一种基于Bennett机构的单动力可转向球形机器人制造技术

一种基于Bennett机构的单动力可转向球形机器人，该机构为空间单闭链机构。基于Bennett机构的单动力可转向球形机器人由第一连杆(1)、第二连杆(2)、第三连杆(3)、第四连杆(4)、第一球形机构(9)、第二球形机构(8)、第三球形机构(5)、第四球形机构(6)、驱动电机(7)组成。通过控制电机的正反转，该机器人既能实现直行运动，也能实现转向运动，在教育、娱乐、军事等领域将得到很好的应用。领域将得到很好的应用。领域将得到很好的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Bennett机构的单动力可转向球形机器人


[0001]本专利技术涉及一种基于Bennett机构的单动力可转向球形机器人，具体涉及一种以空间四杆Bennett机构为基础的，通过控制电机的正反转以及转动时间来驱动机器人直行及转向的单动力可转向球形机器人。

技术介绍

[0002]Bennett机构是由四个转动副组成并经特殊布置的单自由度空间连杆机构，该机构结构简单、紧凑。利用其特点可以将球体分为四部分与之结合，通过改变球体构型，得到一种新构型球形机器人，并具有直行运动及转向运动能力。
[0003]中国专利CN105690375B公开了“一种单自由度四杆移动机器人及其控制方法”该专利技术提出了一种单自由度四杆移动机器人及其控制方法，实现了单自由度机器人在平面的直行和具有确定性的转向运动。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题：球形机器人一般都是滚动运动，其运动稳定性较差，而且单自由度的机构一般不具有切换运动模式的能力。
[0005]一种基于Bennett机构的单动力可转向球形机器人由第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆；第一球形机构、第二球形机构、第三球形机构、第四球形机构；驱动电机组成。
[0006]构成机构的零件结构：
[0007]所述的第一连杆外形为细长杆，其一端与第二连杆通过转动副连接，另一端与第四连杆通过转动副连接。与第四连杆连接的转动副所在平面设有两个螺栓孔，螺栓孔为沉头结构，螺栓头部不得高于第一连杆表面。两孔距离与第一球形机构两孔距离相同。通过螺栓和第一球形机构固定连接；第三连杆的结构和外形尺寸与第一连杆相同，与第三球形机构连接方式与第一连杆和第一球形机构连接方式相同。
[0008]所述的第二连杆外形为细长杆，其一端与第一连杆通过转动副连接，另一端与第三连杆通过转动副连接。与第三连杆连接的转动副所在平面设有两个螺栓孔，螺栓孔为沉头结构，螺栓头部不得高于第二连杆表面。两孔距离与第二球型机构两孔距离相同，通过螺栓和第二球形机构固定连接；第四连杆的结构和外形尺寸与第二连杆相同，与第四球形机构连接方式与第二连杆和第二球形机构连接方式相同。
[0009]所述的第一球形机构外形为四分之一球体。其表面设有两个螺栓孔，用于和第一连杆固定连接；第二球形机构外形为四分之一球体。其表面设有两个螺栓孔，用于和第二连杆固定连接；第三球形机构外形为四分之一球体。其表面设有两个螺栓孔，用于和第三连杆固定连接；第四球形机构外形为四分之一球体。其表面设有两个螺栓孔，用于和第四连杆固定连接。
[0010]所述的第一球形机构、第二球形机构、第三球形机构、第四球形机构外部均设有三道凹槽，用于减小球形机构的重量，实现轻量化设计，同时能够增大与地面的摩擦力。
[0011]所述驱动电机安装在第三连杆和第四连杆连接的转动副处。驱动电机一侧连接第三连杆，另一侧连接第四连杆。
[0012]构成机构的零件的连接方式：
[0013]第一连杆一端通过转动副和第二连杆一端连接，第一连杆另一端通过转动副和第四连杆一端连接。第二连杆另一端通过转动副和第三连杆一端连接。第三连杆另一端通过转动副和第四连杆另一端连接。
[0014]第一球形机构通过螺栓与第一连杆固定连接，第二球形机构通过螺栓与第二连杆固定连接，第三球形机构通过螺栓与第三连杆固定连接，第四球形机构通过螺栓和第四连杆固定连接。
[0015]驱动电机安装在第三连杆和第四连杆连接的转动副处。驱动电机一侧连接第三连杆，另一侧连接第四连杆。
[0016]第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆长度不得超过球形机构的较小直径。
[0017]驱动电机通过转动副带动相连的第三连杆和第四连杆运动，第三连杆通过转动副带动第一连杆进行运动，第四连杆通过转动副带动第二连杆运动，每个连杆带动固定连接的球形机构进行运动。
[0018]本专利技术的有益效果：本专利技术所述的一种基于Bennett机构的单动力可转向球形机器人为单自由度机构，通过单驱动电机即可控制运动，将球形机构和单闭链机构结合，结构简单，通过利用驱动电机的正反转及转动时间来驱动机构直行及转向，易于制造和加工。在民用领域，为中小学生提供了对移动机器人的认识和操作机会，可用于制作玩具及教学用具，可以提高教学效果。在军用领域，也可以进一步设计，将其改造并用作军用探测机器人，球形的结构有利于在复杂条件下进行探测。
附图说明
[0019]图1一种基于Bennett机构的单动力可转向球形机器人
[0020]图2第一连杆、第三连杆结构图
[0021]图3第二连杆、第四连杆结构图
[0022]图4第一球形机构、第二球形机构、第三球形机构、第四球形机构结构图
[0023]图5机构滚动直行步态示意图
[0024]图6机构蠕动直行步态示意图
[0025]图7机构转向步态示意图
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0027]如图1所示，一种基于Bennett机构的单动力可转向球形机器人包括第一连杆(1)、第二连杆(2)、第三连杆(3)、第四连杆(4)；第一球形机构(9)、第二球形机构(8)、第三球形机构(5)、第四球形机构(6)；驱动电机(7)组成。
[0028]如图2所示，所述的第一连杆(1)外形为细长杆，其一端(1
‑
3)与第二连杆(2)通过转动副连接，另一端(1
‑
4)与第四连杆(4)通过转动副连接。与第四连杆连接转动副所在平面设有螺栓孔(1
‑
1)和螺栓孔(1
‑
2)，螺栓孔为沉头结构，螺栓头部不得高于第一连杆(1)表
面。两孔距离与第一球形机构(9)两孔距离相同。通过螺栓和第一球形机构(9)固定连接；第三连杆(3)的结构和外形尺寸与第一连杆(1)相同，和第三球形机构(5)连接方式与第一连杆(1)和第一球形机构(9)连接方式相同。
[0029]如图3所示，所述的第二连杆(2)外形为细长杆，其一端(2
‑
3)与第一连杆(1)通过转动副连接，另一端(2
‑
4)与第三连杆(3)通过转动副连接。与第三连杆连接转动副所在平面设有螺栓孔(2
‑
1)和螺栓孔(2
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2)，螺栓孔为沉头结构，螺栓头部不得高于第二连杆(2)表面。两孔距离与第二球型机构(8)两孔距离相同，通过螺栓和第二球形机构(8)固定连接；第四连杆(4)的结构和外形尺寸与第二连杆(2)相同，和第四球形机构(6)连接方式与第二连杆(2)和第二球形机构(8)连接方式相同。
[0030]如图4a所示，所述的第一球形机构(9)外形为四分之一球体。其表面设有螺栓孔(9
‑
1)和螺栓孔(9
‑
2)，用于和第一连杆(1)连接。第二球形机构(8)结构和外形与第一球形机构(9)相同。其表面设有两个螺栓孔，用于和第二连杆(2)固定连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Bennett机构的单动力可转向球形机器人，其特征在于：一种基于Bennett机构的单动力可转向球形机器人为单闭链结构，包括第一连杆(1)、第二连杆(2)、第三连杆(3)、第四连杆(4)；第一球形机构(9)、第二球形机构(8)、第三球形机构(5)、第四球形机构(6)；驱动电机(7)；所述的第一连杆(1)外形为细长杆形状，其一端(1
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3)与第二连杆(2)通过转动副连接，另一端与第四连杆(4)通过转动副连接，与第四连杆连接转动副所在平面设有螺栓孔(1
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1)和螺栓孔(1
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2)，螺栓孔为沉头结构，螺栓头部不得高于第一连杆(1)表面，两孔距离与第一球形机构(9)两孔距离相同，通过螺栓和第一球形机构(9)固定连接；第三连杆(3)的结构和外形尺寸与第一连杆(1)相同，和第三球形机构(5)连接方式与第一连杆(1)和第一球形机构(9)连接方式相同；所述的第二连杆(2)外形为细长杆形状，其一端(2
‑
3)与第一连杆(1)通过转动副连接，另一端(2
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4)与第三连杆(3)通过转动副连接，与第三连杆连接转动副所在平面设有螺栓孔(2
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1)和螺栓孔(2
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2)，螺栓孔为沉头结构，螺栓头部不得高于第二连杆(2)表面，两孔距离与第二球型机构(8)两孔距离相同，通过螺栓和第二球形机构(8)固定连接；第四连杆(4)的结构和外形尺寸与第二连杆(2)相同，和第四球形机构(6)连接方式与第二连杆(2)和第二球形机构(8)连接方式相同；所述的第一球形机构(9)外形为四分之一球体，其表面设有螺栓孔(9
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1)和螺栓孔(9
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2)，用于和第一连杆(1)连接，第二球形机构(8)结构和外形与第一球形机构(9)相同，其表面设有两个螺栓孔，用于和第二连杆(2)固定连接；第三球形机构(5)结构和外形与第一球形机构(9)相同，其表面设有两个螺栓孔，用于和第三连杆(3)固定连接；第四球形机构(6)结构和外形与第一球形机构(9)相同，其表面设有两个螺栓孔，用于和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，梁懿偲，管凤林，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：