CN107697176B - 十二自由度六面体机器人 - Google Patents

十二自由度六面体机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN107697176B
CN107697176B CN201710809553.5A CN201710809553A CN107697176B CN 107697176 B CN107697176 B CN 107697176B CN 201710809553 A CN201710809553 A CN 201710809553A CN 107697176 B CN107697176 B CN 107697176B
Authority
CN
China
Prior art keywords
vertex
motor
robot
cross
respectively connected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710809553.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107697176A (zh
Inventor
姚燕安
刘然
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Jiaotong University
Original Assignee
Beijing Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Jiaotong University filed Critical Beijing Jiaotong University
Priority to CN201710809553.5A priority Critical patent/CN107697176B/zh
Publication of CN107697176A publication Critical patent/CN107697176A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107697176B publication Critical patent/CN107697176B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0009—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

十二自由度六面体机器人，包括第一至第八顶点、第一至第六交叉面。第一顶点分别与第一交叉面、第二交叉面、第六交叉面相连；第二顶点分别与第二交叉面、第三交叉面、第六交叉面相连；第三顶点分别与第三交叉面、第四交叉面、第六交叉面相连；第四顶点分别与第四交叉面、第一交叉面、第六交叉面相连；第五顶点分别与第一交叉面、第二交叉面、第五交叉面相连：第六顶点分别与第二交叉面、第三交叉面、第五交叉面相连；第七顶点分别与第三交叉面、第四交叉面、第五交叉面相连；第八顶点分别与第四交叉面、第一交叉面、第五交叉面相连.通过上述连接，该机器人能够实现空间多种姿态的变化和地面快速移动。

Description

十二自由度六面体机器人
技术领域
本发明涉及六面体机器人，具体涉及十二自由度六面体机器人。
背景技术
中国专利申请CN103407508B公开了十二自由度四面体机器人。该机构由四个顶点组件和六个支链组成，在电机控制下可实现空间多种姿态的变化，其运动轨迹为不规则三角形轨迹，无法实现精确方位的移动。
中国专利申请CN101890714A公开了一种单自由度连杆移动机器人。通过控制电机转动，该机器人可实现直行及转向功能。但由于自由度较少，机器人运动灵活性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题：在已有多面体移动机构的基础上，拓展出一种多自由度六面体移动机器人，增强机构变形能力，使其能够实现灵活移动功能，提高机构的运动性能。
本发明的技术方案：
十二自由度六面体机器人，其特征在于：包括第一至第八顶点、第一至第六交叉面。
所述的第一顶点均布有第一至第三电机，分别与第一、第二、第六交叉面通过电机轴连接。
所述的第二顶点均布三处连接孔，分别与第二、第三、第六交叉面通过销轴连接，构成转动副。
所述的第三顶点均布有第四至第六电机，分别与第三、第四、第六交叉面通过电机轴连接。
所述的第四顶点均布三处连接孔，分别与第四、第一、第六交叉面通过销轴连接，构成转动副。
所述的第五顶点均布有第七至第九电机，分别与第一、第二、第五交叉面通过电机轴连接。
所述的第六顶点均布三处连接孔，分别与第二、第三、第五交叉面通过销轴连接，构成转动副。
所述的第七顶点均布有第十至第十二电机，分别与第三、第四、第五交叉面通过电机轴连接。
所述的第八顶点均布三处连接孔，分别与第四、第一、第六交叉面通过销轴连接，构成转动副。
所述的第一顶点包括：第一至第三电机、连接法兰。
所述的第一电机为舵机，舵机上分别设有一组安装孔和两个舵盘。
所述的连接法兰为三叉式结构，侧面开有螺纹孔，用于与电机安装孔对应连接固定。
所述的连接法兰分别与第一至第三电机通过螺钉固定连接。
所述的第二顶点包括：第一至第三配重块、固定法兰。
所述的第一配重块两侧开有一组固定孔，侧面中部设有连接孔，与第一电机质量相同。
所述的固定法兰为三叉式结构，侧面开有螺纹孔，用于与第一至第三配重块上的螺纹孔连接固定。
所述的固定法兰分别与第一至第三配重块通过螺钉固定连接。
第二至第十二配重块与第一配重块的结构和尺寸完全相同。
所述的第一、第三、第五、第七顶点的结构和尺寸相同。
所述的第二、第四、第六、第八顶点的结构和尺寸相同。
所述的第一交叉面包括：第一至第四U型杆、第一至第四十字轴、十字连接块。
所述的十字连接块与第一至第四U型杆分别通过第一至第四十字轴构成万向铰接。
所述的第一至第六交叉面的结构和尺寸完全相同。
十二自由度六面体机器人在交叉面的十字连接块单独着地时，可实现服从伯努利分布的随机翻转；由于十字连接块连接四根U型杆，构成四个三角面，机器人在方向偏转时向任意侧翻转概率相等，均为1/4。
机器人实现一步概率翻转的步骤如下：
a1.第一顶点的第一电机、第三顶点的第四电机、第五顶点的第七电机、第七顶点的第十电机(G1)分别沿逆时针转动30°，第五交叉面的十字连接块单独着地，机器人进行概率翻转。
a2.机器人随机选择后，第六、第七顶点触地。
a3.由于机器人质心在地面的投影超出地面支撑区域，机器人沿FG轴线翻转，第二、第三、第六、第七顶点触地。
a4.第一顶点的第一电机、第三顶点的第四电机、第五顶点的第七电机、第七顶点的第十电机(G1)分别沿顺时针转动30°，机器人回复为正六面体外型。
完成机器人一步概率翻转的运动。
附图说明
图1十二自由度六面体机器人三维图
图2第一顶点三维图
图3第二顶点三维图
图4第一交叉面三维图
图5第一电机三维图
图6连接法兰三维图
图7第一配重块三维图
图8固定法兰三维图
图9第一U型杆三维图
图10十字轴三维图
图11十字连接块三维图
图12十二自由度六面体机器人概率翻转运动图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
十二自由度六面体机器人，如图1所示，包括第一至第八顶点A、B、C、D、E、F、G、H，第一至第六交叉面I、J、K、L、M、N。
第一顶点A均布有第一至第三电机A1、A2、A3，分别与第一、第二、第六交叉面I、J、N通过电机轴连接。
第二顶点B均布三处连接孔，分别与第二、第三、第六交叉面J、K、N通过销轴连接，构成转动副。
第三顶点C均布有第四至第六电机C1、C2、C3，分别与第三、第四、第六交叉面K、L、N通过电机轴连接；
第四顶点D均布三处连接孔，分别与第四、第一、第六交叉面L、I、N通过销轴连接，构成转动副；
第五顶点E均布有第七至第九电机E1、E2、E3，分别与第一、第二、第五交叉面I、J、N通过电机轴连接。
第六顶点F均布三处连接孔，分别与第二、第三、第五交叉面J、K、M通过销轴连接，构成转动副。
第七顶点G均布有第十至第十二电机G1、G2、G3，分别与第三、第四、第五交叉面K、L、N通过电机轴连接。
第八顶点H均布三处连接孔，分别与第四、第一、第六交叉面L、I、M通过销轴连接，构成转动副。
如图2所示，第一顶点A包括：第一至第三电机A1、A2、A3，连接法兰A4。
如图5所示，第一电机A1为舵机，舵机上分别设有一组安装孔A1a和两个舵盘A1b。
如图6所示，连接法兰A4为三叉式结构，侧面开有螺纹孔，用于与电机安装孔对应连接固定。
连接法兰A4分别与第一至第三电机A1、A2、A3通过螺钉固定连接。
如图3所示，第二顶点B包括：第一至第三配重块B1、B2、B3和固定法兰B4。
如图7所示，第一配重块两侧开有一组固定孔，侧面中部设有连接孔，与第一电机质量相同。
如图8所示，固定法兰B4为三叉式结构，侧面开有螺纹孔，用于与第一至第三配重块B1、B2、B3上的螺纹孔连接固定。
固定法兰B4分别与第一至第三配重块B1、B2、B3通过螺钉固定连接。
第二至第十二配重块与第一配重块的结构和尺寸完全相同。
第一、第三、第五、第七顶点A、C、E、G的结构和尺寸相同。
第二、第四、第六、第八顶点B、D、F、H的结构和尺寸相同。
如图4、9、10、11所示，第一交叉面I包括：第一至第四U型杆I1、I2、I3、I4，第一至第四十字轴I5、I6、I7、I8和十字连接块I9。
十字连接块I9与第一至第四U型杆I1、I2、I3、I4分别通过第一至第四十字轴I5、I6、I7、I8构成万向铰接。
第一至第六交叉面I、J、K、L、M、N的结构和尺寸完全相同。
十二自由度六面体机器人在交叉面的十字连接块单独着地时，可实现服从伯努利分别的随机翻转；由于十字连接块连接四根U型杆，构成四个三角面，机器人在方向偏转时向任意侧翻转概率相等，均为1/4。如图12所示，机器人实现一步概率翻转的步骤如下：
a1.第一顶点A的第一电机A1、第三顶点C的第四电机C1、第五顶点E的第七电机E1、第七顶点G的第十电机G1分别沿逆时针转动30°，第五交叉面M的十字连接块M9单独着地，机器人进行概率翻转。
a2.机器人随机选择后，第六、第七顶点F、G触地。
a3.由于机器人质心在地面的投影超出地面支撑区域，机器人沿FG轴线翻转，第二、第三、第六、第七顶点B、C、F、G触地。
a4.第一顶点A的第一电机A1、第三顶点C的第四电机C1、第五顶点E的第七电机E1、第七顶点G的第十电机G1分别沿顺时针转动30°，机器人回复为正六面体外型。
完成机器人一步概率翻转的运动。

Claims (3)

1.十二自由度六面体机器人，其特征在于：包括第一至第八顶点(A、B、C、D、E、F、G、H)、第一至第六交叉面(I、J、K、L、M、N)；
所述的第一顶点(A)均布有第一至第三电机(A1、A2、A3)，分别与第一、第二、第六交叉面(I、J、N)通过电机轴连接；
所述的第二顶点(B)均布三处连接孔，分别与第二、第三、第六交叉面(J、K、N)通过销轴连接，构成转动副；
所述的第三顶点(C)均布有第四至第六电机(C1、C2、C3)，分别与第三、第四、第六交叉面(K、L、N)通过电机轴连接；
所述的第四顶点(D)均布三处连接孔，分别与第四、第一、第六交叉面(L、I、N)通过销轴连接，构成转动副；
所述的第五顶点(E)均布有第七至第九电机(E1、E2、E3)，分别与第一、第二、第五交叉面(I、J、N)通过电机轴连接；
所述的第六顶点(F)均布三处连接孔，分别与第二、第三、第五交叉面(J、K、M)通过销轴连接，构成转动副；
所述的第七顶点(G)均布有第十至第十二电机(G1、G2、G3)，分别与第三、第四、第五交叉面(K、L、N)通过电机轴连接；
所述的第八顶点(H)均布三处连接孔，分别与第四、第一、第六交叉面(L、I、M)通过销轴连接，构成转动副。
2.根据权利要求1所述十二自由度六面体机器人，其特征在于：
所述的第一顶点(A)包括：第一至第三电机(A1、A2、A3)、连接法兰(A4)；
所述的第一电机(A1)为舵机，舵机上分别设有一组安装孔(A1a)和两个舵盘(A1b)；
所述的连接法兰(A4)为三叉式结构，侧面开有螺纹孔，用于与电机安装孔对应连接固定；
所述的连接法兰(A4)分别与第一至第三电机(A1、A2、A3)通过螺钉固定连接；
所述的第二顶点(B)包括：第一至第三配重块(B1、B2、B3)、固定法兰(B4)；
所述的第一配重块(B1)两侧开有一组固定孔(B1a)，侧面中部设有连接孔(B1b)，与第一电机(A1)质量相同；
所述的固定法兰(B4)为三叉式结构，侧面开有螺纹孔，用于与第一至第三配重块(B1、B2、B3)上的螺纹孔连接固定；
所述的固定法兰(B4)分别与第一至第三配重块(B1、B2、B3)通过螺钉固定连接；
第二至第十二配重块(B2、B3、D1、D2、D3、F1、F2、F3、H1、H2、H3)与第一配重块(B1)的结构和尺寸完全相同；
所述的第一、第三、第五、第七顶点(A、C、E、G)的结构和尺寸相同；
所述的第二、第四、第六、第八顶点(B、D、F、H)的结构和尺寸相同；
所述的第一交叉面(I)包括：第一至第四U型杆(I1、I2、I3、I4)、第一至第四十字轴(I5、I6、I7、I8)、十字连接块(I9)；
所述的十字连接块(I9)与第一至第四U型杆(I1、I2、I3、I4)分别通过第一至第四十字轴(I5、I6、I7、I8)构成万向铰接；
所述的第一至第六交叉面(I、J、K、L、M、N)的结构和尺寸完全相同。
3.根据权利要求2所述十二自由度六面体机器人，其特征在于：
十二自由度六面体机器人在交叉面的十字连接块单独着地时，可实现服从伯努利分布的随机翻转；由于十字连接块连接四根U型杆，构成四个三角面，机器人在方向偏转时向任意侧翻转概率相等，均为1/4；
机器人实现一步概率翻转的步骤如下：
a1.第一顶点(A)的第一电机(A1)、第三顶点(C)的第四电机(C1)、第五顶点(E)的第七电机(E1)、第七顶点(G)的第十电机(G1)分别沿逆时针转动30°，第五交叉面(M)的十字连接块(M9)单独着地，机器人进行概率翻转；
a2.机器人随机选择后，第六、第七顶点(F、G)触地；
a3.由于机器人质心在地面的投影超出地面支撑区域，机器人沿FG轴线翻转，第二、第三、第六、第七顶点(B、C、F、G)触地；
a4.第一顶点(A)的第一电机(A1)、第三顶点(C)的第四电机(C1)、第五顶点(E)的第七电机(E1)、第七顶点(G)的第十电机(G1)分别沿顺时针转动30°，机器人回复为正六面体外型；
完成机器人一步概率翻转的运动。
CN201710809553.5A 2017-09-08 2017-09-08 十二自由度六面体机器人 Active CN107697176B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710809553.5A CN107697176B (zh) 2017-09-08 2017-09-08 十二自由度六面体机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710809553.5A CN107697176B (zh) 2017-09-08 2017-09-08 十二自由度六面体机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107697176A CN107697176A (zh) 2018-02-16
CN107697176B true CN107697176B (zh) 2020-03-24

Family

ID=61172344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710809553.5A Active CN107697176B (zh) 2017-09-08 2017-09-08 十二自由度六面体机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107697176B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109774806B (zh) * 2018-12-27 2020-08-21 北京交通大学 一种可转向滚动四杆机构
CN110696007B (zh) * 2019-09-27 2020-11-10 北京交通大学 一种组合四面体移动机器人

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997025239A1 (en) * 1996-01-09 1997-07-17 Teknillinen Korkeakoulu Ball robot and method for determining position thereof
JP2011152910A (ja) * 2010-01-26 2011-08-11 Kochi Univ Of Technology 無方向性ロボット
EP2384263B1 (de) * 2009-01-30 2012-08-22 Elau GmbH Deltaroboter für erhöhte anforderungen an dynamik, hygiene und kollisionsfolgenschutz
CN103144691A (zh) * 2013-03-19 2013-06-12 北京交通大学 六自由度滚动机构
CN103407508A (zh) * 2013-07-17 2013-11-27 北京交通大学 十二自由度四面体机器人
CN206218253U (zh) * 2016-10-21 2017-06-06 天津大学 可折展六面体结构

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997025239A1 (en) * 1996-01-09 1997-07-17 Teknillinen Korkeakoulu Ball robot and method for determining position thereof
EP2384263B1 (de) * 2009-01-30 2012-08-22 Elau GmbH Deltaroboter für erhöhte anforderungen an dynamik, hygiene und kollisionsfolgenschutz
JP2011152910A (ja) * 2010-01-26 2011-08-11 Kochi Univ Of Technology 無方向性ロボット
CN103144691A (zh) * 2013-03-19 2013-06-12 北京交通大学 六自由度滚动机构
CN103407508A (zh) * 2013-07-17 2013-11-27 北京交通大学 十二自由度四面体机器人
CN206218253U (zh) * 2016-10-21 2017-06-06 天津大学 可折展六面体结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
截角六面体可变形滚动机构;郝艳玲,苗志怀,谢基龙,姚燕安;《机械工程学报》;20130630;第49卷(第11期);22-28页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107697176A (zh) 2018-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6494967B2 (ja) 球面座標操縦装置
US8245595B2 (en) Two-axis non-singular robotic wrist
EP2810268B1 (en) Apparatus to simulate driving a land véhicle
CN107697176B (zh) 十二自由度六面体机器人
CN101791804B (zh) 对称两转一移三自由度并联机构
CN104308834A (zh) 一种对称型三转动并联机构
CN103244801B (zh) 四自由度运动装置
CN102632936B (zh) 一种滚动行进的双类车轮六边形机器人
CN102615649B (zh) 一种滚动双四平行四边形机器人
CN100348378C (zh) 一种三自由度解耦并联机构
WO2018195762A1 (zh) 一种具有弧形移动副的三自由度并联机构
KR20090046377A (ko) 체감형 운동 시뮬레이터용 운동판
CN107584479A (zh) 具有柔性杆件的两转一移并联机构
Li et al. A deformable tetrahedron rolling mechanism (DTRM) based on URU branch
CN100556621C (zh) 具有稳定平台的全向滚动球形机器人装置
WO2020173096A1 (zh) 一种平面复合结构空间大行程的柔顺铰链
CN102962840B (zh) 一种具有对称结构且无伴随运动的并联机构
KR20160031773A (ko) 시뮬레이션 시스템
US20220395973A1 (en) Articulation having three degrees of freedom for a robot, and corresponding control method
Xun et al. A novel rhombohedron rolling mechanism
Sun et al. Analysis on Kinematics of Omnidirectional Full Drive Mobile Robot
KR101431383B1 (ko) 다관절 구동장치 및 이를 구비한 다족 주행로봇
Wu et al. Design of a novel side-mounted leg mechanism with high flexibility for a multi-mission quadruped earth rover BJTUBOT
JPS62251284A (ja) 多脚機構の協調制御方式
CN105710868A (zh) 一种具有多个转动中心的两转一移并联机构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant