[发明专利]步长可变的四边形滚动机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，具体涉及一种步长可变的四边形滚动机器人。

背景技术

平面连杆机构的应用十分广泛，其优点是能够实现多种运动规律和运动轨迹的要求，并且结构简单、工作可靠、承载能力强。在平面连杆中，由四个杆件组成的平面四杆机构最为常见。平面四杆机构不仅应用广泛，而且是组成多杆机构的基础。中国专利CN 2789106Y提出了一种单动力滚动四杆机构，该机构依靠一个驱动电机的控制，通过平行四边形的变形和机构自身的运动惯性实现滚动行进，结构简单，具有一定的运动能力，但是该机构行进步长随平行四边形的边长而固定，运动形式单一。中国专利CN 102058982B提出了一种单动力滚动多边形机构，该机构通过一个电机进行驱动控制，实现“雪花”外形的改变，从而改变机构的重心位置，实现翻滚运动。

发明内容

本发明要解决的技术问题：一般的滚动机构在运动过程中行进步长不发生改变，对地面环境及周围空间环境的适应能力差。

本发明的技术方案：步长可变的四边形滚动机器人包括第一至第四杆组、八个保护球壳以及一个滚动驱动电机和七个配重。机器人的外形为一个平行四边形，四个杆组分别作为平行四边形的四条边。其中，第一杆组和第三杆组各自包括一个主动剪叉单元、一个从动剪叉单元、四个转角构件以及连接它们的四个长轴和两个短轴；第二杆组和第四杆组包括两个从动剪叉单元、四个转角构件以及连接它们的四个长轴和两个短轴。

变步长驱动电机通过螺钉与电机座连杆固定，其转轴穿过电机座连杆与电机轴连杆的中间孔，顶丝通过电机轴连杆的顶丝孔对电机的转轴进行固定，构成了主动剪叉单元。

第一从动连杆的中间孔与第二从动连杆的中间孔通过长轴连接，并用卡簧进行轴向固定，构成了从动剪叉单元。

主动剪叉单元中的电机座连杆的厚端孔与从动剪叉单元中的第一从动连杆的一端孔通过长轴连接，并用卡簧进行轴向固定，电机座连杆的薄端孔与第一个第二转角构件的弧端孔通过短轴连接，并用卡簧进行轴向固定，第一从动连杆的另一端孔与第一个第一转角构件的弧端孔通过长轴连接，并用卡簧进行轴向固定，主动剪叉单元中电机轴连杆的一端孔与从动剪叉单元中第二从动连杆的厚端孔通过长轴连接，并用卡簧进行轴向固定，电机轴连杆的另一端孔与第二个第一转角构件的弧端孔通过长轴连接，并用卡簧进行轴向固定，第二从动连杆的薄端孔与第二个第二转角构件的弧端孔通过短轴连接，并用卡簧进行轴向固定，构成了第一杆组。第三杆组的结构和连接方式，与第一杆组相同。

第一从动剪叉单元中的第一从动连杆的一端孔与第二从动剪叉单元中的第二从动连杆的厚端孔通过长轴连接，并用卡簧进行轴向固定，第一从动连杆的另一端孔与第一个第三转角构件的弧端孔通过长轴连接，并用卡簧进行轴向固定，第二从动连杆的薄端孔与第一个第四转角构件的弧端孔通过短轴连接，并用卡簧进行轴向固定；第一从动剪叉单元中的第二从动连杆的厚端孔与第二从动剪叉单元中的第一从动连杆的一端孔通过长轴连接，并用卡簧进行轴向固定，第二从动连杆的薄端孔与第二个第四转角构件的弧端孔通过短轴连接，并用卡簧进行轴向固定，第一从动连杆与第二个第三转角构件的弧端孔通过长轴连接，并用卡簧进行轴向固定，构成了第二杆组。第四杆组的结构和连接方式，与第二杆组相同。

第一至第四杆组、一个滚动驱动电机和七个配重构成平行四边形，其中，第一杆组和第三杆组）作为平行四边形的对边布置，第二杆组和第四杆组作为平行四边形的对边布置。

滚动驱动电机与第一配重将第一杆组和第二杆组连接在一起；第二配重与第三配重将第二杆组和第三杆组连接在一起；第四配重与第五配重将第三杆组和第四杆组连接在一起；第六配重与第七配重将第四杆组和第一杆组连接在一起。

装配完成的四边形每个顶点处都有两个拐角，都需安装保护球壳，且该四边形四个顶点处的球壳安装方式完全相同。其中一个顶点处的安装方式：第一个导杆的螺纹端固定在第四转角构件的中间螺纹孔上，螺钉穿过第二转角构件上的螺钉孔固定在保护球壳的螺纹孔上；第二个导杆的螺纹端固定在第一转角构件的中间螺纹孔上，螺钉穿过第三转角构件的螺钉孔固定在保护球壳的螺纹孔上。

本发明的有益效果：本发明所述的步长可变的四边形滚动机器人，通过两个变步长驱动电机控制平行四边形的边长变化，实现机器人变步长功能，通过一个滚动驱动电机控制平行四边形内角角度的变化，实现机器人的滚动功能，并使得机器人具有一定的越障能力。该机构结构简单，成本低廉，易于制造和工程实现。为中小学生提供了一个对几何形体及移动机构的认识，可用于制作玩具、教学教具，也可用于制作军用探测机器人。