一种四面体轮式机器人制造技术

本申请属于地面移动机器人领域，具体涉及一种四面体轮式机器人，机器人包含有第一至第四顶点组件和第一至第六支链；所述的四个顶点组件的结构和尺寸相同；所述的六个支链的结构和尺寸相同；第一至第四顶点上的顶点支撑盘分别和第一、第三、第六支链，第四、第五、第六支链，第二、第三、第四支链，第一、第二、第五支链的任意一端通过转轴进行转动副连接；完成上述连接机器人外形呈正四面体；通过控制驱动使机器人变换轮式滚动和多面体式滚动两种移动方式实现机器人直行、转弯和越障功能，克服了现有轮式只能在平整硬质道路移动的缺陷，设计减小了机构与地面的冲击，且机构结构简单，易于制造和工程实现，可用于制作侦察机器人。

A tetrahedral wheeled robot

【技术实现步骤摘要】
一种四面体轮式机器人
本申请属于地面移动机器人领域，具体涉及一种四面体轮式机器人。
技术介绍
现有四面体机器人可以通过变形达到移动和转向的目的。中国专利CN201810286062.1提出了一种四面体移动机器人，其通过控制舵机正反转使支链内翻或者外翻，使四面体发生变形进而达到移动和转向的目的。但是由于其结构特点，移动速度慢，转动角度相对固定，并且由于其支链组成为平直杆，在移动过程中与地面的接触冲击大，对机体伤害明显。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提供了一种四面体轮式机器人，通过以四面体结构为基础，对其顶点及支链进行机械化设计和实用化优化，使其能够自身产生变形，变换不同移动模式，不惧倾翻和碰撞，以此实现地面移动能力和适应能力。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案为：一种四面体轮式机器人，包括：第一顶点、第二顶点、第三顶点、第四顶点，第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链，其特征在于：第一顶点由全向轮、顶点支撑盘和电机组成；所述的第二顶点、第三顶点、第四顶点的结构和尺寸与第一顶点完全相同；第一支链由支链细杆、支链宽杆和舵机组成；共三个转动副，且三条转动副轴线相互平行；所述的第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链的结构和尺寸与第一支链完全相同；顶点和支链的连接关系为：第一顶点上的顶点支撑盘分别和第一支链、第三支链、第六支链的任意一端通过转轴进行转动副连接；第二顶点上的顶点支撑盘分别和第四支链、第五支链、第六支链的任意一端通过转轴进行转动副连接；第三顶点上的顶点支撑盘分别和第二支链、第三支链、第四支链的任意一端通过转轴进行转动副连接；第四顶点上的顶点支撑盘分别和第一支链、第二支链、第五支链的任意一端通过转轴进行转动副连接。第一顶点包括全向轮、顶点支撑盘和电机；所述的顶点支撑盘的中心设有通孔，用于与全向轮通过电机连接；所述的顶点支撑盘设有三个U型豁口，三个U型豁口轴线共面夹角为120°；所述的顶点支撑盘的U型豁口两侧设有两个安装孔。所述的第一支链由支链细杆、支链宽杆和舵机组成，其中支链细杆通过螺栓与舵机机体连接孔固定连接；支链宽杆通过螺栓与舵机舵盘连接孔固定连接；通过上述连接，可使支链绕舵机转轴灵活转动并可与顶点支撑盘的U型豁口通过安装孔进行转动连接。所述第一支链的支链细杆和支链宽杆外形为类扇形，其以支链两端的安装孔中心对应杆上的点为圆弧起始点，以两点之间的距离为半径，且支链细杆上有避免干涉豁口。本专利技术的有益效果为：本专利技术所述的一种四面体轮式机器人，通过轮式滚动和多面体式滚动两种移动方式实现机器人整体滚动直行、转弯和越障功能，克服了现有轮式只能在平整的硬质道路移动的缺陷，相对于平直杆机构，扇形杆件设计减小了机构与地面的冲击，且该机构结构简单，成本低廉，易于制造和工程实现，可用于制作侦察机器人。附图说明图1四面体轮式机器人三维图；图2第一顶点三维图；图3顶点支撑盘三维图；图4第一支链三维图；图5第一支链侧视图；图6轮式移动模式三维图；图7A、图7B、图7C、图7D、图7E是一种四面体轮式机器人越障步态的分解图：图7A越障步态起始位姿图7B越障步态重心偏移动作图7C越障步态越障动作图7D越障步态姿态恢复动作图7E越障步态完成动作；具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。一种四面体轮式机器人，如图1所示，包括第一顶点Ⅰ、第二顶点Ⅱ、第三顶点Ⅲ、第四顶点Ⅳ，第一支链A1、第二支链A2、第三支链A3、第四支链A4、第五支链A5、第六支链A6，其特征在于：第一顶点Ⅰ由全向轮Ⅰ-1、顶点支撑盘Ⅰ-2和电机Ⅰ-3组成；所述的第二顶点Ⅱ、第三顶点Ⅲ、第四顶点Ⅳ的结构和尺寸与第一顶点Ⅰ完全相同；第一支链A1由支链细杆A1-1、支链宽杆A1-2和舵机A1-3组成；共三个转动副，且三条转动副轴线相互平行；所述的第二支链A2、第三支链A3、第四支链A4、第五支链A5、第六支链A6的结构和尺寸与第一支链A1完全相同；顶点和支链的连接关系为：第一顶点Ⅰ上的顶点支撑盘Ⅰ-2分别和第一支链A1、第三支链A3、第六支链A6的任意一端通过转轴进行转动副连接；第二顶点Ⅱ上的顶点支撑盘Ⅰ-2分别和第四支链A4、第五支链A5、第六支链A6的任意一端通过转轴进行转动副连接；第三顶点Ⅲ上的顶点支撑盘Ⅰ-2分别和第二支链A2、第三支链A3、第四支链A4的任意一端通过转轴进行转动副连接；第四顶点Ⅳ上的顶点支撑盘Ⅰ-2分别和第一支链A1、第二支链A2、第五支链A5的任意一端通过转轴进行转动副连接。如图2所示，第一顶点Ⅰ包括全向轮Ⅰ-1、顶点支撑盘Ⅰ-2和电机Ⅰ-3；顶点支撑盘Ⅰ-2如图3所示，中心设有通孔Ⅰ-2-3，用于与全向轮Ⅰ-1通过电机Ⅰ-3连接；顶点支撑盘Ⅰ-2设有三个U型豁口Ⅰ-2-1，三个U型豁口Ⅰ-2-1轴线共面夹角为120°；U型豁口Ⅰ-2-1两侧设有两个安装孔Ⅰ-2-2。如图4所示，第一支链A1由支链细杆A1-1、支链宽杆A1-2和舵机A1-3组成。支链细杆A1-1通过螺栓与舵机A1-3机体连接孔固定连接；支链宽杆A1-2通过螺栓与舵机A1-3舵盘连接孔固定连接；通过上述连接，可使支链绕舵机转轴灵活转动并可与顶点支撑盘Ⅰ-2的U型豁口Ⅰ-2-1通过安装孔Ⅰ-2-2进行转动连接。如图5所示，第一支链A1的支链细杆A1-1和支链宽杆A1-2外形为类扇形，其以支链两端的安装孔中心对应杆上的点为圆弧起始点，以两点之间的距离为半径，且支链细杆A1-1上有避免干涉豁口。工作过程：一种四面体轮式机器人可以实现机器人整体滚动直行步态和转向步态。如图6所示，机器人第一支链A1、第二支链A2、第三支链A3、第四支链A4、第五支链A5、第六支链A6的支链细杆A1-1和支链宽杆A1-2向内折叠，第一顶点Ⅰ、第二顶点Ⅱ、第三顶点Ⅲ、第四顶点Ⅳ其中三个顶点着地，电机Ⅰ-3控制全向轮Ⅰ-1完成机器人整体滚动直行步态和转向步态。一种四面体轮式机器人可以实现机器人整体越障步态。首先，一种四面体轮式机器人处于如附图7A所示的越障步态起始位姿；当机构准备越障时，舵机驱动机构的三条触地支链，使得接近障碍端的触地支链向内折叠，其余两条触地支链向外扩展如附图7B所示；当一种四面体轮式机器人的重心在地面上的投影超出障碍立面时，实现如附图7C所示的越障步态越障动作；当支撑杆件交替为越障方向与初始支撑支链相邻的下一支链并且与障碍上平面接触后，实现如图7D所示的越障步态姿态恢复初始动作；随着质心向机构中心位置的偏移，实现如图7E所示的越障步态姿态恢复完成动作。这样就实现了机器人的一个完整越障步态，图7A、图7B、图7C、图7D、图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四面体轮式机器人，包括：第一顶点(Ⅰ)、第二顶点(Ⅱ)、第三顶点(Ⅲ)、第四顶点(Ⅳ)，第一支链(A1)、第二支链(A2)、第三支链(A3)、第四支链(A4)、第五支链(A5)、第六支链(A6)，其特征在于：第一顶点(Ⅰ)由全向轮(Ⅰ-1)、顶点支撑盘(Ⅰ-2)和电机(Ⅰ-3)组成；所述的第二顶点(Ⅱ)、第三顶点(Ⅲ)、第四顶点(Ⅳ)的结构和尺寸与第一顶点(Ⅰ)完全相同；/n第一支链(A1)由支链细杆(A1-1)、支链宽杆(A1-2)和舵机(A1-3)组成；共三个转动副，且三条转动副轴线相互平行；所述的第二支链(A2)、第三支链(A3)、第四支链(A4)、第五支链(A5)、第六支链(A6)的结构和尺寸与第一支链(A1)完全相同；/n顶点和支链的连接关系为：/n第一顶点(Ⅰ)上的顶点支撑盘(Ⅰ-2)分别和第一支链(A1)、第三支链(A3)、第六支链(A6)的任意一端通过转轴进行转动副连接；/n第二顶点(Ⅱ)上的顶点支撑盘(Ⅰ-2)分别和第四支链(A4)、第五支链(A5)、第六支链(A6)的任意一端通过转轴进行转动副连接；/n第三顶点(Ⅲ)上的顶点支撑盘(Ⅰ-2)分别和第二支链(A2)、第三支链(A3)、第四支链(A4)的任意一端通过转轴进行转动副连接；/n第四顶点(Ⅳ)上的顶点支撑盘(Ⅰ-2)分别和第一支链(A1)、第二支链(A2)、第五支链(A5)的任意一端通过转轴进行转动副连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种四面体轮式机器人，包括：第一顶点(Ⅰ)、第二顶点(Ⅱ)、第三顶点(Ⅲ)、第四顶点(Ⅳ)，第一支链(A1)、第二支链(A2)、第三支链(A3)、第四支链(A4)、第五支链(A5)、第六支链(A6)，其特征在于：第一顶点(Ⅰ)由全向轮(Ⅰ-1)、顶点支撑盘(Ⅰ-2)和电机(Ⅰ-3)组成；所述的第二顶点(Ⅱ)、第三顶点(Ⅲ)、第四顶点(Ⅳ)的结构和尺寸与第一顶点(Ⅰ)完全相同；
第一支链(A1)由支链细杆(A1-1)、支链宽杆(A1-2)和舵机(A1-3)组成；共三个转动副，且三条转动副轴线相互平行；所述的第二支链(A2)、第三支链(A3)、第四支链(A4)、第五支链(A5)、第六支链(A6)的结构和尺寸与第一支链(A1)完全相同；
顶点和支链的连接关系为：
第一顶点(Ⅰ)上的顶点支撑盘(Ⅰ-2)分别和第一支链(A1)、第三支链(A3)、第六支链(A6)的任意一端通过转轴进行转动副连接；
第二顶点(Ⅱ)上的顶点支撑盘(Ⅰ-2)分别和第四支链(A4)、第五支链(A5)、第六支链(A6)的任意一端通过转轴进行转动副连接；
第三顶点(Ⅲ)上的顶点支撑盘(Ⅰ-2)分别和第二支链(A2)、第三支链(A3)、第四支链(A4)的任意一端通过转轴进行转动副连接；
第四顶点(Ⅳ)上的顶点支撑盘(Ⅰ-2)分别和第一支链(A1)、第二支链(A2)、第五支链(A5)的任意一端通过转轴进行转动...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚燕安，张倩倩，李晔卓，卢莹香，赵子铭，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11