CN106863283A - 一种双三棱柱移动机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双三棱柱移动机器人，其包括第一平台，第一平台、第二平台都通过法兰组、球铰、法兰盘和长伸缩杆与中部平台连接；第一平台与中部平台和第二平台结构相同，第一平台、中部平台和第二平台都包括第一连接块、第二连接块、第三连接块、第一短伸缩杆、第二短伸缩杆和第三短伸缩杆；第一连接块一端经第一短伸缩杆与第二连接块一端连接，第二连接块另一端经第二短伸缩杆与第三连接块一端连接，第三连接块另一端经第三短伸缩杆与第一连接块另一端连接，形成双三棱柱结构。本发明的目的是提供一种双三棱柱移动机器人，该机器人能实现全向移动，应用场合较广，可用于制作玩具、教学教具，也可用于制作军用载运及探测机器人。

Description

一种双三棱柱移动机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是关于一种双三棱柱移动机器人。

背景技术

连杆式多面体移动机器人以其丰富的变形能力与传统移动机器人相比具有更强的机动性、灵活性。

中国专利CN103448825B提出了一种缩放穿插的移动机构，外形结构为三棱柱，通过伸缩杆的伸长和缩短实现机构的缩放穿插及移动。但是该机构对伸缩杆伸缩比要求较高，且应用场合较为单一。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种双三棱柱移动机器人，该机器人能实现全向移动，应用场合较广。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种双三棱柱移动机器人，其特征在于：该机器人包括第一平台、中部平台、第二平台、法兰组、球铰、法兰盘和长伸缩杆；所述第一平台通过所述法兰组、球铰、法兰盘和长伸缩杆与所述中部平台连接，所述第二平台也通过所述法兰组、球铰、法兰盘和长伸缩杆与所述中部平台连接；所述第一平台与所述中部平台和第二平台结构相同，所述第一平台、中部平台和第二平台都包括第一连接块、第二连接块、第三连接块、第一短伸缩杆、第二短伸缩杆和第三短伸缩杆；所述第一连接块一端经所述第一短伸缩杆与所述第二连接块一端连接，所述第二连接块另一端经所述第二短伸缩杆与所述第三连接块一端连接，所述第三连接块另一端经所述第三短伸缩杆与所述第一连接块另一端连接，形成双三棱柱结构。

进一步，所述第一平台和第二平台的第一连接块一侧设置有一所述法兰组、第二连接块一侧设置有一所述法兰组、第三连接块一侧设置有一所述法兰组；所述中部平台的第一连接块、第二连接块和第三连接块的两侧分别设置有所述法兰盘。

进一步，各所述法兰组与各连接块之间、以及各所述法兰盘与各连接块之间都通过螺钉固定连接。

进一步，所述第一平台的第一连接块上法兰组通过子母螺钉与一所述长伸缩杆的固定端构成转动副连接，该长伸缩杆的伸缩端通过一所述球铰与所述中部平台第一连接块一侧的所述法兰盘连接。

进一步，所述第二平台的第一连接块上法兰组通过子母螺钉与另一所述长伸缩杆的固定端构成转动副连接，该长伸缩杆的伸缩端通过另一所述球铰与所述中部平台第一连接块另一侧的所述法兰盘连接。

进一步，所述球铰包括左万向节、十字轴、右万向节、推力轴承、阶梯轴、球轴承和挡端；所述长伸缩杆的伸缩端与所述左万向节一端通过螺钉固定连接，所述左万向节另一端与所述右万向节一端通过所述十字轴连接；所述阶梯轴通过螺钉与所述右万向节另一端进行轴向固定，所述推力轴承穿过所述阶梯轴的小端，通过轴肩进行一侧轴向固定，所述法兰盘穿过所述阶梯轴的小端对所述推力轴承进行另一侧轴向固定；所述球轴承穿过所述阶梯轴的小端，通过所述挡端进行外侧轴向固定。

进一步，所述法兰组包括两个截面为L型的法兰片，每一所述法兰片均由方形片和三角形片焊接构成。

进一步，所述方形片和三角形片上均设置有安装孔。

进一步，所述三角形片顶部采用圆弧型结构。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过具有常规伸缩比的伸缩杆驱动，实现了平面直行和转向运动功能，并具有一定的越障能力。2、本发明具有九个自由度，三个三角形平台各具有一个自由度，控制长伸缩杆的伸长和缩短，同时对每个三角形平台的三个短伸缩杆进行同步控制，可以实现机构整体变形，完成双三棱柱移动机器人的直行和转向功能。3、本发明利用具有常规伸缩比的伸缩杆组成了可实现全向移动的多面体机器人，结构简单，成本低廉，易于制造和工程实现。综上所述，本发明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，也可用于制作军用载运及探测机器人。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的第一平台结构示意图；

图3是本发明的球铰结构示意图；

图4是本发明的法兰组结构示意图；

图5是本发明的双三棱柱移动机器人直行运动过程示意图；

图6是本发明的双三棱柱移动机器人转向运动过程示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面结合附图和实施例对发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供一种双三棱柱移动机器人，其包括第一平台1、中部平台2、第二平台3、法兰组4、球铰5、法兰盘6和长伸缩杆7。第一平台1通过法兰组4、球铰5、法兰盘6和长伸缩杆7与中部平台2连接，第二平台3也通过法兰组4、球铰5、法兰盘6和长伸缩杆7与中部平台2连接。

上述实施例中，如图2所示，第一平台1与中部平台2和第二平台3结构相同，仅以第一平台1为例进行详细说明。第一平台1包括第一连接块11、第二连接块12、第三连接块13、第一短伸缩杆14、第二短伸缩杆15和第三短伸缩杆16。第一连接块11一端经第一短伸缩杆14与第二连接块12一端连接，第二连接块12另一端经第二短伸缩杆15与第三连接块13一端连接，第三连接块13另一端经第三短伸缩杆16与第一连接块11另一端连接，形成三角形结构；且第一平台1、中部平台2和第二平台3与长伸缩杆7构成双三棱柱结构。

上述实施例中，第一平台1和第二平台3的第一连接块11一侧设置有一法兰组4、第二连接块12一侧设置有一法兰组4、第三连接块13一侧设置有一法兰组4，中部平台2的第一连接块11、第二连接块12和第三连接块13的两侧分别设置有法兰盘6。其中，各法兰组4与各连接块之间以及各法兰盘6与各连接块之间都通过螺钉固定连接。

上述各实施例中，第一平台1的第一连接块11上法兰组4通过子母螺钉与一长伸缩杆7的固定端构成转动副连接，该长伸缩杆7的伸缩端通过一球铰5与中部平台2第一连接块11一侧的法兰盘6连接。第二平台3的第一连接块11上法兰组4通过子母螺钉与另一长伸缩杆7的固定端构成转动副连接，该长伸缩杆7的伸缩端通过另一球铰5与中部平台2第一连接块11另一侧的法兰盘6连接。第一平台1上的第二连接块12、第三连接块13与中部平台2上的第二连接块12、第三连接块13、以及中部平台2上的第二连接块12、第三连接块13与第二平台3上的第二连接块12、第三连接块13之间的连接方式与第一连接块11连接方式相同，在此不再赘述。

在一个优选地实施例中，如图3所示，球铰5包括左万向节51、十字轴52、右万向节53、推力轴承54、阶梯轴55、球轴承56和挡端57。长伸缩杆7的伸缩端与左万向节51一端通过螺钉固定连接，左万向节51另一端与右万向节53一端通过十字轴52连接；阶梯轴55通过螺钉与右万向节53另一端进行轴向固定，推力轴承54穿过阶梯轴55的小端，通过轴肩进行一侧轴向固定，法兰盘6穿过阶梯轴55的小端对推力轴承54进行另一侧轴向固定；球轴承56穿过阶梯轴55的小端，通过挡端57进行外侧轴向固定。

上述各实施例中，如图4所示，法兰组4包括两个截面为L型的法兰片41，每一法兰片41均由方形片和三角形片焊接构成，方形片和三角形片上均设置有安装孔。其中，三角形片顶部采用圆弧型结构。

综上所述，本发明在使用时，通过协调控制各平台上的短伸缩杆和长伸缩杆7的伸长和缩短，可以实现双三棱柱移动机器人的直行功能。如图5所示，直行运动实现过程如下：

步骤a1，将第一平台1、中部平台2和第二平台3上的短伸缩杆都伸长至最长，各长伸缩杆7都调整至最短，使双三棱柱移动机器人处于直行运动初始状态；

步骤a2，将第二平台3上的第一短伸缩杆14、第二短伸缩杆15和第三短伸缩杆16都调整至最短，使得第二平台3离开地面；

步骤a3，将位于中部平台2与第二平台3之间的三个长伸缩杆7都伸长至最长；

步骤a4，第二平台3上的第一短伸缩杆14、第二短伸缩杆15和第三短伸缩杆16都伸长至最长，使得第二平台3接触地面；

步骤a5，将中部平台2上的第一短伸缩杆14、第二短伸缩杆15和第三短伸缩杆16都调整至最短，使得中部平台2离开地面；

步骤a6，将第一平台1与中部平台2之间的三个长伸缩杆7都伸长二分之一伸长量，位于中部平台2与第二平台3之间的三个长伸缩杆7同时缩短二分之一伸长量，使得中部平台2向前移动；

步骤a7，中部平台2上的第一短伸缩杆14、第二短伸缩杆15和第三短伸缩杆16都伸长至最长，使得中部平台2接触地面；

步骤a8，第一平台1上的第一短伸缩杆14、第二短伸缩杆15和第三短伸缩杆16都调整至最短，使得第一平台1离开地面；

步骤a9，将第一平台1与中部平台2之间的三个长伸缩杆7缩短二分之一伸长量，使得第一平台1向前移动；

步骤a10，第一平台1的第一短伸缩杆14、第二短伸缩杆15和第三短伸缩杆16都伸长至最长，使得第一平台1接触地面；完成一个周期的直行运动。

通过协调控制各平台上的短伸缩杆和长伸缩杆7的伸长和缩短，还可以实现双三棱柱移动机器人的转向功能。如图6所示，转向运动实现过程如下：

步骤b1，将第一平台1、中部平台2和第二平台3上的短伸缩杆都伸长至最长，各长伸缩杆7都调整至最短，使双三棱柱移动机器人处于转向运动初始状态；

步骤b2，第一平台1上的第一短伸缩杆14、第二短伸缩杆15和第三短伸缩杆16都调整至最短，使得第一平台1离开地面；第一平台1与中部平台2之间的三个长伸缩杆7分别伸长至不同长度，调整转向角度；

步骤b3，第一平台1上的第一短伸缩杆14、第二短伸缩杆15和第三短伸缩杆16都伸长至最长，使得第一平台1接触地面；

步骤b4，第二平台3上的第一短伸缩杆14、第二短伸缩杆15和第三短伸缩杆16都调整至最短，使得第二平台3离开地面；

步骤b5，调整第一平台1与中部平台2之间的三个长伸缩杆7至相同伸长量；

步骤b6，第二平台3上的第一短伸缩杆14、第二短伸缩杆15和第三短伸缩杆16都伸长至最长，使得第二平台3接触地面；完成一个周期的转向运动。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种双三棱柱移动机器人，其特征在于：该机器人包括第一平台、中部平台、第二平台、法兰组、球铰、法兰盘和长伸缩杆；所述第一平台通过所述法兰组、球铰、法兰盘和长伸缩杆与所述中部平台连接，所述第二平台也通过所述法兰组、球铰、法兰盘和长伸缩杆与所述中部平台连接；

所述第一平台与所述中部平台和第二平台结构相同，所述第一平台、中部平台和第二平台都包括第一连接块、第二连接块、第三连接块、第一短伸缩杆、第二短伸缩杆和第三短伸缩杆；所述第一连接块一端经所述第一短伸缩杆与所述第二连接块一端连接，所述第二连接块另一端经所述第二短伸缩杆与所述第三连接块一端连接，所述第三连接块另一端经所述第三短伸缩杆与所述第一连接块另一端连接，形成双三棱柱结构。

2.如权利要求1所述的一种双三棱柱移动机器人，其特征在于：所述第一平台和第二平台的第一连接块一侧设置有一所述法兰组、第二连接块一侧设置有一所述法兰组、第三连接块一侧设置有一所述法兰组；所述中部平台的第一连接块、第二连接块和第三连接块的两侧分别设置有所述法兰盘。

3.如权利要求2所述的一种双三棱柱移动机器人，其特征在于：各所述法兰组与各连接块之间、以及各所述法兰盘与各连接块之间都通过螺钉固定连接。

4.如权利要求1所述的一种双三棱柱移动机器人，其特征在于：所述第一平台的第一连接块上法兰组通过子母螺钉与一所述长伸缩杆的固定端构成转动副连接，该长伸缩杆的伸缩端通过一所述球铰与所述中部平台第一连接块一侧的所述法兰盘连接。

5.如权利要求4所述的一种双三棱柱移动机器人，其特征在于：所述第二平台的第一连接块上法兰组通过子母螺钉与另一所述长伸缩杆的固定端构成转动副连接，该长伸缩杆的伸缩端通过另一所述球铰与所述中部平台第一连接块另一侧的所述法兰盘连接。

6.如权利要求1至5任一项所述的一种双三棱柱移动机器人，其特征在于：所述球铰包括左万向节、十字轴、右万向节、推力轴承、阶梯轴、球轴承和挡端；所述长伸缩杆的伸缩端与所述左万向节一端通过螺钉固定连接，所述左万向节另一端与所述右万向节一端通过所述十字轴连接；所述阶梯轴通过螺钉与所述右万向节另一端进行轴向固定，所述推力轴承穿过所述阶梯轴的小端，通过轴肩进行一侧轴向固定，所述法兰盘穿过所述阶梯轴的小端对所述推力轴承进行另一侧轴向固定；所述球轴承穿过所述阶梯轴的小端，通过所述挡端进行外侧轴向固定。

7.如权利要求1至5任一项所述的一种双三棱柱移动机器人，其特征在于：所述法兰组包括两个截面为L型的法兰片，每一所述法兰片均由方形片和三角形片焊接构成。

8.如权利要求7所述的一种双三棱柱移动机器人，其特征在于：所述方形片和三角形片上均设置有安装孔。

9.如权利要求7所述的一种双三棱柱移动机器人，其特征在于：所述三角形片顶部采用圆弧型结构。