一種具有大伸縮比的空間四面體翻滾機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可以翻滾移動(dòng)的四面體機(jī)構(gòu)，尤其是涉及一種具有大伸縮比的空間四面體翻滾機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]空間四面體翻滾機(jī)構(gòu)通過桁架中桿件的長(zhǎng)度變化來移動(dòng)機(jī)構(gòu)的重心，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的自由翻滾運(yùn)動(dòng)，是一種新型探測(cè)裝備。因其具有體積小、成本低、生存能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)成為移動(dòng)機(jī)器人研究領(lǐng)域的又一熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)的輪式移動(dòng)機(jī)器人相比，在機(jī)動(dòng)性、越障能力和適應(yīng)性上有較大優(yōu)勢(shì)。
[0003]中國(guó)專利申請(qǐng)CN103407508公開了一種十二自由度四面體機(jī)器人，支鏈上的球副驅(qū)動(dòng)兩側(cè)圓管，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的變形運(yùn)動(dòng)，但伸縮比較小，運(yùn)動(dòng)緩慢；中國(guó)專利申請(qǐng)CN101973319公開了一種六面體步行機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由兩個(gè)十字桿和四條支鏈組成，兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但機(jī)構(gòu)變形能力較弱，驅(qū)動(dòng)電機(jī)也不易安裝；中國(guó)專利CN101664926公開了一種四面體翻滾機(jī)器人，通過線繩、線輪、滑輪和電機(jī)的配合使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)翻滾，但驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)過于復(fù)雜，且對(duì)任務(wù)不能夠快速響應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種伸縮比大、能快速翻滾的具有大伸縮比的空間四面體翻滾機(jī)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]—種具有大伸縮比的空間四面體翻滾機(jī)構(gòu)，整體呈四面體形，包括四個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸相同的頂點(diǎn)組件和六個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸相同的伸縮組件，每個(gè)頂點(diǎn)組件對(duì)應(yīng)連接三個(gè)伸縮組件，每個(gè)伸縮組件對(duì)應(yīng)連接兩個(gè)頂點(diǎn)組件，其特征在于，所述的伸縮組件包括套筒、兩個(gè)并聯(lián)的齒條和兩個(gè)電機(jī)，所述的兩個(gè)電機(jī)分別設(shè)置在套筒上并與兩個(gè)齒條一一對(duì)應(yīng)，所述的兩個(gè)齒條一端分別與對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)組件連接，另一端均位于所述的套筒內(nèi)，兩個(gè)電機(jī)的輸出軸分別固定有與對(duì)應(yīng)齒條嚙合的齒輪，兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)齒條沿套筒來回移動(dòng)，使伸縮組件長(zhǎng)度變化，翻滾機(jī)構(gòu)翻滾。
[0007]所述的套筒內(nèi)設(shè)有隔板，所述的隔板兩側(cè)與套筒側(cè)壁之間為兩個(gè)延長(zhǎng)孔，兩個(gè)延長(zhǎng)孔分別容納兩個(gè)齒條。
[0008]所述的套筒側(cè)壁上開有兩個(gè)使齒條和齒輪能夠相互嚙合的窗口。
[0009]所述的頂點(diǎn)組件包括基座、三個(gè)定位柱和三個(gè)萬向節(jié)，所述的三個(gè)定位柱一端分別與基座連接，另一端分別與三個(gè)萬向節(jié)一端一一對(duì)應(yīng)連接，所述的三個(gè)萬向節(jié)另一端分別與對(duì)應(yīng)齒條連接。
[0010]所述的三個(gè)萬向節(jié)分別通過圓柱連接件與對(duì)應(yīng)齒條嚙合。
[0011]所述的三個(gè)萬向節(jié)均為十字軸萬向節(jié)。
[0012]所述的基座呈半球形，所述的三個(gè)定位柱與基座的平面焊接。
[0013]所述的圓柱連接件兩端分別呈圓柱形和丁字形，呈丁字形的一端與萬向節(jié)活動(dòng)連接。
[0014]所述的萬向節(jié)一端設(shè)有用于容納圓柱連接件的凹槽，萬向節(jié)上開有螺紋孔，所述的螺絲從螺紋孔進(jìn)入凹槽，將圓柱連接件呈丁字形的一端限制在凹槽中。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016](I)采用兩個(gè)并聯(lián)的齒條和一個(gè)套筒作為伸縮臂，運(yùn)動(dòng)時(shí)兩個(gè)齒條可以同時(shí)伸長(zhǎng)，與在同一時(shí)間內(nèi)只能同一方向伸長(zhǎng)或回縮的伸縮臂相比，可以極大的減少完成一次翻滾的時(shí)間，從而可以快速的完成偵查和探測(cè)任務(wù)。
[0017](2)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過齒輪和齒條嚙合的方式，將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，電機(jī)固定在套筒上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于安裝，且齒條運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，伸縮組件結(jié)構(gòu)牢固。
[0018](3)機(jī)構(gòu)通過重心移動(dòng)發(fā)生失穩(wěn)翻滾，所以不用考慮側(cè)翻問題，可以應(yīng)對(duì)各種類型的障礙。
[0019](4)頂點(diǎn)組件包括基座、三個(gè)定位柱和三個(gè)萬向節(jié)，萬向節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0020](5)基座呈半球形，三個(gè)定位柱與基座的平面焊接，基座的半球面朝向翻滾機(jī)構(gòu)的外側(cè)，具有良好的力學(xué)性能和抗沖擊能力，利于快速翻滾。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)三維示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明頂點(diǎn)組件(A)三維示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明基座三維示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明萬向節(jié)與圓柱連接件非壓緊連接的剖視圖；
[0025]圖5為本發(fā)明伸縮組件(SI)三維示意圖；
[0026]圖6為本發(fā)明套筒三維示意圖；
[0027]圖7為本發(fā)明頂點(diǎn)組件和伸縮組件裝配示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0029]實(shí)施例
[0030]如圖1所示，一種具有大伸縮比的空間四面體翻滾機(jī)構(gòu)，整體呈四面體形，包括四個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸相同的頂點(diǎn)組件A、B、C、D和六個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸相同的伸縮組件S1、S2、S3、S4、S5、S6，每個(gè)頂點(diǎn)組件々、8、(:、0對(duì)應(yīng)連接三個(gè)伸縮組件31、32、33、34、35、36，每個(gè)伸縮組件31、32、33、34、35、36對(duì)應(yīng)連接兩個(gè)頂點(diǎn)組件4、8、(:、0，頂點(diǎn)組件4、8、(:、0和伸縮組件31、32、33、34、S5、S6裝配如圖7所示。
[0031]伸縮組件S1、S2、S3、S4、S5、S6結(jié)構(gòu)相同并以相同的方式裝配。如圖5所示，伸縮組件SI包括套筒11、兩個(gè)并聯(lián)的齒條12、13和兩個(gè)電機(jī)14、15，兩個(gè)電機(jī)14、15分別設(shè)置在套筒11上并與兩個(gè)齒條12、13—一對(duì)應(yīng)，兩個(gè)齒條12、13—端分別與對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)組件連接，另一端均位于套筒11內(nèi)，兩個(gè)電機(jī)14、15的輸出軸分別固定有與對(duì)應(yīng)齒條嚙合的齒輪16、17，兩個(gè)電機(jī)14、15分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)齒條12、13沿套筒11來回移動(dòng)，使伸縮組件SI長(zhǎng)度變化，翻滾機(jī)構(gòu)翻滾。
[0032]如圖6所示，套筒11內(nèi)設(shè)有隔板lld，隔板Ild兩側(cè)與套筒11側(cè)壁之間為兩個(gè)延長(zhǎng)孔lla、llb，兩個(gè)延長(zhǎng)孔lla、llb分別容納兩個(gè)齒條12、13。電機(jī)14膠結(jié)在套筒11上，使電機(jī)的輸出軸與延長(zhǎng)孔Ilb在同一側(cè)，電機(jī)14和齒輪16通過緊固螺絲固定；齒條12裝配到延長(zhǎng)孔Ila當(dāng)中，齒條12有齒一側(cè)和延長(zhǎng)孔Ila在同一側(cè)，齒輪16和齒條12相配合；電機(jī)15和套筒11，電機(jī)15和齒輪17，齒輪17和齒條13，齒條13和套筒11以與上述相同的方式連接。通過上