CN105035196B - 一种立方体结构的变形轮式机器人 - Google Patents
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Abstract
一种立方体结构的变形轮式机器人，其结构包括变形轮式机器人身体和控制系统，其中，变形轮式机器人身体是由若干具有多种形状的曲面、圆弧、圆角、凸台结构的部件组合而成的规则立方体，控制系统由控制板、电机、舵机和电路连接线组成。机器人各部件可以配合形成规则的正方体结构，也可以变形成其他不同姿态。具有轮式运动机构，在控制系统作用下，利用驱动轮和万向支撑轮实现机器人的快速移动。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人，特别涉及一种立方体结构的变形轮式机器人。
背景技术
变形机器人是一类具有特定形体结构和多种姿态的机器人。其设计主要涉及形体结构、机电驱动和综合控制系统等。机器人各个组成部分具有一定的空间约束关系，形体结构的特定设计使其各个部分可以在上述约束关系的前提下组成不同造型，现有变形机器人的形体结构种类较少，移动速度较慢，姿态和功能不多。
发明内容
本发明目的在于提供一种立方体结构的变形轮式机器人，可以从人形变形成规则立方体。
本发明的技术方案如下：
本发明包括变形轮式机器人身体和控制系统，其中，变形轮式机器人身体是由若干具有多种形状的曲面、圆弧、圆角、凸台结构的部件组合而成的规则立方体，控制系统由控制板、舵机、电机和电路连接线组成。
所述可以组成规则立方体的若干具有多种形状的曲面、圆弧、圆角、凸台结构的部件，可以组成人形机器人，包括：左半躯干、右半躯干、后盖、左肩、左大臂、左小臂、左大腿、左小腿、左脚、右肩、右大臂、右小臂、右大腿、右小腿、右脚和头。
所述立方体结构的变形轮式机器人身体由机器人躯干、四肢和头组成，四肢和头都与变形轮式机器人躯干连接。
所述变形轮式机器人躯干由左半躯干、右半躯干和后盖组成，左半躯干与右半躯干固定连接；后盖可拆卸，左半躯干和右半躯干形成一个腔体。
所述变形轮式机器人四肢由左上肢、左下肢、右上肢和右下肢组成，其中左上肢和左下肢与左半躯干连接，右上肢和右下肢与右半躯干连接。
所述变形轮式机器人左上肢包括左肩、左大臂和左小臂，其中左小臂与左大臂连接，左大臂与左肩连接，左肩与左半躯干连接；左下肢包括左大腿、左小腿和左脚，其中，左脚与左小腿连接，左小腿与左大腿连接，左大腿与左半躯干连接；右上肢包括右肩、右大臂和右小臂，其中右小臂与右大臂连接，右大臂与右肩连接，右肩与右半躯干连接；右下肢包括右大腿、右小腿和右脚，其中右脚与右小腿连接，右小腿与右大腿连接，右大腿与右半躯干连接。
所述变形轮式机器人的控制板嵌入机器人躯干腔体内，电机分别嵌入左脚和右脚，舵机嵌入舵机安装槽中，控制板与电机、舵机通过电路连接线相连。
所述主控制板承担机器人的运动控制和信息处理功能，所述主控制板包括主控芯片、电机驱动电路、电源模块、舵机接口电路、LED驱动电路组成。其中控制芯片通过电机驱动电路与电机相连并对电机进行控制；其中主控芯片通过舵机接口电路与舵机相连并对舵机进行控制；其中主控芯片通过LED驱动电路与LED相连并对LED进行控制。以上电路的组成部分均为标准应用电路，具备单片机开发能力的开发人员按标准芯片应用电路组成主控制板的具体电路。
本发明具有若干优点。
1、机器人可以从人形变形为正方体，便于携带。
2、机器人结构设计满足机器人快速变形和快速复原。
3、通过各个关节的配合能够变形成不同状态，左右脚电机可实现机器人的快速移动。
附图说明
图1是本发明的机器人展开主视图。
图2是本发明的机器人立方体形等轴测图。
图3是本发明的左肩示意图。
图4是本发明的左大臂示意图。
图5是本发明的左小臂示意图。
图6是本发明的左大腿示意图。
图7是本发明的左小腿示意图。
图8是本发明的左脚示意图。
图9是本发明的头示意图。
图10是本发明的身体示意图。
图11是本发明的销轴示意图。
图12是本发明的控制电路模块图。
所有图中涉及的部件名称见下表。
具体实施方式
如图1所示，变形轮式机器人主要包括机器人身体、左下肢、左上肢、右下肢、右上肢、头、控制系统，其中，机器人身体、左下肢、左上肢、右下肢、右上肢、头由曲面，圆弧，圆角，凸台结构相互配合并形成规则的立方体结构，控制系统由控制板、舵机、电机和电路连接线组成。
如图10所示，所述变形轮式机器人身体有安装控制板的腔体57，安装万向支撑轮凹槽56和头部舵机安装槽53。
所述变形轮式机器人左半躯干4腔体为控制板位置，颈部留有头部舵机安装槽，头部舵机走线通道58沿着安装槽的一侧与腔体连通，舵机安装槽的背面为曲面结构55；左半躯干肩部悬臂铰链孔49下方为曲面结构与左大腿曲面34配合，同时有左半躯干腰部铰链孔52。
所述变形轮式机器人右半躯干与左半躯干形成腔体57，右半躯干悬臂铰链孔50下方为曲面结构与右大腿曲面配合，右半躯干悬臂一侧为防止头部运动发生干涉的圆弧曲面54；同时存在右半躯干腰部铰链孔51和控制板固定孔59。
如图6所示，所述左大腿6有胯部铰链孔32，同时膝盖铰链孔31与胯部铰链错位，膝盖铰链底面与胯部铰链顶面在同一平面上，两铰链孔之间为三角块结构33；如图7所示，左小腿有两个铰链孔，膝盖铰链孔35和脚踝铰链孔36，同时两铰链孔共线，底部的半圆形状与左脚的圆弧形凸台配合，曲面37与头部配合；如图8所示，左脚铰链孔38下方为与左小腿底部半圆形结构配合的半圆形曲面42，左脚的斜面凹槽41与左大腿的三角块结构33同宽，左脚底面有左轮安装槽40和左脚电机安装孔39固定位置。变形轮式机器人左半躯干腰部与左大腿胯部通过铰链连接，左大腿膝盖处与左小腿膝盖处通过铰链连接，同时左小腿脚踝处与左脚通过铰链连接。
如图3所示，所述左肩3的左肩曲面24与左半躯干曲面结构55配合，同时留有左肩水平铰链孔22和左肩竖直铰链孔23；如图4所示，左大臂有左大臂肘部铰链孔25和左大臂肩部铰链孔26，左大臂肩部与左肩肩部通过铰链连接，左大臂凸台27与左小臂开口29配合；如图5所示，左小臂铰链孔28与左大臂肘部铰链配合，左小臂有与身体和左大臂配合的开口29和圆弧30；左半躯干肩部悬臂与左肩通过铰链连接，左肩与左大臂肩部通过铰链连接，然后左大臂与左小臂肘部通过铰链连接。
所述右腿结构与左腿结构互为镜像关系，同时所述右臂结构与左臂结构互为镜像关系。右半躯干腰部与右大腿胯部通过铰链连接，所述右大腿膝盖处与右小腿膝盖处通过铰链连接，同时右小腿脚踝处与右脚通过铰链连接。
右半躯干肩部悬臂与右肩通过铰链连接，右肩与右大臂肩部通过铰链连接，然后右大臂肘部与右小臂肘部通过铰链连接。
如图9所示，所述头部1在眼睛44和嘴45留有安装LED灯的凹槽，同时在头部舵机圆盘固定槽43一侧留有LED灯走线槽48，曲面47和球面46为防止头部发生运动干涉的面，头部固定的舵机圆盘与左半躯干颈部舵机安装槽53固定的左半躯干头部舵机2连接。
所述控制板71完成机器人的运动控制和数据处理，所述控制板71包括控制芯片MK60DN512（图中未示）、电机驱动电路（图中未示）、电源模块LM1117（图中未示）、舵机接口电路（图中未示）、LED驱动电路组成（图中未示）组成。其中控制芯片MK60DN512通过电机驱动电路与电机相连并对电机进行控制；其中控制芯片MK60DN512通过舵机接口电路与舵机相连并对舵机进行控制；其中控制芯片MK60DN512通过LED驱动电路与LED相连并对LED进行控制。以上电路的组成部分均为现有标准应用电路，具备单片机开发能力的开发人员按标准芯片应用电路组成主控制板71的具体电路。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (1)
1.一种立方体结构的变形轮式机器人，其特征在于：包括变形轮式机器人身体和控制系统，其中，变形轮式机器人身体是由若干具有多种形状的曲面、圆弧、圆角、凸台结构的部件组合而成的规则立方体，控制系统由控制板、电机、舵机和电路连接线组成；所述的若干具有多种形状的曲面、圆弧、圆角、凸台结构的部件，包括组成人形机器人的左半躯干、右半躯干、后盖、左肩、左大臂、左小臂、左大腿、左小腿、左脚、右肩、右大臂、右小臂、右大腿、右小腿、右脚和头；所述的立方体结构的变形轮式机器人身体，由机器人躯干、四肢和头组成，四肢和头都与轮式机器人躯干连接；所述的变形轮式机器人躯干，由左半躯干、右半躯干和后盖组成，左半躯干与右半躯干固定连接；后盖可拆卸，左半躯干和右半躯干形成一个腔体，左半躯干腔体为控制板位置，颈部留有头部舵机安装槽，头部舵机走线通道沿着安装槽的一侧与腔体连通，舵机安装槽的背面为曲面结构，左半躯干肩部悬臂铰链孔下方为曲面结构与左大腿曲面配合，同时有左半躯干腰部铰链孔，右半躯干悬臂铰链孔下方为曲面结构与右大腿曲面配合，右半躯干悬臂一侧为防止头部运动发生干涉的圆弧曲面，同时存在右半躯干腰部铰链孔和控制板固定孔；所述的变形轮式机器人四肢，由左上肢、左下肢、右上肢和右下肢组成，其中左上肢和左下肢与左半躯干连接，右上肢和右下肢与右半躯干连接；所述的变形轮式机器人左上肢、左下肢、右上肢和右下肢，左上肢包括左肩、左大臂和左小臂，其中左小臂与左大臂连接，左大臂与左肩连接，左肩与左半躯干连接，左肩的左肩曲面与左半躯干曲面结构配合，同时留有左肩水平铰链孔和左肩竖直铰链孔，左大臂有左大臂肘部铰链孔和左大臂肩部铰链孔，左大臂肩部与左肩肩部通过铰链连接，左大臂凸台与左小臂开口配合，左小臂铰链孔与左大臂肘部铰链配合，左小臂有与身体和左大臂配合的开口和圆弧，左半躯干肩部悬臂与左肩通过铰链连接，左肩与左大臂肩部通过铰链连接，然后左大臂与左小臂肘部通过铰链连接；左下肢包括左大腿、左小腿和左脚，其中，左脚与左小腿连接，左小腿与左大腿连接，左大腿与左半躯干连接，左大腿有胯部铰链孔，同时膝盖铰链孔与胯部铰链错位，膝盖铰链底面与胯部铰链顶面在同一平面上，两铰链孔之间为三角块结构，左小腿有两个铰链孔，膝盖铰链孔和脚踝铰链孔，同时两铰链孔共线，底部的半圆形状与左脚的圆弧形凸台配合，曲面与头部配合，左脚铰链孔下方为与左小腿底部半圆形结构配合的半圆形曲面，左脚的斜面凹槽与左大腿的三角块结构同宽，左脚底面有左轮安装槽和左脚电机安装孔固定位置；变形轮式机器人左半躯干腰部与左大腿胯部通过铰链连接，左大腿膝盖处与左小腿膝盖处通过铰链连接，同时左小腿脚踝处与左脚通过铰链连接；右上肢包括右肩、右大臂和右小臂，其中右小臂与右大臂连接，右大臂与右肩连接，右肩与右半躯干连接；右下肢包括右大腿、右小腿和右脚，其中右脚与右小腿连接，右小腿与右大腿连接，右大腿与右半躯干连接；右下肢与左下肢互为镜像关系，同时所述右上肢与左上肢互为镜像关系；所述头部在眼睛和嘴留有安装灯的凹槽，同时在头部舵机圆盘固定槽一侧留有LED灯走线槽，曲面和球面为防止头部发生运动干涉的面，头部固定的舵机圆盘与左半躯干颈部舵机安装槽固定的左半躯干头部舵机连接；所述的变形轮式机器人的控制系统，由控制板、电机和电路连接线组成，其中，控制板嵌入机器人躯干腔体内，电机嵌入左脚和右脚，舵机嵌入舵机槽中，控制板与电机、舵机通过电路连接线相连。
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