CN108860353B - 一种全转动副四面体移动机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种全转动副四面体移动机器人，移动机器人包含有第一至第四顶点组件和第一至第六支链；第一顶点上的三个“U”形件分别和第四、第五、第六支链的任意一端通过转轴连接；第二顶点上的三个“U”形件分别和第二、第三、第五支链的任意一端通过转轴连接；第三顶点上的三个“U”形件分别和第一、第二、第四支链的任意一端通过转轴连接；第四顶点上的三个“U”形件分别和第一、第三、第六支链的任意一端通过转轴连接；所述的四个顶点组件的结构和尺寸相同；所述的六个支链的结构和尺寸相同；完成上述连接机器人外形呈现正四面体；通过控制舵机的正、反转驱动支链内翻、外翻达到四面体移动机器人的变形及移动目的。该发明可用于侦察、运载等。
Description
技术领域
本发明涉及一种全转动副四面体移动机器人，通过控制机器人各支链的内翻、外翻使其进行变形及移动。该发明可用于军事侦察、运载等。
背景技术
有别于传统地面移动机器人，多面体地面移动机器人以多面体为基本外形，以面接触为主要支撑方式，以整体变形产生移动为主要移动方式。多面体机器人具有较大的变形能力，能够获得灵活的移动能力以及适应性，使其在地面移动机器人领域具有较大潜力。
中国专利申请CN103407508A公开一种十二自由度四面体机器人。机构由四个顶点组件和六个支链连接成一个整体的空间机构，通过12个舵机控制达到机构的变形，实现地面上的翻滚。
中国专利申请CN101973319公开了一种六面体步行机构。该机构由两个十字杆和四条支链组成，每个十字杆分别与四个支链的一端连接，由两个电机驱动，当只有一个电机通电时，滚动六面体机构的运动方式与平面四杆机构的运动方式相同。当要转换方向时，将机构恢复到正方体形态，停止当前运动的电机，将另一电机通电，从而实现方向的变换。
发明内容
本发明要解决的技术问题：以四面体几何结构为设计基础，对其顶点及边进行机械化设计，使其能够自身产生变形，并以此实现地面移动能力。
本发明的技术方案：四面体移动机器人包括第一顶点、第二顶点、第三顶点、第四顶点，第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链。
第一顶点由顶点支撑盘、三个U形支架和转轴组成，顶点的三个U形支架上的转轴的轴线共面夹角为120°；所述的第二顶点、第三顶点、第四顶点的结构和尺寸与第一顶点完全相同。
第一支链由支链第一杆、支链第二杆组成；共三个转动副，且三条转动副轴线相互平行。
所述的第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链的结构和尺寸与第一支链完全相同。
顶点和支链的连接关系为：
第一顶点上的三个“U”形支架分别和第四支链、第五支链、第六支链的任意一端通过转轴进行转动副连接；
第二顶点上的三个“U”形支架分别和第二支链、第三支链、第五支链的任意一端通过转轴进行转动副连接；
第三顶点上的三个“U”形支架分别和第一支链、第二支链、第四支链的任意一端通过转轴进行转动副连接；
第四顶点上的三个“U”形支架分别和第一支链、第三支链、第六支链的任意一端通过转轴进行转动副连接。
第一顶点包括顶点支撑盘、三个“U”形支架和转轴；“U”形支架两侧设有通孔，用于与转轴连接形成转动副；“U”形支架的底部设有通孔，用于与顶点支撑盘通过螺栓固定；顶点支撑盘上设有三组通孔；通过上述连接，使三个“U”形支架轴线共面夹角为120°，并可与支链进行转动连接。
第一支链由支链第一杆、支链第二杆组成；其中支链第一杆由两个相同的支链外板通过螺栓与舵机机体连接孔固定连接构成；支链第二杆由两个相同的支链外板通过螺栓与舵机舵盘连接孔固定连接构成；通过上述连接，可使支链绕舵机转轴灵活转动并可与顶点“U”形支架进行转动连接。
本发明的有益效果：
本发明所述的四面体移动机器人的机构的自由度为2，属于少自由度机构，其机构刚度大、承载能力强、方便控制。此外该机构的顶点和支链便于模块化设计并且机体采用多舵机驱动，可通过控制舵机的正、反转驱动支链内翻、外翻达到四面体移动机器人的变形及移动目的。
附图说明
图1四面体移动机器人三维图
图2第一顶点三维图
图3“U”形支架三维图
图4顶点支撑盘三维图
图5第一支链三维图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
一种全转动副四面体移动机器人，如图1所示，包括第一顶点(Ⅰ)、第二顶点(Ⅱ)、第三顶点(Ⅲ)、第四顶点(Ⅳ)，第一支链(A1)、第二支链(A2)、第三支链(A3)、第四支链(A4)、第五支链(A5)、第六支链(A6)。
第一顶点(Ⅰ)由顶点支撑盘(Ⅰ-1)、三个U形支架(Ⅰ-2)和转轴(Ⅰ-3)组成，顶点的三个U形支架(Ⅰ-2)上的转轴(Ⅰ-3)的轴线共面夹角为120°；所述的第二顶点(Ⅱ)、第三顶点(Ⅲ)、第四顶点(Ⅳ)的结构和尺寸与第一顶点(Ⅰ)完全相同。
第一支链(A1)由支链第一杆(A1-1)、支链第二杆(A1-2)组成；共三个转动副，且三条转动副轴线相互平行。
所述的第二支链(A2)、第三支链(A3)、第四支链(A4)、第五支链(A5)、第六支链(A6)的结构和尺寸与第一支链(A1)完全相同。
顶点和支链的连接关系为：
第一顶点(Ⅰ)上的三个“U”形支架(Ⅰ-2)分别和第四支链(A4)、第五支链(A5)、第六支链(A6)的任意一端通过转轴进行转动副连接；
第二顶点(Ⅱ)上的三个“U”形支架(Ⅰ-2)分别和第二支链(A2)、第三支链(A3)、第五支链(A5)的任意一端通过转轴进行转动副连接；
第三顶点(Ⅲ)上的三个“U”形支架(Ⅰ-2)分别和第一支链(A1)、第二支链(A2)、第四支链(A4)的任意一端通过转轴进行转动副连接；
第四顶点(Ⅳ)上的三个“U”形支架(Ⅰ-2)分别和第一支链(A1)、第三支链(A4)、第六支链(A6)的任意一端通过转轴进行转动副连接。
如图2所示，第一顶点(Ⅰ)包括顶点支撑盘(Ⅰ-1)、三个“U”形支架(Ⅰ-2)和转轴(Ⅰ-3)；“U”形支架(Ⅰ-2)如图3所示，两侧设有通孔(Ⅰ-2-1)，用于与转轴(Ⅰ-3)连接形成转动副；“U”形支架(Ⅰ-2)的底部设有通孔(Ⅰ-2-2)，用于与顶点支撑盘(Ⅰ-1)通过螺栓固定；顶点支撑盘上设有三组通孔(Ⅰ-1-1、Ⅰ-1-2、Ⅰ-1-3)，如图4所示；通过上述连接，使三个“U”形支架轴线共面夹角为120°，并可与支链进行转动连接。
如图5所示，第一支链(A1)由支链第一杆(A1-1)、支链第二杆(A1-2)组成。其中支链第一杆(A1-1)由两个相同的支链外板(A1-1-1)通过螺栓与舵机机体连接孔固定连接构成；支链第二杆(A1-2)由两个相同的支链外板(A1-1-2)通过螺栓与舵机舵盘连接孔固定连接构成；通过上述连接，可使支链绕舵机转轴灵活转动并可与顶点“U”形支架进行转动连接。
四面体移动机器人开始运动前处于如图1所示的正四面体初始状态，开始运动后通过控制舵机正反转使支链分别内翻或外翻，使四面体发生变形进而翻转达到移动和转向的目的。
Claims (3)
1.一种全转动副四面体移动机器人，其特征在于：
四面体移动机器人包括第一顶点(Ⅰ)、第二顶点(Ⅱ)、第三顶点(Ⅲ)、第四顶点(Ⅳ)，第一支链(A1)、第二支链(A2)、第三支链(A3)、第四支链(A4)、第五支链(A5)、第六支链(A6)；
第一顶点(Ⅰ)由顶点支撑盘(Ⅰ-1)、三个U形支架(Ⅰ-2)和转轴(Ⅰ-3)组成，顶点的三个U形支架(Ⅰ-2)上的转轴(Ⅰ-3)的轴线共面夹角为120°；所述的第二顶点(Ⅱ)、第三顶点(Ⅲ)、第四顶点(Ⅳ)的结构和尺寸与第一顶点(Ⅰ)完全相同；
第一支链(A1)由支链第一杆(A1-1)、支链第二杆(A1-2)组成；共三个转动副，且三条转动副轴线相互平行；
所述的第二支链(A2)、第三支链(A3)、第四支链(A4)、第五支链(A5)、第六支链(A6)的结构和尺寸与第一支链(A1)完全相同；
顶点和支链的连接关系为：
第一顶点(Ⅰ)上的三个“U”形支架(Ⅰ-2)分别和第四支链(A4)、第五支链(A5)、第六支链(A6)的任意一端通过转轴进行转动副连接；
第二顶点(Ⅱ)上的三个“U”形支架(Ⅰ-2)分别和第二支链(A2)、第三支链(A3)、第五支链(A5)的任意一端通过转轴进行转动副连接；
第三顶点(Ⅲ)上的三个“U”形支架(Ⅰ-2)分别和第一支链(A1)、第二支链(A2)、第四支链(A4)的任意一端通过转轴进行转动副连接；
第四顶点(Ⅳ)上的三个“U”形支架(Ⅰ-2)分别和第一支链(A1)、第三支链(A4)、第六支链(A6)的任意一端通过转轴进行转动副连接。
2.根据权利要求1所述的全转动副四面体移动机器人，其特征在于：
第一顶点(Ⅰ)包括顶点支撑盘(Ⅰ-1)、三个“U”形支架(Ⅰ-2)和转轴(Ⅰ-3)；
所述的“U”形支架(Ⅰ-2)两侧设有通孔(Ⅰ-2-1)，用于与转轴(Ⅰ-3)连接形成转动副；
所述的“U”形支架(Ⅰ-2)的底部设有通孔(Ⅰ-2-2)，用于与顶点支撑盘(Ⅰ-1)通过螺栓固定；
所述的顶点支撑盘上设有三组通孔(Ⅰ-1-1、Ⅰ-1-2、Ⅰ-1-3)；
通过上述连接，使三个“U”形支架轴线共面夹角为120°，并可与支链进行转动连接。
3.根据权利要求1所述的全转动副四面体移动机器人，其特征在于：
所述的第一支链(A1)由支链第一杆(A1-1)、支链第二杆(A1-2)组成，
其中支链第一杆(A1-1)由两个相同的支链外板(A1-1-1)通过螺栓与舵机机体连接孔固定连接构成；
支链第二杆(A1-2)由两个相同的支链外板(A1-1-2)通过螺栓与舵机舵盘连接孔固定连接构成；
通过上述连接，可使支链绕舵机转轴灵活转动并可与顶点“U”形支架进行转动连接。
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| CN103407507A (zh) * | 2013-07-05 | 2013-11-27 | 北京交通大学 | 一种单动力爬行六杆机构 |
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