CN103465988A

CN103465988A - 多运动模式移动机器人

Info

Publication number: CN103465988A
Application number: CN2013104219047A
Authority: CN
Inventors: 姚燕安; 田耀斌
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: Beijing Jiaotong University
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2033-09-16
Also published as: CN103465988B

Abstract

多运动模式移动机器人，多运动模式机器人包括十字杆A、十字杆B，八个摆杆，四个连杆A、四个连杆B、四个连接轴、四个调整电机和八个摆杆电机；十字杆A和十字杆B的四个端部分别连接四个摆杆，每个摆杆上设有电机，和十字杆A连接的摆杆上通过电机轴上固定连接连杆A，和十字杆B连接的摆杆上通过电机轴上固定连接连杆B，连杆A和连杆B又通过连接轴活动连接在一起，通过控制八个摆杆的位置，可以实现机器人缩放、折叠在一个狭小空间中，此外还能够变形为环状的滚动机器人和四足步行机器人。

Description

多运动模式移动机器人

技术领域

本发明涉及一种移动机器人，具体涉及一种可变运动模式的移动机器人。该装置可用于军事领域中勘察特殊地形，执行特种任务；民用领域中用做娱乐设施等。

背景技术

中国专利申请CN101973319公开了一种滚动六面体机构。该机构由4个支链和2个十字杆组成，并由2个电机驱动。能够以滚动方式移动。中国专利CN102145719公开了一种滚动机器人，由两个十字杆通过8个U副连接四个连杆，实现滚动运动。但以上两个技术方案由于结构和自由度限制，机器人变形量较少，只能滚动。专利CN102673669公开了一种移动机构，通过改进运动支链，提高机构的变形和移动能力。为进一步提高这类由一系列连杆组成移动机构的移动性能，需要集成多种运动模式的移动机器人方案，使得机构能够以多种方式变形和移动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：提出一种由十字杆和一系列连杆组成移动机器人，能够集成缩放、折叠、滚动和步行多种运动模式，使得机器人的移动能力大大提高。

本发明的技术方案：

多运动模式机器人包括十字杆A、十字杆B、八个摆杆、四个连杆A、四个连杆B、四个连接轴（30）和十二个电机。

所述的十字杆A为十字外形，其中十字的水平的两端上安装有两个电机，十字竖直的两端各设有连接孔；十字杆A带电机的两端分别连接第一摆杆和第三摆杆，电机可分别带动两个摆杆自由转动；十字杆A不带带电机的两端分别通过转销活动连接第二摆杆和第四摆杆。第一至第四摆杆上均安装一个电机，电机轴通过顶丝固定连接一个连杆A。

所述的十字杆B为十字外形，其中十字的水平的两端上安装有两个电机，十字竖直的两端各设有连接孔；十字杆B带电机的两端分别连接第五摆杆和第七摆杆，电机可分别带动两个摆杆自由转动；十字杆B不带带电机的两端分别通过转销活动连接第六摆杆和第八摆杆。第六至第八摆杆上均安装一个电机，电机轴通过顶丝固定连接一个连杆B。

上述的第一、第二、第三、第摆杆上电机连接的四个连杆A通过四个连接轴分别对应活动连接第五、第六、第七、第八摆杆上电机连接的四个连杆B，通过以上连接关系，构成多运动模式移动机器人。

本发明的有益效果：本发明通过控制八个摆杆的位置，可以实现机器人缩放、折叠在一个狭小空间中，此外还能够变形为环状的滚动机器人和四足步行机器人。本发明实现了机器人的多种运动模式的变化，大大提高机器人的移动能力，同时节省运输和存放空间。可应用与新型的野外探测、搜救机器人设计。

附图说明

图1多运动模式移动机器人三维图。

图2十字杆A和调整电机安装图。

图3十字杆B和调整电机安装图。

图4摆杆和摆杆电机安装图。

图5升降模式图。

图6折叠效果图。

图7步行模式图。

图8滚动模式图。

图9滚动模式侧视图。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，多运动模式机器人包括十字杆A（10）、十字杆B（20），八个摆杆（11、12、13、14、21、22、23、24），四个连杆A（31）、四个连杆B（32）、四个连接轴（30）、八个摆杆电机（41、42、43、44、45、46、47、48）和四个调整电机（51、52、53、54）。

参照图1、图2，所述的十字杆A（10）为十字外形，十字杆有四个端部，其中水平的两个端部上安装有第一调整电机（51）和第三调整电机（53），竖直的两个端部设有连接孔；十字杆A（10）带电机的两端分别连接第一摆杆（11）和第三摆杆（13）；十字杆A（10）不带电机的两端分别通过转销活动连接第二摆杆（12）和第四摆杆（14）；通过上述的连接，十字杆A（10）的四个端部分别连接了第一、第二、第三、第四摆杆（11、12、13、14），上述的四个摆杆上分别安装了第一、第二、第三、第四摆杆电机（41、42、43、44），每个电机轴通过顶丝固定连接一个连杆A（31）。

参照图1、图3，所述的十字杆B（20）为十字外形，十字杆有四个端部，其中水平的两个端部上分别安装有第二调整电机（52）和第四调整电机（54），竖直的两个端部设有连接孔；十字杆B（20）带电机的两端分别连接第五摆杆（21）和第七摆杆（23）；十字杆B（20）不带电机的两端分别通过转销活动连接第六摆杆（22）和第八摆杆（24）；通过上述连接，十字杆B（20）的四端分别连接了第五、第六、第七、第八摆杆（21、22、23、24），上述的四个摆杆上分别安装了第五、第六、第七、第八摆杆电机（45、46、47、48），每个电机轴通过顶丝固定连接一个连杆B（32）。

上述的第一、第二、第三、第摆杆（11、12、13、14）上电机（40）连接的四个连杆A（31）通过四个连接轴（30）分别对应活动连接第五、第六、第七、第八摆杆（21、22、23、24）上电机连接的四个连杆B（32），通过以上连接关系，构成多运动模式移动机器人。

参照图1，十字杆A（10）和十字杆B（20）结构尺寸相同，两个十字杆的中部均有容纳空间的沉台，安装时十字杆的沉台口均朝外。

所述的八个摆杆的结构尺寸完全相同，如图4所示，摆杆为有两个向外延伸的顶部片和侧部片，顶部片上设有安装孔和顶丝安装孔，用以和十字杆上的电机相连，侧部片上设有安装孔的沉台，沉台中安装摆杆电机，所述的顶部片和侧部片正交，且侧部片偏置在顶部片的一侧。

以下为机器人的运动模式变化说明：

（1）升降模式：

如图5所示，当十字杆A（10）和十字杆B（20）上的调整电机控制八个摆杆到图4所示的位置且锁定，八个摆杆上的电机只能以相同速度转动，进而实现十字杆A（10）和十字杆B（20）上下相对运动，使得机器人高度变化。

（2）折叠模式：

如图6所示，当十字杆A（10）和十字杆B（20）距离缩小至最短，且十字杆上的调整电机锁定。此时八个摆杆交叠在一起，八个摆杆可分为四组，第一摆杆和第五摆杆为第一组同步运动，第二摆杆和第六摆杆为第二组同步运动，第三摆杆和第七摆杆为第三组同步运动，第四摆杆和第八摆杆为第四组同步运动。第一组和第三组摆杆上的电机带动连杆A和连杆B向上折叠，使得连杆头部收纳于十字杆A（10）的中心空间内。第二组和第四组摆杆上的电机带动对应的连杆A和连杆B向下折叠，使得连杆头部收纳于十字杆B（20）的中心空间内，如此，机器人收缩折叠在一个狭小空间中，便于运输和存放。

（3）步行模式：

如图7所示，当十字杆A（10）和十字杆B（20）距离缩小至最短，八个摆杆交叠在一起，此时，十字杆A（10）和十字杆B（20）上的四个调整电机解锁，如此：

第一摆杆和第五摆杆为第一组同步运动，且第一组摆动上连接的连杆A和连杆B作为机器人第一足。

第二摆杆和第六摆杆为第二组同步运动，且第二组摆动上连接的连杆A和连杆B作为机器人第二足。

第三摆杆和第七摆杆为第三组同步运动，且第三组摆动上连接的连杆A和连杆B作为机器人第三足。

第四摆杆和第八摆杆为第死组同步运动，且第四组摆动上连接的连杆A和连杆B作为机器人第四足。

上述的四个足可通过十字杆上的调整电机和摆杆上的电机控制足的运动。

（4）滚动模式：

如图8所示，控制十字杆A（10）和十字杆B（20）上的四个调整电机使得八个摆杆相互平行，如图9所示，机器人可视为一个滚动环，进一步控制摆杆电机使得机器人以履带方式滚动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.多运动模式机器人，其特征在于：多运动模式机器人包括十字杆A（10）、十字杆B（20），八个摆杆（11、12、13、14、21、22、23、24），四个连杆A（31）、四个连杆B（32）、四个连接轴（30）、八个摆杆电机（41、42、43、44、45、46、47、48）和四个调整电机（51、52、53、54）；

所述的十字杆A（10）为十字外形，十字杆有四个端部，其中水平的两个端部上安装有第一调整电机（51）和第三调整电机（53），竖直的两个端部设有连接孔；十字杆A（10）带电机的两端分别连接第一摆杆（11）和第三摆杆（13）；十字杆A（10）不带电机的两端分别通过转销活动连接第二摆杆（12）和第四摆杆（14）；通过上述的连接，十字杆A（10）的四个端部分别连接了第一、第二、第三、第四摆杆（11、12、13、14），上述的四个摆杆上分别安装了第一、第二、第三、第四摆杆电机（41、42、43、44），每个电机轴通过顶丝固定连接一个连杆A（31）；

所述的十字杆B（20）为十字外形，十字杆有四个端部，其中水平的两个端部上分别安装有第二调整电机（52）和第四调整电机（54），竖直的两个端部设有连接孔；十字杆B（20）带电机的两端分别连接第五摆杆（21）和第七摆杆（23）；十字杆B（20）不带电机的两端分别通过转销活动连接第六摆杆（22）和第八摆杆（24）；通过上述连接，十字杆B（20）的四端分别连接第五、第六、第七、第八摆杆（21、22、23、24），上述的四个摆杆上分别安装了第五、第六、第七、第八摆杆电机（45、46、47、48），每个电机轴通过顶丝固定连接一个连杆B（32）；

上述的第一、第二、第三、第摆杆（11、12、13、14）上连接的四个连杆A（31）通过四个连接轴（30）分别对应活动连接第五、第六、第七、第八摆杆（21、22、23、24）上连接的四个连杆B（32），通过以上连接关系，构成多运动模式移动机器人。

2.根据权利要求1所述的多运动模式机器人，其特征在于：所述的十字杆A（10）和十字杆B（20）结构尺寸相同，两个十字杆的中部均有容纳空间的沉台，安装时十字杆的沉台口均朝外。

3.根据权利要求1所述的多运动模式机器人，其特征在于：所述的八个摆杆的结构尺寸完全相同，摆杆为有两个向外延伸的顶部片和侧部片，顶部片上设有安装孔和顶丝安装孔，用以和十字杆上的电机相连，侧部片上设有安装孔的沉台，所述的顶部片和侧部片正交，且侧部片偏置在顶部片的一侧。