魔方型八足变胞机器人制造技术

本发明专利技术属于机器人技术领域，涉及一种魔方型八足变胞机器人，其包括球形外主体、中央内主体以及行走执行支腿，球形外主体包括六个轴心驱动组件、十二个棱边功能组件和八个顶角分支组件，轴心驱动组件、棱边功能组件和顶角分支组件相互镶嵌咬合形成球形外主体内部的空间六圆正交式轴承，球形外主体通过空间六圆正交式轴承实现自身相对运动重构；轴心驱动组件的外表面上设有视觉装置、内部设有电机，棱边功能组件的外表面上设有控制装置和通信装置，顶角分支组件的外表面设有连接行走执行支腿的支腿连接端；球形外主体包覆在中央内主体的外部，球形外主体通过轴心驱动组件与中央内主体能转动的连接，中央内主体内部设有电池。

【技术实现步骤摘要】
魔方型八足变胞机器人
本专利技术属于机器人
，涉及一种魔方型八足变胞机器人。
技术介绍
移动机器人采用的主要运动模式是轮式移动，但轮式移动是平坦路面出现后的产物，难以适应复杂地形，越障能力差，应用范围非常局限。随着机器人应用范围的日益广泛，移动机器人将逐步应用于人类所无法深入到的条件恶劣、地形复杂的未知非结构环境中探索、救援、军事活动等，为人类服务。未知非结构环境要求移动机器人必须具有较强的地形适应能力、高效的运动模式、自主运动能力、多功能工作模式以及快速重构变形的能力。为拓展移动机器人的应用范围，人们从仿生学入手，通过观察人类和其他有足动物的运动模式(步行、爬行、跳跃等)，发展了各种足式行走机器人。足式行走机器人由于其采用非全时接触的行进方式，十分适合在复杂、崎岖地面通过和工作，可以在砂砾、雪地、冰面、山地等环境下行进，协助人类在一些特殊场合，如行星表面、灾难发生矿井、防灾救援、核泄漏事故和反恐斗争等情况完成工作。但现有的足式行走机构也有着其自身无法避免的缺点，即其自身的稳定性问题。双足机器人的控制非常复杂，导致运动稳定性差；四足机器人由于其自身的步态特点，在迈步的时候比较容易失稳；现有六足和八足机器人由于分支过多，容易导致结构庞大，从而导致稳定性差。几乎所有的现有足式行走机器人，其支腿分布在同一平面上，这导致各个支腿的运动空间非常有限，而且显得很拥挤(腿多的情况)。稳定性差是现有足式机器人固有的缺点，目前的解决方式也只是提高控制的速度和精度，属于一种“防患于未然”的解决方式，即将机器人重心偏离可控范围前通过控制各个支腿姿态及步法使其重心调整到可控范围，是一种复杂的实时监测调整过程。一旦重心补救不过来或者受到外力冲击，使机器人侧摔或者仰摔，由于支腿分布在一个平面，它将没有能力重新站起，便不能全自主性完成工作，这是一个很大的实际问题。即使现在有个别足式机器人的支腿分布在多个平面，但其支腿的相对关系是固定不变的，且其支腿也不是全空间覆盖的，同样有着摔倒后起不来的问题。此外现有机器人也缺少可重组变形的能力和手足共用的特点。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种魔方型八足变胞机器人，空间八足位置可转换、行走与执行机构可切换、能适应各种复杂的工作环境且能实现滚动、爬行和跳跃等多种行进方式，提高工作效率。本专利技术是这样实现的：一种魔方型八足变胞机器人，其包括球形外主体、中央内主体以及行走执行支腿，所述球形外主体包括六个轴心驱动组件、十二个棱边功能组件和八个顶角分支组件，所述轴心驱动组件、棱边功能组件和顶角分支组件的轴承轨道相互镶嵌咬合形成所述球形外主体内部的空间六圆正交式轴承，所述空间六圆正交式轴承包括六个圆形轴承，每两个圆形轴承相互平行且三对间相互垂直，所述圆形轴承内部设有滚子，所述球形外主体通过所述空间六圆正交式轴承实现自身相对运动重构；所述轴心驱动组件、棱边功能组件和顶角分支组件的侧面中心处均设有感应小孔，当所述轴心驱动组件上的四个感应小孔均与相邻的所述棱边功能组件上的感应小孔对齐时，所述轴心驱动组件能进行驱动；所述轴心驱动组件的内部设有电机，其中一个所述轴心驱动组件的外表面上设有视觉装置，其中一个所述棱边功能组件的外表面上设有控制装置和通信装置，所述顶角分支组件的外表面设有支腿连接端；所述球形外主体包覆在所述中央内主体的外部，所述球形外主体通过所述轴心驱动组件与所述中央内主体能转动的连接，所述中央内主体内部设有电池，所述电池为所述电机、视觉装置、控制装置和通信装置提供电源；所述行走执行支腿为能更换的支腿，所述行走执行支腿为多段式行走执行支腿，所述行走执行支腿通过第一变胞运动副与所述支腿连接端连接，所述第一变胞运动副上设有驱动电机，相邻的两段所述行走执行支腿通过第二变胞运动副相互连接，相邻的两段所述行走执行支腿之间设有与所述第二变胞运动副并联的跳跃装置，末段的行走执行支腿与二单元转换锁止装置的中部连接，所述二单元转换锁止装置的两端分别设有足部和执行手，所述足部设有压力传感器，所述执行手装有用于安装工具的工具安装接口。优选地，所述轴心驱动组件包括内层的第一四边球瓣形组合块、外层的第二四边球瓣形组合块、所述第一四边球瓣形组合块内表面上的圆柱以及所述圆柱外侧面上的第一导电连接装置，所述轴心驱动组件内部设有贯穿所述第一四边球瓣形组合块和圆柱的盲孔，所述第一四边球瓣形组合块的四个侧面设有第一轴承轨道；所述棱边功能组件包括内层的第三四边球瓣形组合块、中间层的第四四边球瓣形组合块以及外层的第五四边球瓣形组合块，所述第四四边球瓣形组合块的四个侧面设有第二轴承轨道；所述顶角分支组件包括内层的第一三边球瓣形组合块、中间层的第二三边球瓣形组合块、外层的第三三边球瓣形组合块以及所述第一三边球瓣形组合块内表面上的第二导电连接装置，所述第二三边球瓣形组合块的三个侧面设有第三轴承轨道，所述第一四边球瓣形组合块、第四四边球瓣形组合块以及第二三边球瓣形组合块相互拼接从而使第一轴承轨道、第二轴承轨道和第三轴承轨道拼接成空间六圆正交式轴承，所有组合块均能够相对运动；所述第二四边球瓣形组合块的四个侧面的中心处、第五四边球瓣形组合块的四个侧面的中心处以及第三三边球瓣形组合块的三个侧面的中心处均设有感应小孔。优选地，所述圆柱的外端面上设有沿圆周方向均匀分布的第一销孔，所述第一销孔内设有销柱，所述盲孔内设有电机、电路切换装置。优选地，所述第一导电连接装置包括第一导电支柱、第一插头、第一压缩弹簧以及位于所述第一导电支柱和第一插头之间的第一导电推杆，所述第一压缩弹簧套接在所述第一导电推杆上，所述第一插头的端面设有弧形凹槽；所述第二导电连接装置包括第二导电支柱、第二插头、第二压缩弹簧以及位于所述第二导电支柱和第二插头之间的第二导电推杆，所述第二压缩弹簧套接在所述第二导电推杆上，所述第二插头的端面设有三个弧形凹槽，所述三个弧形凹槽的中部相交。优选地，所述第二四边球瓣形组合块的外表面设有视觉装置、充电口以及按钮；所述第五四边球瓣形组合块的外表面设有传感装置、工具箱或功能备份部件。优选地，所述中央内主体为球体结构，所述中央内主体的外部设有三个穿过球心且两两相互垂直的支撑柱，所述中央内主体的外表面上设有与所述支撑柱同圆心的环形电插条，所述环形电插条与所述中央内主体内部的电池连接，所述支撑柱的端面设有沿圆周方向均匀分布的第二销孔，所述支撑柱上设有中段带螺纹的阶梯轴，所述阶梯轴嵌套入所述轴心驱动组件的盲孔内并与螺纹锁止装置连接，所述圆柱的内端面与所述螺纹锁紧装置之间设有端面轴承和第三压缩弹簧，所述阶梯轴末端通过联轴器与所述盲孔内的电机的输出轴连接。优选地，所述环形电插条包括第一环形电插条和第二环形电插条，所述第一环形电插条的内径小于所述第二环形电插条的内径，所述第一环形电插条和第二环形电插条的中间均设有绝缘隔层，所述绝缘隔层的两侧分别为电源正极和负极，三个所述第二环形电插条的绝缘隔层相交处设有与第二插头吻合的断层，所述第一环形电插条与所述第一插头可滑动的插接，所述第二环形电插条与所述第二插头可滑动的插接。优选地，所述跳跃装置包括与所述第二变胞运动副并联的弹簧和弹簧恢复式气缸，或者与所述第二变胞运动副并联的弹簧和所述第二变胞运动副上的弹簧拉伸电机。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种魔方型八足变胞机器人，其特征在于：其包括球形外主体、中央内主体以及行走执行支腿，所述球形外主体包括六个轴心驱动组件、十二个棱边功能组件和八个顶角分支组件，所述轴心驱动组件、棱边功能组件和顶角分支组件的轴承轨道相互镶嵌咬合形成所述球形外主体内部的空间六圆正交式轴承，所述空间六圆正交式轴承包括六个圆形轴承，每两个圆形轴承相互平行且三对间相互垂直，所述圆形轴承内部设有滚子，所述球形外主体通过所述空间六圆正交式轴承实现自身相对运动重构；所述轴心驱动组件、棱边功能组件和顶角分支组件的侧面中心处均设有感应小孔，当所述轴心驱动组件上的四个感应小孔均与相邻的所述棱边功能组件上的感应小孔对齐时，所述轴心驱动组件进行驱动；所述轴心驱动组件的内部设有电机，其中一个所述轴心驱动组件的外表面上设有视觉装置，其中一个所述棱边功能组件的外表面上设有控制装置和通信装置，所述顶角分支组件的外表面设有支腿连接端；所述球形外主体包覆在所述中央内主体的外部，所述球形外主体通过所述轴心驱动组件与所述中央内主体能转动的连接，所述中央内主体内部设有电池，所述电池为所述电机、视觉装置、控制装置和通信装置提供电源；所述行走执行支腿为能更换的支腿，所述行走执行支腿为多段式行走执行支腿，所述行走执行支腿通过第一变胞运动副与所述支腿连接端连接，所述第一变胞运动副上设有驱动电机，相邻的两段所述行走执行支腿通过第二变胞运动副相互连接，相邻的两段所述行走执行支腿之间设有与所述第二变胞运动副并联的跳跃装置，末段的行走执行支腿与二单元转换锁止装置的中部连接，所述二单元转换锁止装置的两端分别设有足部和执行手，所述足部设有压力传感器，所述执行手装有用于安装工具的工具安装接口。...

【技术特征摘要】
1.一种魔方型八足变胞机器人，其特征在于：其包括球形外主体、中央内主体以及行走执行支腿，所述球形外主体包括六个轴心驱动组件、十二个棱边功能组件和八个顶角分支组件，所述轴心驱动组件、棱边功能组件和顶角分支组件的轴承轨道相互镶嵌咬合形成所述球形外主体内部的空间六圆正交式轴承，所述空间六圆正交式轴承包括六个圆形轴承，每两个圆形轴承相互平行且三对间相互垂直，所述圆形轴承内部设有滚子，所述球形外主体通过所述空间六圆正交式轴承实现自身相对运动重构；所述轴心驱动组件、棱边功能组件和顶角分支组件的侧面中心处均设有感应小孔，当所述轴心驱动组件上的四个感应小孔均与相邻的所述棱边功能组件上的感应小孔对齐时，所述轴心驱动组件进行驱动；所述轴心驱动组件的内部设有电机，其中一个所述轴心驱动组件的外表面上设有视觉装置，其中一个所述棱边功能组件的外表面上设有控制装置和通信装置，所述顶角分支组件的外表面设有支腿连接端；所述球形外主体包覆在所述中央内主体的外部，所述球形外主体通过所述轴心驱动组件与所述中央内主体能转动的连接，所述中央内主体内部设有电池，所述电池为所述电机、视觉装置、控制装置和通信装置提供电源；所述行走执行支腿为能更换的支腿，所述行走执行支腿为多段式行走执行支腿，所述行走执行支腿通过第一变胞运动副与所述支腿连接端连接，所述第一变胞运动副上设有驱动电机，相邻的两段所述行走执行支腿通过第二变胞运动副相互连接，相邻的两段所述行走执行支腿之间设有与所述第二变胞运动副并联的跳跃装置，末段的行走执行支腿与二单元转换锁止装置的中部连接，所述二单元转换锁止装置的两端分别设有足部和执行手，所述足部设有压力传感器，所述执行手装有用于安装工具的工具安装接口。2.根据权利要求1所述的魔方型八足变胞机器人，其特征在于：所述轴心驱动组件包括内层的第一四边球瓣形组合块、外层的第二四边球瓣形组合块、所述第一四边球瓣形组合块内表面上的圆柱以及所述圆柱外侧面上的第一导电连接装置，所述轴心驱动组件内部设有贯穿所述第一四边球瓣形组合块和圆柱的盲孔，所述第一四边球瓣形组合块的四个侧面设有第一轴承轨道；所述棱边功能组件包括内层的第三四边球瓣形组合块、中间层的第四四边球瓣形组合块以及外层的第五四边球瓣形组合块，所述第四四边球瓣形组合块的四个侧面设有第二轴承轨道；所述顶角分支组件包括内层的第一三边球瓣形组合块、中间层的第二三边球瓣形组合块、外层的第三三边球瓣形组合块以及所述第一三边球瓣形组合块内表面上的第二导电连接装置，所述第二三边球瓣形组合块的三个侧面设有第三轴承轨道，所述第一四边球瓣形组合块、第四四边球瓣形组合块以及第二三边球瓣形组合块相互拼接从而使第一轴承轨道、第二轴承轨道和第三轴承轨道拼接成空间六圆正交式轴承，所有组合块均能够相对运动；所述第二四边球瓣形组合块的四个侧面的中心处、第五四边球瓣形组合块的四个侧面的中心处以及第三三边球瓣形组合块的三个侧面的中心处均设有感应小孔。3.根据权利要求2所述的魔方型八足变胞机器人，其特征在于：所述圆柱的外端面上设有沿圆周方向均匀分布的第一销孔，所述第一销孔内设有销...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾达幸，李明，孙水余，王娟娟，侯雨雷，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13