一种球型机器人缓冲外壳的蜂窝芯层结构设计方法技术

本发明专利技术公开了一种球型机器人缓冲外壳的蜂窝芯层结构设计方法，其首先确定目标球体的外切正二十面体，并对正二十面体的各边进行等分；然后，以正二十面体上的等边三角形的形心为中心画出第一个正六边形，依次向周围扩展的分割规律，并将正二十面体上的等边三角形分割成的多个小等边三角形进行组合，以六个小正三角形为组合组成正六边形，并将其投影到正二十面体的内切球上，从而完成二维平板蜂窝芯层结构设计向三维球型蜂窝芯层结构设计的转换。本发明专利技术增加了球面上几何图形的数量，几何形状无空隙无重叠，且大部分为能够良好维持的六边形，解决了球体结构失真的问题；还可根据实际需要确定分割数目，使得六边形尺寸、胞元数量不受模型限制。

【技术实现步骤摘要】
一种球型机器人缓冲外壳的蜂窝芯层结构设计方法
本专利技术涉及机器人的缓冲吸能
，尤其涉及一种球型机器人缓冲外壳的蜂窝芯层结构设计方法。
技术介绍
球型机器人在完成抛投或翻越障碍任务时，不仅需要机器人具有重量轻、体积小等特点，同时更需要保证球型机器人的外壳具有良好的缓冲吸能特性，确保机器人的平稳缓冲与后期操作任务，因而对机器人的缓冲外壳有紧凑、轻质的严格要求。为满足要求，缓冲外壳的球型蜂窝夹层结构需要特别设计。据专利技术人了解，现有的设计方法包括：(1)基于传统富勒烯C720构型的设计方法，该方法设计出的蜂窝夹层结构存在两个缺陷：一、其并不是一个规则正球体；二、其表面只分布了115个六边形和12个五边形，规则的几何形状数量少，不能满足对三维球型蜂窝芯层的胞元具有特定数量的要求；(2)基于截角二十面体构型的设计方法，该方法设计出的蜂窝夹层结构避免了富勒烯构型的非规则正球体的缺陷，但其五边形和六边形总数为32个，相比富勒烯构型几何图形数量更少，同时，其五边形、六边形的尺寸与球尺寸直接关联，导致蜂窝结构尺寸相比模型要小得多；(3)一般三角形构成法，其在一定程度上能够增加六边形几何图形的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球型机器人缓冲外壳的蜂窝芯层结构设计方法，其特征在于，包括如下步骤：一、视收拢状态的球型机器人为目标球体，基于该目标球体，确定出其外接正二十面体，并将该正二十面体的各边进行等分；二、采用逆向寻找规律，以正二十面体上的等边三角形的形心为中心画出第一个正六边形，依次向周围扩展的分割规律，并将正二十面体上的等边三角形分割成的多个小等边三角形进行组合，以六个小正三角形为组合组成正六边形，并将其投影到正二十面体的内切球上，完成二维平板蜂窝芯层结构设计向三维球型蜂窝芯层结构设计的转换。

【技术特征摘要】
1.一种球型机器人缓冲外壳的蜂窝芯层结构设计方法，其特征在于，包括如下步骤：一、视收拢状态的球型机器人为目标球体，基于该目标球体，确定出其外接正二十面体，并将该正二十面体的各边进行等分；二、采用逆向寻找规律，以正二十面体上的等边三角形的形心为中心画出第一个正六边形，依次向周围扩展的分割规律，并将正二十面体上的等边三角形分割成的多个小等边三角形进行组合，以六个小正三角形为组合组成正六边形，并将其投影到正二十面体的内切球上，完成二维平板蜂窝芯层结构设计向三维球型蜂窝芯层结构设计的转换。2.根据权利要求1所述的球型机器人缓冲外壳的蜂窝芯层结构设计方法，其特征在于，步骤一包括：步骤S11，确定目标球体的半径r，进而绘制出目标球体的球面；步骤S12，根据正二十面体与其内切球尺寸之间的关系，通过公式确定目标球体的外接正二十面体，其中，a为正二十面体每个面上正三角形的边长，θ为正二十面体相邻两面的夹角，arctan表示反正切函数。3.根据权利要求2所述的球型机器人缓冲外壳的蜂窝芯层结构设计方法，其特征在于，步骤S12中，确定目标球体的外接正二十面体的具体步骤包括：步骤S121，根据公式(1)和(2)，确定满足尺寸关系要求的第一个等边三角形，该等边三角形与球面相切于该等边三角形的形心；步骤S122，以等边三角形的一条边为公共边，基于公式(2)中相邻两面夹角θ，绘制第二个共边长等边三角形；步骤S123，根据步骤S122中的第二个共边长等边三角形，重复步骤S122两次，得到第三和第四个共边长等边三角形；步骤S124，基于第一个等边三角形的顶点和第四个等边三角形的顶点连接确定一条直线，将四个等边三角形绕该直线方向旋转4次，旋转角度为72°，以此类推，得到目标球体的外接正二十面体。4.根据权利要求1-3中任一项所述的球型机器人缓冲外壳的蜂窝芯层结构设计方法，其特征在于，步骤二包括：步骤S13，确定目标球体外接正二十面体的任一等...

【专利技术属性】
技术研发人员：董洋洋，陈聪，张子建，丁鑫，何杭轩，池伟健，孙悦，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32