CN106864616A - 一种球形‑六足变形机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种球形‑六足变形机器人，包含：外撑机构、旋转机构和机器人腿部；外撑机构包括底板、U型架、舵机以及球瓣。旋转机构包括舵盘、传动机构和旋转片；旋转片沿传动机构周向分布并与传动机构连接，传动机构驱动旋转片伸展或收缩；机器人腿部，包括舵机、连接架和脚；其中，外部支撑机构与旋转机构固定连接，机器人腿部沿着旋转机构周向分布并与旋转片固定连接；旋转机构与机器人腿部用于形成六足机器人；旋转机构与外撑机构用于形成球形机器人。本发明通过具有球瓣的外撑机构，可伸展呈瓣状、收缩呈盘状的旋转结构，以及在旋转机构上设置具有舵机和脚的机器人腿部结构组成一种可变形为球形机器人和六足机器人的复合机器人。

Description

一种球形-六足变形机器人
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别涉及一种球形、腿型复合式变形机器人。
背景技术
机器人是一种重要的智能自动化设备，特别是移动机器人系统，不再受到像传统工业机器人那样的工作环境相对固定的限制，能够在一定的区域内活动，甚至可以代替人类完成许多复杂的任务。但是传统移动机器人的运动模式单一，只能适应特定的环境，例如腿式机器人在崎岖的环境中的运动能力强，球式机器人在平整地面上运动效果更好等，所以，本发明结合两类机器人的优点，提出一种新型的复合式机器人，这款机器人结合了腿式机器人和球式机器人的优点，搭载六轴姿态传感器，并且能被远程控制。这种全面的移动机器人系统具有很大的优势，它既能在复杂的崎岖地形中变为六足模式进行越障，也能在平坦路况下变形为球体进行滚动提高运动效率；传感器的搭载使机器人及时感知外部环境并做出决策；无线遥控能力使机器人具备更好的可操作性以及安全性能。总之，本发明研究的球腿复合式机器人对完善与拓展一种面向复杂环境作业的小型移动机器人系统具有重要的现实意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种即可变形为球滚动，也可变形为六足爬行的变形机器人。
本发明为解决其技术问题提供的一种技术方案是：一种球形-六足变形机器人，其特征在于，包含：外撑机构、旋转机构和机器人腿部；外撑机构，包括底板、U型架、舵机以及球瓣；所述底板与所述舵机固定连接，所述舵机与所述U型架连接，所述U型架与所述球瓣连接，所述舵机驱动所述球瓣运动。旋转机构，包括舵盘、传动机构和旋转片；所述传动机构与舵盘连接，所述旋转片沿传动机构周向分布有6片，并与所述传动机构连接，所述传动机构驱动所述旋转片伸展或收缩，所述旋转片伸展时所述变形部件整体呈瓣状，所述旋转片收缩时所述变形部件整体呈盘状；机器人腿部，包括舵机、连接架和脚；所述舵机与所述旋转片转动连接，所述脚通过所述连接架与所述舵机转动连接。其中，所述外部支撑机构与所述旋转机构固定连接，所述机器人腿部沿着旋转机构周向分布并与所述旋转片固定连接；所述旋转机构与机器人腿部用于形成六足机器人；所述旋转机构与外撑机构用于形成球形机器人。
作为上述方案的改进，所述底板呈圆盘状，所述底板上还连接有多根连接杆，所述连接杆的尽头设置有上底板，所述上底板与所述连接杆固定连接。
作为上述方案的改进，所述外撑机构还包括伞型撑，所述伞型撑由伞型托底座、瓣型滑动片以及两组平行的铰链结构构成；所述伞型撑与球瓣滑动连接，所述伞型撑用于球瓣运动时的导向。
作为上述方案的改进，所述旋转片为基于阿基米德螺旋线的形状设计，所述旋转片收缩时，沿传动机构周向分布的旋转片之间紧密贴合；所述旋转片伸展时，所述旋转片及其上的机器人腿部形成瓣状结构。
作为上述方案的改进，所述传动机构为齿轮传动机构，包括中间齿轮、沿中间齿轮周向分布的从动齿轮，以及舵机，所述舵机与所述中间齿轮传动连接。
作为上述方案的改进，所述从动齿轮均匀分布在舵盘上，相邻的从动齿轮具有高度不等的凸台。
作为上述方案的改进，所述旋转机构还包括与所述舵盘对称布置的连接舵盘及第一连接杆，所述连接舵盘与所述舵盘通过第一连接杆固定连接。
作为上述方案的改进，所述连接舵盘上设置有从动旋转片，所述从动旋转片与位于舵盘上的旋转片相对应，所述从动旋转片与所述旋转片之间设置有第二连接杆，所述第二连接杆将二者固定连接。
作为上述方案的改进，所述从动旋转片与机器人腿部固定连接。
作为上述方案的改进，所述机器人腿部的关节处设置有球瓣，所述球瓣与所述机器人腿部呈60度。
本发明的有益效果是：本发明一种球形-六足变形机器人通过具有球瓣的外撑机构，可伸展呈瓣状、收缩呈盘状的旋转结构，以及在旋转机构上设置具有舵机和脚的机器人腿部结构组成一种可变形为球形机器人和六足机器人的复合机器人。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单说明。
图1 为本发明一种实施方式的主视图；
图2 为本发明旋转机构处于伸展状态的结构图；
图3 为本发明旋转机构的结构示意图；
图4 为本发明机器人腿部的立体图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。此外本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对图中本发明各组成部分相互位置关系来说的。
图1为本发明一种实施方式的主视图，图2 为本发明旋转机构处于伸展状态的结构图，参照图1和图2，一种球形-六足变形机器人，包括外撑机构10、旋转机构20和机器人腿部30，处于六足模式时，所述外撑机构10收紧，旋转机构20伸展，机器人腿部30外伸，所述球形-六足变形机器人上半球整体呈半球状，下半球整体呈6瓣，所述机器人通过腿部行走，即变形为六足机器人。当球形-六足变形机器人处于球形模式时，外撑机构10收紧，6个上半球球瓣103收紧，形成完整的半球形，下半球旋转机构20及腿部30收紧，位于腿部的6个60度球瓣收紧形成完整的下半球体，此时，由于机器人重量集中于赤道，所述机器人赤道着地，利于滚动，同时球体的上半球与下半球相互配合，在地面上有规律的展开，作用于球体一个向前的推进力，使球体前向滚动。即变形为球形机器人。
如图2中所示球形-六足变形机器人包括外撑机构10，旋转机构20以及机器人腿部30，所述外撑机构10与所述旋转机构20固定连接，所述旋转机构20与所述机器人腿部30连接，所述旋转机构20驱动所述机器人腿部30伸展和收缩。
外撑机构10，包括圆盘状底板101，U型架102，舵机106和球瓣103，所述底板101上连接有6根连接杆105，所述连接杆末端连接有上底座108，所述连接杆105和上底座108的设置使得外撑机构上部的稳定性得到有效保障，所述连接杆106的末端与所述舵机106与所述通过L板固定连接在底板101上，所述舵机106与U型架102传动连接，所述U型架上设置有滚动杆104，所述滚动杆104与球瓣103滑动连接，所述舵机106旋转驱动球瓣103向上或向下运动。
所述外撑机构10还包括伞型撑107，所述伞型撑107由伞型托底座1071、瓣型滑动片1072，以及两组平行的铰链1073构成，所述平行的铰链1073将瓣型滑动片1072连接在伞型托底座1071上；所述瓣型滑动片1072对球瓣103起支撑导向作用，保障球瓣103稳定可靠运动。
图3 为本发明旋转机构的结构示意图，参照图3，旋转机构20上设置有一组齿轮传动机构201，所述齿轮传动机构201构包括中间轮2012，沿中间轮2012周向与中间轮2012啮合呈等角度分布的从动轮（2011,2013），所述从动轮（2011,2013）分为低凸台齿轮2011和高凸台齿轮2013，所述低凸台齿轮2011和高凸台齿轮2013交替分布。所述从动轮（2011,2013）上均固定连接有旋转片202，所述旋转片202为基于阿基米德螺旋线的设计，所述旋转片随从动轮（2011,2013）的转动伸展或收缩，在伸展过程中旋转线202之间相互无干涉，在收缩时，旋转片202相互之间贴合紧密；所述传动机构201还包括舵盘（图中未示），所述舵盘呈花瓣状，所述舵盘上连接有第一连接杆203，所述第一连接杆203端部连接有从动舵盘204，所述从动舵盘204与所述舵盘对称布置，所述从动舵盘上连接有从动旋转片203，所述从动旋转片206与所述旋转片202相对应，所述从动旋转片203与所述旋转片202形状尺寸完全一致，所述旋转片202与所诉从动旋转片203之间固定连接有两根第二连接杆205。所述第一连接杆203和第二连接杆205的设置使得旋转机构201的运动稳定可靠。
图4 为本发明机器人腿部的立体图，参照图4，机器人腿部30包括第一舵机301，第二舵机302，第三舵机303，所述第一舵机301通过第一舵机安装架3011固定连接在旋转片202和从动旋转片206之间，所述第二舵机302与第一舵机安装架3011固定连接；所述第二舵机302上连接有架304，所述连接架304的另一端连接有第三舵机303，所述第三舵机303上连接着脚305，所述脚305为端部呈锥形的板状，所述脚305上连接有60度球瓣306。
以上对本发明较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求书所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种球形-六足变形机器人，其特征在于，包含：外撑机构、旋转机构和机器人腿部；
外撑机构，包括底板、U型架、舵机以及球瓣；所述底板与所述舵机固定连接，所述舵机与所述U型架连接，所述U型架与所述球瓣连接，所述舵机驱动所述球瓣运动；
旋转机构，包括舵盘、传动机构和旋转片；所述传动机构与舵盘连接，所述旋转片沿传动机构周向分布有6片，并与所述传动机构连接，所述传动机构驱动所述旋转片伸展或收缩，所述旋转片伸展时所述变形部件整体呈瓣状，所述旋转片收缩时所述变形部件整体呈盘状；
机器人腿部，包括舵机、连接架和脚；所述舵机与所述旋转片转动连接，所述脚通过所述连接架与所述舵机转动连接；
其中，所述外部支撑机构与所述旋转机构固定连接，所述机器人腿部沿着旋转机构周向分布并与所述旋转片固定连接；所述旋转机构与机器人腿部用于形成六足机器人；所述旋转机构与外撑机构用于形成球形机器人。
2.根据权利要求1所述的一种球形-六足变形机器人，其特征在于：所述底板呈圆盘状，所述底板上还连接有多根连接杆，所述连接杆的尽头设置有上底板，所述上底板与所述连接杆固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种球形-六足变形机器人，其特征在于：所述外撑机构还包括伞型撑，所述伞型撑由伞型托底座、瓣型滑动片以及两组平行的铰链结构构成；所述伞型撑与球瓣滑动连接，所述伞型撑用于球瓣运动时的导向。
4.根据权利要求1所述的一种球形-六足变形机器人，其特征在于：所述旋转片为基于阿基米德螺旋线的形状设计，所述旋转片收缩时，沿传动机构周向分布的旋转片之间紧密贴合；所述旋转片伸展时，所述旋转片及其上的机器人腿部形成瓣状结构。
5.根据权利要求1所述的一种球形-六足变形机器人，其特征在于：所述传动机构为齿轮传动机构，包括中间齿轮、沿中间齿轮周向分布的从动齿轮，以及舵机，所述舵机与所述中间齿轮传动连接。
6.根据权利要求5所述的一种球形-六足变形机器人，其特征在于：所述从动齿轮均匀分布在舵盘上，相邻的从动齿轮具有高度不等的凸台。
7.根据权利要求1所述的一种球形-六足变形机器人，其特征在于：所述旋转机构还包括与所述舵盘对称布置的连接舵盘及第一连接杆，所述连接舵盘与所述舵盘通过第一连接杆固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种球形-六足变形机器人，其特征在于：所述连接舵盘上设置有从动旋转片，所述从动旋转片与位于舵盘上的旋转片相对应，所述从动旋转片与所述旋转片之间设置有第二连接杆，所述第二连接杆将二者固定连接。
9.根据权利要求8所述的一种球形-六足变形机器人，其特征在于：所述从动旋转片与机器人腿部固定连接。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种球形-六足变形机器人，其特征在于：所述机器人腿部的关节处设置有60度球瓣。
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