可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括，第一至第六組件，所述的第一至第六組件均為#字形平行四邊形機(jī)構(gòu)，第一組件的第一桿和第三桿與第二組件的第一桿和第三桿通過(guò)球副連接。第二組件的第一桿和第三桿與第六組件的第一桿和第三桿通過(guò)球副連接。第六組件的第一桿和第三桿與第五組件的第一桿和第三桿通過(guò)球副連接。第五組件的第一桿和第三桿與第一組件的第一桿和第三桿通過(guò)球副連接。第三組件的八個(gè)端槽分別與第一，第二，第六，第五組件的第二、四桿的同側(cè)端通過(guò)球副連接。第四組件的八個(gè)端槽分別與第一，第二，第六，第五組件的第二、四桿的另一同側(cè)端通過(guò)球副連接。通過(guò)第一至第六組件組成可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
【專利說(shuō)明】可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種滾動(dòng)步行機(jī)構(gòu)，具體涉及可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)。該裝置可用于軍事領(lǐng)域中勘察特殊地形，執(zhí)行特種任務(wù)；民用領(lǐng)域中用做娛樂(lè)設(shè)施等。
【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)專利申請(qǐng)CN101973319公開了一種滾動(dòng)六面體機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)由4個(gè)支鏈和2個(gè)十字桿組成，并由2個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在已有平面滾動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)與之相同的機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)空間兩個(gè)方向的滾動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的功能。當(dāng)機(jī)器人承受負(fù)載時(shí)，各個(gè)桿件共同分擔(dān)負(fù)載，同時(shí)實(shí)現(xiàn)空間兩個(gè)方向的滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的功能。該機(jī)構(gòu)與地面接觸面積較小，穩(wěn)定性較差。為了提高滾動(dòng)六面體的移動(dòng)性能，需要對(duì)運(yùn)動(dòng)支鏈桿件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題:是在已有的滾動(dòng)六面體機(jī)構(gòu)的理論基礎(chǔ)上，采用#字形組件構(gòu)造機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)空間3個(gè)方向的滾動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)空間任意轉(zhuǎn)向的功能。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0005]可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括，第一組件、第二組件、第三組件、第四組件、第五組件、第六組件。
[0006]每?jī)蓚€(gè)組件之間通過(guò)#字形同側(cè)的兩個(gè)球副進(jìn)行連接。
[0007]第一組件的第一桿和第三桿同側(cè)端與第二組件的第一桿和第三桿同側(cè)端通過(guò)球副連接。
[0008]第二組件的第一桿和第三桿的另一同側(cè)端與第六組件的第一桿和第三桿的同側(cè)端通過(guò)球副連接。
[0009]第六組件的第一桿和第三桿的另一同側(cè)端與第五組件的第一桿和第三桿的同側(cè)端通過(guò)球副連接。
[0010]第五組件的第一桿和第三桿的另一同側(cè)端與第一組件的第一桿和第三桿的另一同側(cè)端通過(guò)球副連接。
[0011]以上連接構(gòu)成由四個(gè)組件組成的環(huán)形結(jié)構(gòu)。
[0012]第三組件的八個(gè)連接槽分別與第一，第二，第六，第五組件的第二桿和第四桿的同側(cè)端通過(guò)球副連接。
[0013]第四組件的八個(gè)連接槽分別與第一，第二，第六，第五組件的第二桿和第四桿的另一同側(cè)端通過(guò)球副連接。
[0014]通過(guò)第一至第六組件組成可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0015]可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)的自由度為3，第一組件與第六組件所在的平面相互平行。第二組件與第五組件所在的平面相互平行。第三組件與第四組件所在的平面相互平行。
[0016]有三組所在的平面互相平行的組件，在每組相互平行的組件中任意選擇一個(gè)組件安裝電機(jī)，與其平行的另一個(gè)組件的對(duì)應(yīng)位置安裝配重。
[0017]例如優(yōu)選的變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)中的第二組件，第三組件，第六組件上安裝電機(jī)，第一組件，第四組件，第五組件安裝配重，分別控制三個(gè)組件的三個(gè)電機(jī)可實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的變形和滾動(dòng)。
[0018]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述的可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用整體閉鏈機(jī)構(gòu)，并且每個(gè)平面采用#字形組件，增強(qiáng)了該機(jī)構(gòu)的負(fù)載能力和穩(wěn)定性。同時(shí)，該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了平面的二個(gè)方向的滾動(dòng)。該機(jī)構(gòu)構(gòu)件采用模塊化，方便加工，控制簡(jiǎn)單。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)三維圖。
[0020]圖2環(huán)形機(jī)構(gòu)三維圖。
[0021]圖3第一組件三維圖。
[0022]圖4第一組件第一桿三維圖及正視圖。
[0023]圖5電機(jī)配重安裝優(yōu)先方案三維圖。
[0024]圖6示例安裝電機(jī)第二組件三維圖。
[0025]圖7示例安裝配重第五組件三維圖。
[0026]圖8電機(jī)安裝位置剖視圖。
[0027]圖9示例第五組件第二桿三維圖。
[0028]圖10示例安裝電機(jī)配重整體三維效果圖。
[0029]圖11第一組件第一桿三維圖。
[0030]圖12示例第二組件第三桿三維圖。
[0031]圖13電機(jī)座三維圖。
[0032]圖14傳動(dòng)軸固定片三維圖。
[0033]圖15傳動(dòng)軸三維圖。
[0034]圖16球副三維圖。
[0035]圖17機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)步態(tài)圖1
[0036]圖18機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)步態(tài)圖2
【具體實(shí)施方式】
[0037]結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0038]可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括，第一組件(A)、第二組件(B)、第三組件(C)、第四組件(D)、第五組件(E)、第六組件(F)，如圖1所示:每?jī)蓚€(gè)組件之間通過(guò)#字形同側(cè)的兩個(gè)球副(G)進(jìn)行連接。具體連接如下:
[0039]第一組件(A)的第一桿(Al)和第三桿(A3)同側(cè)端與第二組件(B)的第一桿(BI)和第三桿(B3)同側(cè)端通過(guò)如圖2所示球副(G)連接。
[0040]第二組件(B)的第一桿(BI)和第三桿(B3)的另一同側(cè)端與第六組件(F)的第一桿(FI)和第三桿(F3 )的同側(cè)端通過(guò)球副(G)連接。
[0041]第六組件(F)的第一桿(Fl)和第三桿(F3)的另一同側(cè)端與第五組件(E)的第一桿(El)和第三桿(E3)的同側(cè)端通過(guò)球副(G)連接。[0042]第五組件(E)的第一桿(El)和第三桿(E3)的另一同側(cè)端與第一組件(A)的第一桿(Al)和第三桿(A3)的另一同側(cè)端通過(guò)球副(G)連接。
[0043]如圖3:以上連接構(gòu)成由四個(gè)組件組成的環(huán)形結(jié)構(gòu)。
[0044]第三組件(C)的八個(gè)連接槽分別與第一，第二，第六，第五組件(A，B, F，E)的第二桿(A2，B2, F2，E2)和第四桿(A4，B4, F4，E4)的同側(cè)端通過(guò)球副(G)連接。
[0045]第四組件(D)的八個(gè)連接槽分別與第一，第二，第六，第五組件(A，B, F，E)的第二桿(A2，B2, F2，E2)和第四桿(A4，B4, F4，E4)的另一同側(cè)端通過(guò)球副(G)連接。
[0046]通過(guò)第一至第六組件(A，B, C，D，E，F(xiàn))組成可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0047]所述的第一至第六組件(A，B, C，D，E，F(xiàn))尺寸相同，以第一組件(A)為例，如圖4、圖5所示:第一組件(A)由第一至四連桿(Al，A2，A3，A4)構(gòu)成#字形平行四邊形機(jī)構(gòu)。在其八個(gè)端點(diǎn)上設(shè)有連接槽分別與其他組件連接，如圖6所示，桿的兩端設(shè)有向桿同側(cè)延伸的突臺(tái)，突臺(tái)上各設(shè)有連接槽(a)和球副安裝孔(b)，第一桿(Al)的中間設(shè)有兩個(gè)通孔(C)。
[0048]如圖4所示:第一至四桿(Al，A2，A3，A4)結(jié)構(gòu)和尺寸相同，連接關(guān)系如下:
[0049]第一桿(Al)與第二桿(A2)通過(guò)桿件上的通孔(C)活動(dòng)連接，第一桿(Al)和第二桿(A2)的突臺(tái)朝向相反。
[0050]第一桿(Al)與第四桿(A4)通過(guò)桿件上的通孔(C)活動(dòng)連接，第一桿(Al)第四桿(A4)的突臺(tái)朝向相反。
[0051]第二桿(A2)的另一端與第三桿(A3)通過(guò)桿件上的通孔(C)活動(dòng)連接，第二桿(A2)的另一端與第三桿(A3)的突臺(tái)朝向相反。
[0052]第三桿(Al)的另一端與第四桿(A4)的另一端通過(guò)桿件上的通孔(C)活動(dòng)連接，第三桿(Al)的另一端與第四桿(A4)的突臺(tái)朝向相反。
[0053]以圖7所示:可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)的自由度為3，第一組件(A)與第六組件(F)所在的平面相互平行；第二組件(B)與第五組件(E)所在的平面相互平行；第三組件(C)與第四組件(D)所在的平面相互平行；有三組所在的平面互相平行的組件，在每組相互平行的組件中任意選擇一個(gè)組件安裝電機(jī)(A5)，與其平行的另一個(gè)組件的對(duì)應(yīng)位置安裝配重(B5)。以圖7所示為例，圖上標(biāo)明“電機(jī)”的位置即為優(yōu)先選擇的電機(jī)安裝位置，圖上標(biāo)明“配重”的位置即為與電機(jī)安裝位置對(duì)應(yīng)的優(yōu)先選擇的配重安裝位置。
[0054]即第一、四、五組件(A，D，E)為配重安裝組件，第二、三、六組件(B，C，F(xiàn))為電機(jī)安裝組件。
[0055]如圖8、9所示:以第二組件(B)與第五組件(E)為例，具體說(shuō)明電機(jī)及配重的具體安裝方式。
[0056]第二組件(B)包括第一桿(BI)，第二桿(B2)，如圖10所示，第三桿(B3)，第四桿(B4)，電機(jī)(B5)，如圖11所示，電機(jī)座(B6)，主動(dòng)錐齒輪(B7)，從動(dòng)錐齒輪(B8)，如圖12所示，傳動(dòng)軸固定片(B9)，如圖13所示，傳動(dòng)軸(BlO)，軸套(B11)。
[0057]如圖14所示，傳動(dòng)軸(BlO)通過(guò)第三桿，第四桿(B3，B4)通孔(C)與第三桿(B3)通過(guò)傳動(dòng)軸固定片(B9 )固定連接，與第四桿(B4 )活動(dòng)連接，傳動(dòng)軸(B10 )與從動(dòng)錐齒輪(B8 )通過(guò)頂絲固定，從動(dòng)錐齒輪(B8)與第四桿(B4)之間安裝軸套(B11)。
[0058]電機(jī)(B5)固定于電機(jī)座(B6)上，電機(jī)(B5)的軸與主動(dòng)錐齒輪(B7)通過(guò)頂絲固定；電機(jī)座(B6 )與第四桿(B4 )通過(guò)螺釘固定連接。[0059]第五組件(E)為安裝配重的組件，它包括第一桿(El)、第二桿(E2)、第三桿(E3)、第四桿(E4)、配重(E5)。
[0060]如圖15所示:配重(E5)固定安裝在第二桿(E2)上，通過(guò)孔(E2d)固定連接。
[0061]第五組件(E)上配重(E5)的安裝位置與第二組件(B)上電機(jī)(B5)的安裝位置對(duì)應(yīng)。
[0062]如圖16所示，為安裝電機(jī)和配重后的整體效果圖。
[0063]機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程如下:如圖17 (a)所示，機(jī)構(gòu)處于初始正方體狀態(tài)，第三組件(C)上第二桿(C2 )和第三桿(C3 )夾角為90度，此時(shí)位于第三組件(C)上的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，其他兩個(gè)組件上的電機(jī)鎖定，使得第二桿(C2)和第三桿(C3)的夾角增大，當(dāng)達(dá)到臨界翻滾條件，機(jī)構(gòu)由于慣性發(fā)生翻滾，如圖17 (b)所示，機(jī)構(gòu)處于翻滾臨界狀態(tài)，當(dāng)機(jī)構(gòu)翻滾后，如圖17 (c)所示，機(jī)構(gòu)處于翻滾之后狀態(tài)，位于第三組件(C)上的電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使得第二桿(C2)和第三桿(C3)的夾角減小至90度，機(jī)構(gòu)恢復(fù)正方體狀態(tài)，如圖17 (d)所示，機(jī)構(gòu)處于恢復(fù)正方體狀態(tài)。變換運(yùn)動(dòng)方向，如圖18 (a)所示，機(jī)構(gòu)處于初始正方體狀態(tài)，當(dāng)位于第二組件(B)上的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，第二組件(B)上第三桿(E3)和第四桿(E4)夾角為90度，此時(shí)位于第二組件(B)上的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，其他兩個(gè)組件上的電機(jī)鎖定，使得第三桿(E3)和第四桿(E4)的夾角減小，當(dāng)達(dá)到臨界翻滾條件，機(jī)構(gòu)由于慣性發(fā)生翻滾，如圖18 (b)所示，機(jī)構(gòu)處于翻滾臨界狀態(tài)，當(dāng)機(jī)構(gòu)翻滾后，如圖18 (c)所示，機(jī)構(gòu)處于翻滾之后狀態(tài)，位于第二組件(B)上的電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使得第三桿(B3)和第四桿(B4)的夾角增大，機(jī)構(gòu)恢復(fù)正方體狀態(tài)，如圖18 Cd)所示，機(jī)構(gòu)處于恢復(fù)正方體狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:該機(jī)構(gòu)包括，第一至第六組件(A，B,C，D，E，F(xiàn))； 所述的第一至第六組件(A，B, C，D，E，F(xiàn))均為平行四邊形機(jī)構(gòu)，外形為#字形，在其八個(gè)端點(diǎn)上設(shè)有連接槽分別與其他組件連接，第一至第六組件(A，B, C，D，E，F(xiàn))尺寸相同；每?jī)蓚€(gè)組件之間通過(guò)#字形同側(cè)的兩個(gè)球副(G)進(jìn)行連接，具體連接關(guān)系如下: 第一組件(A)的第一桿(Al)和第三桿(A3)同側(cè)端與第二組件(B)的第一桿(BI)和第三桿(B3)同側(cè)端通過(guò)球副(G)連接； 第二組件(B)的第一桿(BI)和第三桿(B3)的另一同側(cè)端與第六組件(F)的第一桿(Fl)和第三桿(F3)的同側(cè)端通過(guò)球副(G)連接； 第六組件(F)的第一桿(Fl)和第三桿(F3)的另一同側(cè)端與第五組件(E)的第一桿(El)和第三桿(E3)的同側(cè)端通過(guò)球副(G)連接； 第五組件(E)的第一桿(El)和第三桿(E3)的另一同側(cè)端與第一組件(A)的第一桿(Al)和第三桿(A3)的另一同側(cè)端通過(guò)球副(G)連接； 以上連接構(gòu)成由四個(gè)組件組成的環(huán)形結(jié)構(gòu)； 第三組件(C)的八個(gè)連接槽分別與第一，第二，第六，第五組件(A，B, F，E)的第二桿(A2，B2, F2，E2)和第四桿(A4，B4, F4，E4)的同側(cè)端通過(guò)球副(G)連接； 第四組件(D)的八個(gè)連接槽·分別與第一，第二，第六，第五組件(A，B, F，E)的第二桿(A2，B2, F2，E2)和第四桿(A4，B4, F4，E4)的另一同側(cè)端通過(guò)球副(G)連接； 通過(guò)第一至第六組件(A，B, C，D，E，F(xiàn))組成可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于: 第一組件(A)包括第一桿(Al)、第二桿(A2)、第三桿(A3)、第四桿(A4)； 所述的第一桿(Al)的兩端設(shè)有向桿同側(cè)延伸的突臺(tái)，突臺(tái)上各設(shè)有連接槽(a)和球副安裝孔(b)，第一桿(Al)的中間設(shè)有兩個(gè)通孔(c);第一至四桿(Al，A2，A3，A4)結(jié)構(gòu)和尺寸相同； 第一桿(Al)與第二桿(A2)通過(guò)桿件上的通孔(c)活動(dòng)連接，第一桿(Al)和第二桿(A2)的突臺(tái)朝向相反； 第一桿(Al)與第四桿(A4)通過(guò)桿件上的通孔(c)活動(dòng)連接，第一桿(Al)第四桿(A4)的突臺(tái)朝向相反； 第二桿(A2)的另一端與第三桿(A3)通過(guò)桿件上的通孔(c)活動(dòng)連接，第二桿(A2)的另一端與第三桿(A3)的突臺(tái)朝向相反； 第三桿(Al)的另一端與第四桿(A4)的另一端通過(guò)桿件上的通孔(c)活動(dòng)連接，第三桿(Al)的另一端與第四桿(A4)的突臺(tái)朝向相反； 第二至六組件(B，C，D，E，F(xiàn))與第一組件(A)的結(jié)構(gòu)尺寸相同； 第一組件(A)由第一至四連桿(Al，A2，A3，A4)構(gòu)成#字形平行四邊形機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于: 可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)的自由度為3，第一組件(A)與第六組件(F)所在的平面相互平行；第二組件(B)與第五組件(E)所在的平面相互平行；第三組件(C)與第四組件(D)所在的平面相互平行；有三組所在的平面互相平行的組件，在每組相互平行的組件中任意選擇一個(gè)組件安裝電機(jī)(A5)，與其平行的另一個(gè)組件的對(duì)應(yīng)位置安裝配重(B5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變形六面體移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于: 以第二組件(B)與第五組件(E)為例: 第二組件(B)包括第一桿(BI)，第二桿(B2)，第三桿(B3)，第四桿(B4)，電機(jī)(B5)，電機(jī)座(B6)，主動(dòng)錐齒輪(B7)，從動(dòng)錐齒輪(B8)，傳動(dòng)軸固定片(B9)，傳動(dòng)軸(B10)，軸套(Bll)； 傳動(dòng)軸(BlO)通過(guò)第三桿，第四桿(B3，B4)通孔(c)與第三桿(B3)通過(guò)傳動(dòng)軸固定片(B9 )固定連接，與第四桿(B4 )活動(dòng)連接，傳動(dòng)軸(BIO )與從動(dòng)錐齒輪(B8 )通過(guò)頂絲固定，從動(dòng)錐齒輪(B8)與第四桿(B4)之間安裝軸套(Bll)； 電機(jī)(B5)固定于電機(jī)座(B6)上，電機(jī)(B5)的軸與主動(dòng)錐齒輪(B7)通過(guò)頂絲固定；電機(jī)座(B6)與第四桿(B4)通過(guò)螺釘固定連接； 電機(jī)(B5)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)主動(dòng)錐齒輪(B7)轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)錐齒輪(B7)與從動(dòng)錐齒輪(B8)嚙合，從動(dòng)錐齒輪(B8)帶動(dòng)傳動(dòng)軸(BlO)轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)軸(BlO)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第三桿(B3)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)第二組件(B)的運(yùn)動(dòng)； 第五組件(E)為安 裝配重的組件，它包括第一桿(E1)、第二桿(E2)、第三桿(E3)、第四桿(E4)、配重(E5)； 配重(E5)固定安裝在第二桿(E2)上。
【文檔編號(hào)】B62D57/00GK103434580SQ201310312608
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】姚燕安, 潘青云, 廖何龍, 劉向坤, 李曄卓, 田耀斌 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)