CN103129638B - 一种六边形滚动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种六边形滚动机构，由中间传动组件A，左侧连接组件B，右侧传动组件C组成，中间传动组件A通过配重轴与左侧传动组件B和右侧传动组件C活动连接。左侧连接组件B的B1端连接在中间传动组件A的A1端，左侧连接组件B的B2端连接在中间传动组件A的A2端；右侧连接组件C的C1端连接在中间传动组件A的A1端，右侧连接组件C的C2端连接在中间传动组件A的A2端。机构具有单自由度用一个电机（8）进行驱动控和控制，通过电机转动改变机构形状，从而改变机构重心位置，使机构在惯性力作用下发生翻滚运动，机构具有较强的平衡稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种单自由度移动机构，具体涉及一种六边形滚动机构。该装置可用于军事领域中柔软地面巡逻、长期监控以及制作教具、玩具。
背景技术
平面连杆机构中，结构最简单且应用最广泛的是有四个构建所组成的平面四杆机构，传统的四杆机构有两个连杆架一个连杆及机架组成，这里机架是与地面固定的。这样在电机的旋转下，实现旋转或部分旋转输出，中国专利申请CN2789106Y公开了一种单动力滚动四杆机构，该机构由4根杆组成，并由一个电机驱动，将机架与地面脱离，机架在一个运动周期中与地面相对静止，而在向下一个周期过度的过程中，机架与地面之间是脱离的，这样就是机架从四杆机构中解放出来，实现整个机构的平面运动，达到滚动前进的目的。
移动机构相对于地面没有机架，且整体能在一定方向上运动的机构，滚动是比较特殊的移动方式，即在运动的过程中疾走ZMP点需要偏离支撑杆支撑区域。闭链可移动连杆机构是机构设计的一个新的领域，依靠连杆之间的作用，实现机构整体有规律的移动，而构建具有对称几何结构的单动力移动连杆机构更是难点。CN2789106Y公开了一个利用平行四边形机构实现滚动运动的机构，但该机构不对称，运动性能较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是在已有的平面滚动四杆机构的原理基础上，拓展出一种单自由度的六边形链滚动机构，利用一个电机驱动，通过改变几何外形，改变机构重心在地面的投影，依靠惯性力实现滚动运动。
本发明的技术方案：一种六边形滚动机构，该机构包括中间传动组件A，左侧连接组件B，右侧连接组件C，在中间传动组件处安装一个电机，通过联轴器、顶丝实现电机与传动件的连接固定。
所述上述中间传动组件A通过配重轴与左侧传动组件B和右侧传动组件C连接。
左侧连接组件B的B1端连接在中间传动组件A的A1端，左侧连接组件B的B2端连接在中间传动组件A的A2端。
右侧连接组件C的C1端连接在中间传动组件A的A1端，右侧连接组件C的C2端连接在中间传动组件A的A2端。
本发明的有益效果是明采用了三角形板为传动构件，既增加传动件的强度，又增加了机构本身的稳定性，增加传动构件的重量，更有利于在机构变形中改变重心投影。该机构遇到较小障碍时可以轻松跨越，遇到较大障碍时停止前进。机械结构和控制系统均比较简单，成本低，可进行批量生产，在军事巡逻、制作机构教具、玩具设计中有一定的应用价值。
附图说明：
图1整体机构图
图2中间传动组件A示意图
图3中间传动组件A的剖视图
图4左侧连接组件B示意图
图5连接组件连B接处剖视图
图6右侧连接组件C示意图
图7上侧连接处配重轴示意图
图8下侧连接处配重轴示意图
图9中间传动组件A与左侧连接组件B安装示意图
图10a第一运动状态图
图10b第二运动状态图
图10c第三运动状态图
图10d第四运动状态图
图10e第五运动状态图
图10f第六运动状态图
图10g第七运动状态图
图10h第八运动状态图
具体实施方式
图1所示整体机构包括中间传动组件A，左侧连接组件B，右侧连接组件C组成。
图2所示为中间传动组件A，中间传动组件A由第一至第四三角片(1、2、6、7)，第一、第二连接块(3、5)，短轴(4)，电机(8)，联轴器(9)，轴用弹性挡圈(14)组成。图3所示为中间传动组件A的剖视图，第一、第二三角片(1、2)和连接块(3)通过螺钉固定在一起，第三、第四三角片(6、7)和第二连接块(5)通过螺钉固定在一起；电机(8)安装在第四三角片(7)上，联轴器(9)和第一三角片(1)通过螺钉固定连接，联轴器(9)和电机(8)的轴通过顶丝实现传动；短轴(4)将第二三角片(2)和第三三角片(6)活动连接，转轴(4)的两侧通过轴用弹性挡圈(14)轴向定位，中间传动组件A的A1端为窄端，中间传动组件A的A2端为宽端。
如图4所示，左侧传动组件B由第一至第四连杆(13、15、12、10)，挡圈(14)，第一配重轴(11)组成。图5所示为连接组件B配重轴处连接剖视图，第一配重轴(11)左侧依次活动连接第一、第二连杆(13、15)，第一配重轴(11)右侧依次活动连接第三、第四连杆(12、10)，第一配重轴(11)的两端分用轴用弹性挡圈(14)轴向定位。第三、第一连杆(12、13)在内侧，第四、第二连杆(10、15)在外侧，第三、第一连杆(12、13)在左侧连接组件B的B1端，第四、第二连杆(10、15)在左侧连接组件B的B2端，左侧连接组件B的B1端为窄端，左侧连接组件B的B2端为宽端。
如图6所示，右侧传动组件C由第五至第八连杆(16、18、19、20)，挡圈(14)，第四配重轴(17)组成。第四配重轴(17)左侧依次活动连接第七、第八连杆(19、20)，第四配重轴(17)右侧依次活动连接第五、第六连杆(18、16)，第四配重轴(17)的两端分用轴用弹性挡圈(14)轴向定位。第六、第七连杆(18、19)在右侧连接组件C的C1端，第五、第八连杆(16、20)在右侧连接组件C的C2端，右侧连接组件C的C1端为窄端，右侧连接组件C的C2端为宽端。
右侧传动组件C和左侧传动组件B的结构和尺寸相同。
图7为左右连接组件与第三、第四三角片(6、7)连接处第二配重轴(21)，图8为左右连接组件与第一、第二三角片(1、2)连接处第三配重轴(22)。
图9为中间传动组件A与左侧传动组件B的装配示意图。第三配重轴(22)左侧依次活动连接第二连杆(15)第一三角片(1)，第三配重轴(22)右侧依次活动连接第四连杆(10)第二三角片(2)，第二配重轴(21)左侧依次活动连接第四三角片(7)和第一连杆(13)，第二配重轴(21)右侧依次活动连接三角片(6)和连杆(12)。
最后安装连接组件C，配重轴(22)左侧依次活动连接第八连杆(20)第一三角片(1)，第三配重轴(22)右侧依次活动连接第五连杆(16)第二三角片(2)，第二配重轴(21)左侧依次活动连接第四三角片(7)和第七连杆(19)，第二配重轴(21)右侧依次活动连接第三三角片(6)和第六连杆(18)。
中间传动组件A的A1端连接左侧连接组件B的B1端和右侧传动组件C的C1端，中间传动组件A的A2端连接左侧连接组件B的B2端和右侧传动组件C的C2端。
机构运动描述：如图10a所示为机构初始状态。此时外形为正六边形，通过电机转过的角度，使得机构变形。
电机在初始位置正向转动使得第一、第四三角片(1、7)的夹角减小，机构形状改变，机构重心因外形改变而向右倾，达到机构第一次滚动的临界状态，如图10b所示，电机停止转动，机构惯性力作用下将发生翻滚运动。
如图10c所示为机构第一次翻滚后的状态，实现向前移动。电机反向转动，使得第一、第四三角片(1、7)的夹角增大，机构形状改变，机构重心因外形改变而向右倾，到达机构第二次滚动的临界状态，如图10d所示。电机停止转动，机构惯性力作用下将发生翻滚运动。
如图10e所示为机构第二次翻滚后的状态，实现向前移动。电机正向转动，使得第一、第四三角片(1、7)的夹角减小，机构形状改变，机构重心因外形改变而向右倾，到达机构第三次滚动的临界状态，如图10f所示。电机停止转动，机构惯性力作用下将发生翻滚运动。
如图10g所示为机构第三次翻滚后的状态，实现向前移动。电机反向转动使得第一、第四三角片(1、7)的夹角增大，图10h所示为完成一个运动周期后机构回正后的状态图。上述八个过程为该机构的一个周期、机构在一个周期内向前运动，若在初始位置，电机悬向与上述过程相反，则在一个周期里机构向后移动。
Claims (1)
1.一种六边形滚动机构，其特征在于：该机构包括中间传动组件A，左侧连接组件B，右侧连接组件C，所述连接组件B、C的结构和尺寸相同；
所述中间传动组件A包括第一至第四三角片(1、2、6、7)，第一、第二连接块(3、5)，短轴(4)，电机(8)，联轴器(9)，轴用弹性挡圈(14)，第一、第二三角片(1、2)和第一连接块(3)通过螺钉固定在一起，为中间传动组件A的A1端；第三、第四三角片(6、7)和第二连接块(5)通过螺钉固定在一起，为中间传动组件A的A2端；电机(8)安装在第四三角片(7)上，联轴器(9)和第一三角片(1)通过螺钉固定连接，联轴器(9)和电机(8)的轴通过顶丝实现传动；短轴(4)将第二三角片(2)和第三三角片(6)活动连接，短轴(4)的两侧通过轴用弹性挡圈(14)轴向定位；
所述左侧连接组件B在第一配重轴(11)左侧依次活动连接第一、第二连杆(13、15)，在第一配重轴(11)右侧依次活动连接第三、第四连杆(12、10)，并通过轴用弹性挡圈(14)进行轴向定位，右侧传动组件C的安装定位方式与左侧传动组件B相同；
左侧连接组件B的B1端连接在中间传动组件A的A1端，通过第二配重轴(21)活动连接，左侧连接组件B的B2端连接在中间传动组件A的A2端，通过第三配重轴(22)活动连接；
右侧连接组件C的C1端连接在中间传动组件A的A1端，通过第二配重轴(21)活动连接，右侧连接组件C的C2端连接在中间传动组件A的A2端，通过第三配重轴(22)活动连接。
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