雙模式16桿滾動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】雙模式16桿滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有球面機(jī)構(gòu)和平面機(jī)構(gòu)兩種模式的滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)主要包括第一至第四三角組件第一三角組件（I）上的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件與第二三角組件（II）上的電機(jī)通過(guò)緊定螺釘固定連接；第二三角組件上的連接軸與第三三角組件（III）上的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件同軸而實(shí)現(xiàn)活動(dòng)連接；第三三角組件（III）上的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件與第四三角組件（IV）上的電機(jī)通過(guò)緊定螺釘固定連接；第四三角組件（IV）上的連接軸與第一三角組件（I）上的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件同軸而實(shí)現(xiàn)活動(dòng)連接；所述的第一三角組件（I）和第三三角組件（III）結(jié)構(gòu)與尺寸相同；所述的第二三角組件（I）和第四三角組件（III）結(jié)構(gòu)與尺寸相同；通過(guò)上述連接，機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)變形與滾動(dòng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】雙模式16桿滾動(dòng)機(jī)構(gòu)
1【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，具體涉及一種可變形滾動(dòng)機(jī)構(gòu)。該裝置可用于軍事領(lǐng)域中偵查、監(jiān)視恐怖事件及排雷等。
2【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN2789106Y公開(kāi)了一種單動(dòng)力滾動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)由4根桿組成，并由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。它可以實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)的滾動(dòng)前進(jìn)。但此設(shè)計(jì)只是在一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)在平面內(nèi)任意運(yùn)動(dòng)。
[0003]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN101215292A公開(kāi)了一種滾動(dòng)球面四桿機(jī)構(gòu)，利用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的空間閉鏈四桿機(jī)構(gòu)，用一個(gè)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制，實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)軌跡的滾動(dòng)，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，易于制造和工程實(shí)現(xiàn)。但其只能在一圓周滾動(dòng)。
3
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題:是在已有滾動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)和滾動(dòng)球面四桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，拓展出一種二自由度滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以在平面機(jī)構(gòu)與球面機(jī)構(gòu)間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)變形能力，能夠更靈活地實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)以及轉(zhuǎn)向功能，提高機(jī)構(gòu)的移動(dòng)性能。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:該機(jī)構(gòu)由四個(gè)三角形面組成，每個(gè)三角形面均由兩個(gè)固定桿和一個(gè)伸縮桿組成。每個(gè)三角面間都為轉(zhuǎn)動(dòng)副，其中一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝一電機(jī)，作為在球面滾動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)的驅(qū)動(dòng)，伸縮桿作為在機(jī)構(gòu)為平面滾動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)的驅(qū)動(dòng)。
[0006]本發(fā)明的有益效果:機(jī)構(gòu)變形能力強(qiáng)，靈活度高，可方便控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)。此外，三角組件便于模塊化設(shè)計(jì)。本發(fā)明可用于特種變形機(jī)器人的設(shè)計(jì)，利用機(jī)構(gòu)的外形變化，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地面上的滾動(dòng)。進(jìn)一步地可設(shè)計(jì)制造特殊的地面?zhèn)刹闄C(jī)器人。
4【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1雙模式16桿滾動(dòng)機(jī)構(gòu)圖
[0008]圖2第一三角組件三維圖
[0009]圖3第三三角組件三維圖
[0010]圖4轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件
[0011]圖5電機(jī)連接件
[0012]圖6第二三角組件三維圖
[0013]圖7第四三角組件三維圖
[0014]圖8平面模式機(jī)構(gòu)三維圖
[0015]圖9球面模式機(jī)構(gòu)向平面模式機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換三維圖
[0016]圖10機(jī)構(gòu)步態(tài)圖
5具體實(shí)施方案[0017]如圖1所不,具有球面機(jī)構(gòu)和平面機(jī)構(gòu)雙模式16桿滾動(dòng)機(jī)構(gòu),主要包括第一至第四RRRP組件(1、I1、II1、IV)，第一 RRRP組件上，伸縮桿al、桿a2、桿a3之間均以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連；第二 RRRP組件上，桿bl、桿b2、伸縮桿b3之間均以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連；第三RRRP組件上，伸縮桿Cl、桿c2、桿c3之間均以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連；第四RRRP組件上，桿dl、桿d2、伸縮桿d3之間均以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，其連接關(guān)系如下:第一 RRRP組件(I)上的桿a3與第二 RRRP組件(II)上的桿bl通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副組件Rl活動(dòng)連接；第二 RRRP組件(II)上的伸縮桿b3與第三RRRP組件(III)上的伸縮桿Cl通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副組件R2活動(dòng)連接；第三RRRP組件(III)上的桿c3與第四RRRP組件(IV)上的桿dl通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副組件R活動(dòng)連接；第四RRRP組件(IV)上伸縮桿d3與第一 RRRP組件(I)上的伸縮桿al通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副組件R4活動(dòng)連接，轉(zhuǎn)動(dòng)副(Rl、R2、R3、R4)交于一點(diǎn)；所述的第一 RRRP組件(I)和第三RRRP組件(III)結(jié)構(gòu)與尺寸相同；所述的第二 RRRP組件(I)和第四RRRP組件(III)結(jié)構(gòu)與尺寸相同。
[0018]如圖2所示，所述的第一三角組件(I)，包括三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(121、131、141)、第一連接桿(11 )、第二連接桿(12)、第三連接桿(13)、第四連接桿(14)、伸縮桿(15)。
[0019]如圖4所示，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(121)為一 “b”字形狀，“b”字的直部，即平臺(tái)開(kāi)有通孔(121a)，“b”字的圓部，即圓柱面?zhèn)让骈_(kāi)有通孔(121b)，圓柱面中間開(kāi)有通孔(121c)。
[0020]如圖2所示，所述的第一 RRRP組件(I)中，第三連接桿(13)和伸縮桿(15)—端通過(guò)銷(xiāo)釘固定連接，第四連接桿(14)和伸縮桿(15)另一端通過(guò)銷(xiāo)釘固定連接，第一連接桿
(11)和第二連接桿(12)之間通過(guò)銷(xiāo)釘活動(dòng)連接，第三連接桿(13)和第二連接桿(12)之間通過(guò)銷(xiāo)釘固定連接，第四連接桿(14)和第一連接桿(11)之間通過(guò)銷(xiāo)釘固定連接，轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(121)的通孔(121a)與第二連接桿(12)通過(guò)螺釘固定連接，轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(131)的通孔與第三連接桿(13)通過(guò)螺釘固定連接，轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(141)的通孔與第四連接桿(14)通過(guò)螺釘固定連接。
[0021]如圖6所示，所述的第二 RRRP組件(II)，包括一個(gè)電機(jī)連接件(222)、兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(231、241)、第一連接桿(21)、第二連接桿(22)、第三連接桿(23)、第四連接桿(24)、伸縮桿(25)。
[0022]如圖5所示，所述的電機(jī)連接件(222)為一“b”字形狀，平臺(tái)端開(kāi)有通孔(222a)，圓柱面中間開(kāi)有通孔(222c )，圍繞通孔(222c )均勻分布有4個(gè)通孔(222b )。
[0023]如圖6所示，所述的第二 RRRP組件(II)中，第三連接桿(23)和伸縮桿(25)通過(guò)銷(xiāo)釘固定連接，第四連接桿(24)和伸縮桿(25)通過(guò)銷(xiāo)釘固定連接，第一連接桿(21)和第二連接桿(22)之間通過(guò)銷(xiāo)釘活動(dòng)連接，第三連接桿(23)和第二連接桿(22)之間通過(guò)銷(xiāo)釘固定連接，第四連接桿(24)和第一連接桿(21)之間通過(guò)銷(xiāo)釘固定連接，轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(241)的通孔(241a)與第四連接桿(24)通過(guò)螺釘固定連接，轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(231)的通孔與第三連接桿(23 )通過(guò)螺釘固定連接，電機(jī)連接件(222 )的通孔與第二連接桿(22 )通過(guò)螺釘固定連接，電機(jī)(221)與電機(jī)連接件(222)通過(guò)螺釘固定連接。
[0024]轉(zhuǎn)動(dòng)副Rl由第一 RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(121)和第二 RRRP組件上的電機(jī)連接件(222)組成；轉(zhuǎn)動(dòng)副R2由第二 RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(231)和第三RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(331)、第二 RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(241)和第三RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(341)共同組成；轉(zhuǎn)動(dòng)副R3由第三RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(321)和第四RRRP組件上的電機(jī)連接件(422)組成；轉(zhuǎn)動(dòng)副R4由第四RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(431)和第一 RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(131)、第四RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(441)和第一RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(141)共同組成。
[0025]通過(guò)上述連接，機(jī)構(gòu)可以進(jìn)行在平面機(jī)構(gòu)與球面機(jī)構(gòu)間的轉(zhuǎn)換且驅(qū)動(dòng)在機(jī)構(gòu)為球面機(jī)構(gòu)時(shí)滾動(dòng)，直線(xiàn)電機(jī)為機(jī)構(gòu)在平面機(jī)構(gòu)時(shí)的驅(qū)動(dòng)。當(dāng)四個(gè)三角組件均平行時(shí)，機(jī)構(gòu)為平面滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖8所示為機(jī)構(gòu)在平面機(jī)構(gòu)模式時(shí)的三維圖，如圖9所示為機(jī)構(gòu)在球面機(jī)構(gòu)模式向平面機(jī)構(gòu)模式轉(zhuǎn)換時(shí)的三維圖，如圖10所示為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)步態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.雙模式16桿滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征為，主要包括第一至第四RRRP組件(1、I1、II1、IV)； 第一 RRRP組件上，伸縮桿al、桿a2、桿a3之間均以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連； 第二 RRRP組件上，桿bl、桿b2、伸縮桿b3之間均以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連； 第三RRRP組件上，伸縮桿Cl、桿c2、桿c3之間均以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連； 第四RRRP組件上，桿dl、桿d2、伸縮桿d3之間均以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連； 四個(gè)組件的連接關(guān)系如下: 第一 RRRP組件(I)上的桿a3與第二 RRRP組件(II)上的桿bl通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副組件Rl活動(dòng)連接； 第二 RRRP組件(II)上的伸縮桿b3與第三RRRP組件(III)上的伸縮桿cl通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副組件R2活動(dòng)連接； 第三RRRP組件(III)上的桿c3與第四RRRP組件(IV)上的桿dl通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副組件R3活動(dòng)連接； 第四RRRP組件(IV)上伸縮桿d3與第一 RRRP組件(I)上的伸縮桿al通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副組件R4活動(dòng)連接； 四個(gè)RRRP組件通過(guò)軸線(xiàn)交于一點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副(Rl、R2、R3、R4)首尾相接； 所述的第一 RRRP組件(I)和第三RRRP組件(III)結(jié)構(gòu)與尺寸相同； 所述的第二 RRRP組件(I)和第四RRRP組件(III)結(jié)構(gòu)與尺寸相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模式16桿滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于第一RRRP組件(I)，包括三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(121、131、141)、第一連接桿(11)、第二連接桿(12)、第三連接桿(13)、第四連接桿(14)、伸縮桿(15); 所述的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(121)為一 “b”字形狀，“b”字的直部，即平臺(tái)開(kāi)有通孔(121a)，“b”字的圓部，即圓柱面?zhèn)让骈_(kāi)有通孔(121b)，圓柱面中間開(kāi)有通孔(121c)； 所述的第一 RRRP組件(I)中，第三連接桿(13)和伸縮桿(15)—端通過(guò)銷(xiāo)釘固定連接，第四連接桿(14)和伸縮桿(15)另一端通過(guò)銷(xiāo)釘固定連接，第一連接桿(11)和第二連接桿(12)之間通過(guò)銷(xiāo)釘活動(dòng)連接，第二連接桿(12)和第三連接桿(13)之間通過(guò)銷(xiāo)釘固定連接，第四連接桿(14)和第一連接桿(11)之間通過(guò)銷(xiāo)釘固定連接，轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(121)的通孔(121a)與第二連接桿(12)通過(guò)螺釘固定連接，轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(131)的通孔與第三連接桿(13)通過(guò)螺釘固定連接，轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(141)的通孔與第四連接桿(14)通過(guò)螺釘固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模式16桿滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，第二RRRP組件(II)，包括一個(gè)電機(jī)連接件(222)、兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(231、241)、第一連接桿(21)、第二連接桿(22)、第三連接桿(23)、第四連接桿(24)、伸縮桿(25)； 所述的電機(jī)連接件(222)為一“b”字形狀，平臺(tái)端開(kāi)有通孔(222a)，圓柱面中間開(kāi)有通孔(222c)，圍繞通孔(222c)均勻分布有4個(gè)通孔(222b)； 所述的第二 RRRP組件(II)中，第三連接桿(23)和伸縮桿(25)通過(guò)銷(xiāo)釘固定連接，第四連接桿(24)和伸縮桿(25 )通過(guò)銷(xiāo)釘固定連接，第一連接桿(21)和第二連接桿(22 )之間通過(guò)銷(xiāo)釘活動(dòng)連接，第二連接桿(22)和第三連接桿(23)之間通過(guò)銷(xiāo)釘固定連接，第四連接桿(24)和第一連接桿(21)之間通過(guò)銷(xiāo)釘固定連接，轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(241)的通孔(241a)與第四連接桿(24)通過(guò)螺釘固定連接，轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(231)的通孔與第三連接桿(23)通過(guò)螺釘固定連接，電機(jī)連接件(222)的通孔與第二連接桿(22)通過(guò)螺釘固定連接，電機(jī)(221)與電機(jī)連接件(222)通過(guò)螺釘固定連接； 轉(zhuǎn)動(dòng)副Rl由第一 RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(121)和第二 RRRP組件上的電機(jī)連接件(222)組成； 轉(zhuǎn)動(dòng)副R2由第二 RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(231)和第三RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(331)、第二 RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(241)和第三RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(341)共同組成; 轉(zhuǎn)動(dòng)副R3由第三RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(321)和第四RRRP組件上的電機(jī)連接件(422)組成； 轉(zhuǎn)動(dòng)副R4由第四RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(431)和第一 RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(131)、第四RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(441)和第一 RRRP組件上的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接件(141)共同組成。`
【文檔編號(hào)】B62D57/02GK103738426SQ201310493384
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】姚燕安, 王潔羽 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)