一种基于复合凸轮调控的多边形滚动机器人制造技术

技术编号：40208706 阅读：7 留言：0更新日期：2024-02-02 22:19

本申请属于地面移动机器人领域，具体涉及一种基于复合凸轮调控的多边形滚动机器人，包括：平面六杆机构(A)、中心驱动组件(B)、第一移动导向杆组(C1)、第二移动导向杆组(C2)、第一凸轮连杆组件(D1)、第二凸轮连杆组件(D2)、中心凸轮(E)；本发明专利技术提供的基于复合凸轮调控的多边形滚动机器人结构高度对称，可以依靠单自由度驱动实现在非结构化地形上的滚动，为实现机器人的高速滚动，机器人两侧采用中心凸轮对其结构轨迹进行调整，稳定且快速的移动性能使其可适用于环境勘察、空间探索等领域，具有广阔的前景。

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【技术实现步骤摘要】

本申请属于地面移动机器人领域，具体涉及一种基于复合凸轮调控的多边形滚动机器人。

技术介绍

1、平面多杆整体移动机器人因为其结构简单，在移动过程中具有良好的移动及越障能力而得到广泛的研究，现有平面整体移动式机器人结构所含自由度多且主要依托静力学分析实现机构的滚动，限制了其工作过程中的移动可靠性与移动效率。如cn201210152476公开了一种平面七连杆滚动机器人，通过控制两个共边平行四边形的内角变化，使得机器人能够完成结构变形以及空间翻滚，但依托静力学分析得到的步态使其难以实现非结构化地形中的高速移动，且其结构包含多个转动自由度，滚动过程中需通过多个电机分别对七连杆机器人转动关节进行驱动和控制。

技术实现思路

1、本专利技术为了解决上述问题，提供了一种基于复合凸轮调控的多边形滚动机器人，该机器人结构高度对称，可以依靠单自由度驱动实现在非结构化地形上的滚动，为实现机器人的高速滚动，机器人两侧采用中心凸轮对其结构轨迹进行调整，稳定且快速的移动性能使其可适用于环境勘察、空间探索等领域，具有广阔的前景。

2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案为：一种基于复合凸轮调控的多边形滚动机器人，包括：平面六杆机构、中心驱动组件、第一移动导向杆组、第二移动导向杆组、第一凸轮连杆组件、第二凸轮连杆组件、中心凸轮；

3、所述平面六杆机构包括：第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆、第四连接杆、第五连接杆与第六连接杆，各相邻两杆之间首尾顺次通过转动副连接，第一连接杆、第二连接

4、进一步地，第一连接杆、第二连接杆，第三连接杆、第四连接杆、第五连接杆与第六连接杆首尾顺次转动连接，第一直流减速电机与第二直流减速电机分别通过第一联轴器和第二联轴器与换向器固定连接，并关于换向器中心对称布置，导向杆一端与第三连接杆转动连接，另一端与滑轨和橡胶垫固定连接，弹簧两端分别与滑轨和滑块固定板固定连接，电机固定板通过第一圆形连接孔与换向器固定连接，通过第二圆形连接孔与第一直流减速电机固定连接，滑块固定板通过第一沉头孔与滑块固定连接，通过第一圆形连接孔与换向器转动连接，第二移动导向杆组与第一移动导向杆组结构和内部连接方式完全相同，换向器通过联轴器与连接轴固定连接，中心凸轮通过法兰式外伸轴与连接轴固定连接，机器人两侧中心凸轮中间位置法兰式外伸轴端均向中心驱动组件一侧布置，导轨与连接轴另一端转动连接，第一导杆与第二导杆一端分别与第一连接杆和第三连接杆一端转动连接，另一端通过方孔与第一推杆和第二推杆一端固定连接，第一滚子与第一推杆另一端转动连接，第一导向轴承位于导轨凹型槽内与第一推杆中部转动连接，第二滚子与第二推杆另一端转动连接，第二导向轴承位于导轨凹型槽内与第二推杆中部转动连接，第二凸轮连杆组件与第一凸轮连杆组件内部连接方式完全相同；

5、进一步地，所述转动连接为转动副形式，其方向均为垂直于杆件平面。

6、所述中心凸轮(e)转动中心为(0，0)，以结构传动效率及多边形机器人动力学滚动速度为主要优化目标，对中心凸轮(e)的外轮廓曲线进行多段线设计，为减小结构复用的复杂程度，对凸轮轮廓的关键特征点进行提取，现有中心凸轮(e)轮廓上包含1-6号六个特征点，其坐标依次为(38.52,47.97)、(48.68,0)、(31.39,-58.03)、(-13.64,-25.66)、(-85.75,2.38)、(2.58,46.88)，坐标量占比缩小到优化前的0.01％，平面轮廓贴合程度超过95％。1号特征点与2号特征点之间包含3个次级特征点，其坐标依次为(43.45,34.48)、(46.90,22.49)、(48.80,11.10)；2号特征点与3号特征点之间包含3个次级特征点，其坐标依次为(47.35,-13.04)、(43.62,-26)、(38.84,-40.50)；3号特征点与4号特征点之间包含3个次级特征点，其坐标依次为(11.40,-44.70)、(0.13,-35.66)、(-7.34,-29.69)；4号特征点与5号特征点之间包含3个次级特征点，其坐标依次为(-21.44,-22.28)、(-32.37,-18.85)、(-50.93,-12.99)；5号特征点与6号特征点之间包含3个次级特征点，其坐标依次为(-59.81,27.23)、(-32.42,35.22)、(-14.72,41.01)；6号特征点与1号特征点之间包含3个次级特征点，其坐标依次为(10.64，48.96)、(19.09，49.83)、(28.43，49.50)；

7、中心凸轮上特征点和次级特征点的坐标可根据机构整体尺寸等比例放大或缩小。

8、本专利技术的有益效果为：

9、本专利技术所述的一种基于复合凸轮调控的多边形滚动机器人，通过高度中心对称的结构布置，使其仅具有单个转动自由度，可以依靠中心驱动实现崎岖地形表面上的稳定翻滚移动，为提升滚动过程中的移动速度，机器人两侧采用中心凸轮对其结构轨迹进行调整，稳定的地形适应能力使其可适用于环境勘察、空间探索等领域，具有广阔的前景。

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【技术保护点】

1.一种基于复合凸轮调控的多边形滚动机器人，包括：平面六杆机构(A)、中心驱动组件(B)、第一移动导向杆组(C1)、第二移动导向杆组(C2)、第一凸轮连杆组件(D1)、第二凸轮连杆组件(D2)、中心凸轮(E)；

2.根据权利要求1所述的一种基于复合凸轮调控的多边形滚动机器人，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种基于复合凸轮调控的多边形滚动机器人，其特征在于：

【技术特征摘要】

1.一种基于复合凸轮调控的多边形滚动机器人，包括：平面六杆机构(a)、中心驱动组件(b)、第一移动导向杆组(c1)、第二移动导向杆组(c2)、第一凸轮连杆组件(d1)、第二凸轮连杆组件(d2)、中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张倩倩，康寿臻，李晔卓，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：

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