接，第Ⅱ支链和第Ⅲ支链都以相同的方式通过十字轴12与顶点单元A、B活动连接，且驱动电机11安装在每条支链的中部以保证机构的对称性。该机构的自由度为3，具有较强的灵活性和变形能力，可以利用机构的变形实现向前移动和转向，从而能够适应多种复杂的环境。<!--1-->

Description

滚动变形机构
技术领域
本发明涉及一种可移动机构，具体涉及一种滚动变形移动机构。该装置可应用于机器人在特殊环境下的探测。
背景技术
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，每个十字杆分别于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，将机构回复到正方体形态，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：设计出一种具有较强变形能力的多面体移动机构，能够容易的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：设计一种具有三条支链的并联机构，每条支链上安装有一个驱动电机，且驱动电机安装在支链的中部以保证机构的对称性。利用该机构的变形实现机器人的移动和转向。其具体方法如下：
该机构包括上平台、下平台和三条支链，所述的上平台与下平台的结构尺寸相同，所述的三条支链的结构和尺寸相同。每条支链的两端分别通过十字轴与上、下平台连接，从而形成具有三条支链的并联机构。
本发明的有益效果：本发明所述的滚动变形机构采用三支链的并联机构，该机构具有一定的刚度和承载能力，且机构的自由度为3，具有较强的灵活性和变形能力，可以实现向前移动和转向，能够适应多种复杂的环境。
附图说明
图1整体机构图；
图2半球块1结构示意图
图3顶点单元A装配示意图
图4顶点单元B装配示意图
图5连杆8结构示意图
图6连杆10结构示意图
图7第Ⅰ支链剖视图
图8第Ⅰ支链装配示意图
图9第Ⅰ支链与顶点单元A和顶点单元B装配示意图
图10整体机构运动示意图
具体实施方式
结合附图对本发明做进一步说明。
滚动变形机构，该机构包括顶点单元A，顶点单元B和第Ⅰ支链、第II支链和第Ⅲ支链，所述的顶点单元A与顶点单元B的结构和尺寸相同，第Ⅰ支链、第II支链和第Ⅲ支链的结构和尺寸相同，如图1所示。
所述的顶点单元A包括半球块1和第一至第三U形件，其连接关系如下：如图2所示，半球块1上有个三角形的凸台1a和三个凹槽1b。如图3，所述的第一至第三U形件通过螺钉分别固定在三角形凸台1a的侧壁上。
所述的顶点单元B包括半球块1和第四至第六U形件，其连接关系如下：如图4所示，半球块1上有个三角形的凸台1a和三个凹槽1b。所述的第四至第六U形件通过螺钉分别固定在三角形凸台1a的侧壁上。顶点单元B的结构和尺寸与顶点单元A相同。
第Ⅰ支链包括：第一连杆8，第二连杆10，电机壳9和电机11。
如图5所示，第一连杆8的两侧分别为圆端和U形端，圆端中心开有通孔，U形端两侧开有通孔，且U形端通孔的轴线8a与圆端通孔的轴线8b正交。在第一连杆8的圆端分别设置有电机固定孔81和电机壳固定孔82。
如图6所示，第二连杆10的两侧分别为圆端和U形端，圆端中心开有通孔，U形端两侧开有通孔，且U形端通孔的轴线10a与圆端通孔的轴线10b正交。
第Ⅰ支链的连接关系如下：如图7图8所示，电机11与第一连杆8通过电机固定孔81固定连接，电机壳9与第一连杆8通过电机壳固定孔82固定连接，所示的电机壳的尾端或侧段可以开若干通孔一边布线(图中未标示)，第二连杆10通过紧定螺钉与电机11的输出轴固定连接，通过上述连接构成第Ⅰ支链。
整体机构包括：顶点单元A，顶点单元B，第Ⅰ支链，第II支链和第Ⅲ支链。其连接关系如下：如图9所示，第Ⅰ支链的第二连杆10的U形端与顶点单元B的第四U形件5通过十字轴12活动连接，第一连杆8的U形端与顶点单元A的第一U形件2通过十字轴12活动连接；第II支链和第Ⅲ支链连接顶点单元A与顶点单元B的方式与第Ⅰ支链连接两个顶点单元的方式相同；第II支链连接在顶点单元A的第二U形件3和顶点单元B的第五U形件6上；第Ⅲ支链连接在顶点单元A的第三U形件4和顶点单元B的第六U形件7上；通过上述连接构成滚动变形机构。
具体使用方法：如图10所示整体机构通过三条支链夹角变化来实现整体机构的滚动，机构运动的步骤为(a)-(b)-(c)-(d)，步骤(a)：机构通过第Ⅰ支链、第II支链和顶点单元A支撑于地面；步骤(b)：在第Ⅲ支链驱动电机的作用下，第Ⅲ支链第一连杆8和第二连杆10的夹角变大，整体机构实现变形；步骤(c)：由于机构的变形，使整体机构的重心向顶点单元B的一侧移动，当超过临界点时，整体机构发生翻转，变为第Ⅰ支链、第II支链和顶点单元B支撑于地面；步骤(d)：第Ⅲ支链驱动电机反向转动，使第Ⅲ支链第一连杆8和第二连杆10的夹角再变小，完成滚动移动。

Claims (2)

1.滚动变形机构，其特征在于：该机构包括顶点单元A，顶点单元B和第Ⅰ支链、第II支链和第Ⅲ支链，所述的顶点单元A与顶点单元B的结构和尺寸相同，第Ⅰ支链、第II支链和第Ⅲ支链的结构和尺寸相同；
所述的顶点单元A包括半球块(1)和中心对称布置在半球块三角形凸台侧面的三个U形件(2，3，4)；
所述的半球块(1)上有个三角形的凸台(1a)和三个凹槽(1b)，三个U形件(2，3，4)通过螺钉分别固定在三角形凸台(1a)的侧壁上；
所述的第Ⅰ支链连接在顶点单元A的第一U形件(2)和顶点单元B的第四U形件(5)上，第Ⅰ支链的第二连杆(10)的U形端与顶点单元A的第一U形件(2)通过十字轴(12)活动连接，第一连杆(8)的U形端与顶点单元B的第四U形件(5)通过十字轴(12)活动连接；
第II支链和第Ⅲ支链连接顶点单元A与顶点单元B的方式与第Ⅰ支链连接两个顶点单元的方式相同；
第II支链连接在顶点单元A的第二U形件(3)和顶点单元B的第五U形件(6)上；
第Ⅲ支链连接在顶点单元A的第三U形件(4)和顶点单元B的第六U形件(7)上；
通过上述三条支链和顶点单元A，B的连接，构成滚动变形机构。
2.根据权利要求1所述的滚动变形机构，其特征在于：第Ⅰ支链包括，第一连杆(8)，第二连杆(10)，电机壳(9)和电机(11)；
所述的第一连杆(8)的两侧分别为圆端和U形端，圆端中心开有通孔，U形端两侧开有通孔，且U形端通孔的轴线(8a)与圆端通孔的轴线(8b)正交；在第一连杆(8)的圆端分别设置有电机固定孔(81)和电机壳固定孔(82)；
所述的第二连杆(10)的两侧分别为圆端和U形端，圆端中心开有通孔，U形端两侧开有通孔，且U形端通孔的轴线(10a)与圆端通孔的轴线(10b)正交；
电机(11)与第一连杆(8)通过电机固定孔(81)固定连接，电机壳(9)与第一连杆(8)通过电机壳固定孔(82)固定连接，第二连杆(10)通过紧定螺钉与电机(11)的输出轴固定连接，以保证第一连杆(8)与第二连杆(10)U形端通孔的轴线(8a、10a)在同一平面内，且同时与第一连杆(8)、第二连杆(10)的圆端通孔的轴线(8b、10b)正交，通过上述连接构成第Ⅰ支链。
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