專利名稱：一種滾動(dòng)三角形機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種滾動(dòng)的機(jī)器人，即實(shí)現(xiàn)三角形結(jié)構(gòu)機(jī)器人的直線運(yùn)動(dòng)。
技術(shù)背景
在滾動(dòng)機(jī)器人的研究領(lǐng)域，滾動(dòng)球形機(jī)器人是一個(gè)很大的家族。1996年， Helsinki University of Technology的Aarne Halme，Jussi Suomela，Torsten Schonberg and YanWang設(shè)計(jì)出了第一種球形機(jī)器人，他們?cè)O(shè)置了一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪， 有電機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪在球殼內(nèi)滾動(dòng)，通過(guò)改變系統(tǒng)的重心來(lái)實(shí)現(xiàn)球體的滾動(dòng)，作 為歷史上第一種球形機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案，它對(duì)以后學(xué)者的繼續(xù)研究有重要的參 考和啟迪作用。
隨后出現(xiàn)了像滾動(dòng)圓柱體機(jī)器人等等許多回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的滾動(dòng)機(jī)器人。
但是這類回轉(zhuǎn)體機(jī)器人有一個(gè)明顯的不足之處就是對(duì)地形要求比較嚴(yán)格， 如果處在復(fù)雜的地形條件下實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)出現(xiàn)困難。
現(xiàn)在的滾動(dòng)機(jī)器人又多了很多的成員，它們的外形不再是單純回轉(zhuǎn)體形狀 了，而出現(xiàn)了別的結(jié)構(gòu)，它們降低對(duì)地形環(huán)境的要求，可以在復(fù)雜的地形環(huán)境 中方便實(shí)現(xiàn)其運(yùn)轉(zhuǎn)。像美國(guó)國(guó)家航空航天局研制的TETwalker機(jī)器人，它就是 由六條桿組成的四面體結(jié)構(gòu)，通過(guò)四面體六條邊的伸長(zhǎng)縮短變化，實(shí)現(xiàn)四面體 重心的偏移，完成了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。
在現(xiàn)行市場(chǎng)上電動(dòng)推桿的伸縮比很小，范圍基本上在2: 1以內(nèi)，不能見到 實(shí)現(xiàn)二級(jí)或者多級(jí)傳動(dòng)的電動(dòng)推桿，存在的二級(jí)或者多級(jí)推桿為氣動(dòng)或液壓傳 動(dòng)推桿，但是其工作環(huán)境要求高，需要汽缸、液壓缸的支持，對(duì)空間又提出了 要求。發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題提供一種滾動(dòng)三角形機(jī)器人。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案
滾動(dòng)三角形機(jī)器人的一條邊包括電機(jī)、 一節(jié)螺桿，帶一段內(nèi)螺紋的二節(jié)螺 桿，帶一段內(nèi)螺紋的三節(jié)套筒、套筒接頭以及電機(jī)接頭；
電機(jī)的尾部固定在電機(jī)接頭上，電機(jī)的輸出軸用緊釘與一節(jié)螺桿的右端固
定； 一節(jié)螺桿與二節(jié)螺桿螺紋連接；二節(jié)螺桿螺紋與三節(jié)套筒螺紋連接；三節(jié) 套筒固定在套筒接頭上；電機(jī)接頭、電機(jī)、 一節(jié)螺桿、二節(jié)螺桿、三節(jié)套筒和 套筒接頭組成滾動(dòng)三角形機(jī)器人的一條邊；
滾動(dòng)三角形機(jī)器人的三條邊結(jié)構(gòu)及尺寸相同，各條邊的電機(jī)接頭與另?xiàng)l邊 的套筒接頭和圓柱銷組成圓柱副，依次相連接，構(gòu)成滾動(dòng)三角形機(jī)器人。
滾動(dòng)三角形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)變形和移動(dòng)兩項(xiàng)功能，即完成三角形機(jī)器人在空間內(nèi) 的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)原理為三角形機(jī)器人通過(guò)一側(cè)邊的伸長(zhǎng)和縮短，形 狀變化，使三角形機(jī)器人重心發(fā)生偏移，偏移出底邊，從而使三角形機(jī)器人翻 滾，完成三角形機(jī)器人的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在滾動(dòng)過(guò)程中，三角形機(jī)器人一側(cè)邊 開始伸長(zhǎng)，三角形的重心隨之也開始變化，當(dāng)側(cè)邊伸長(zhǎng)一定到長(zhǎng)度，重心相應(yīng) 的移動(dòng)到一定的位置移出底邊，使三角形完成了翻滾。
本實(shí)用新型和已有技術(shù)相比所具有的有益效果
本實(shí)用新型滾動(dòng)三角形機(jī)器人就是通過(guò)機(jī)器人的變形，實(shí)現(xiàn)三角形結(jié)構(gòu)在 空間內(nèi)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，易于制造和工程實(shí)現(xiàn)。該移動(dòng)機(jī)器 人給中小學(xué)生提供一個(gè)對(duì)幾何形體及移動(dòng)機(jī)器人的認(rèn)識(shí)幫助，既向他們展現(xiàn)幾 何圖形的結(jié)構(gòu)美，便于他們對(duì)幾何體的認(rèn)識(shí)，又展示了移動(dòng)機(jī)器人，激發(fā)了對(duì) 移動(dòng)機(jī)器人的興趣。

圖1是滾動(dòng)三角形整體示意圖2是三角形邊與邊連接的圓柱副示意圖3是三角形一邊示意圖4是一節(jié)螺桿零件圖5是二節(jié)螺桿零件圖6是三節(jié)套筒零件圖7是運(yùn)動(dòng)初始狀態(tài)示意圖8是伸縮桿一級(jí)伸縮完畢， 一節(jié)螺桿和二節(jié)螺桿"連成一體狀態(tài)"示意圖; 圖9是伸縮桿二級(jí)伸縮完畢，伸縮桿達(dá)到最長(zhǎng)狀態(tài)示意圖； 圖IO是翻轉(zhuǎn)狀態(tài)示意圖； 圖11是翻轉(zhuǎn)完成示意圖12是一級(jí)收縮完成， 一節(jié)螺桿和二節(jié)螺桿"連成一體狀態(tài)"示意圖； 圖13是伸縮桿二級(jí)收縮完成，回復(fù)初始狀態(tài)， 一個(gè)步態(tài)結(jié)束示意圖； 圖中l(wèi)是電機(jī)接頭，2是電機(jī)，3是一節(jié)螺桿，4是二節(jié)螺桿，5是三節(jié)
套筒，6是套筒接頭，7是圓柱銷。
具體實(shí)施例
滾動(dòng)三角形機(jī)器人的一條邊，見圖3，包括電機(jī)2、 一節(jié)螺桿3，帶一段內(nèi) 螺紋的二節(jié)螺桿4，帶一段內(nèi)螺紋的三節(jié)套筒5、套筒接頭6以及電機(jī)接頭1;
電機(jī)2的尾部固定在電機(jī)接頭1上，電機(jī)2的輸出軸用緊釘與一節(jié)螺桿3 的右端固定；
一節(jié)螺桿3與二節(jié)螺桿4螺紋連接；
二節(jié)螺桿4螺紋與三節(jié)套筒5螺紋連接；
5三節(jié)套筒5固定在套筒接頭6上；
電機(jī)接頭1、電機(jī)2、 一節(jié)螺桿3、 二節(jié)螺桿4、三節(jié)套筒5和套筒接頭6 組成滾動(dòng)三角形機(jī)器人的一條邊；
滾動(dòng)三角形機(jī)器人的三條邊結(jié)構(gòu)及尺寸相同，各條邊的電機(jī)接頭1與另?xiàng)l 邊的套筒接頭6和圓柱銷7依次圓柱副相連接，見圖2，構(gòu)成滾動(dòng)三角形機(jī)器人， 見圖1。
一節(jié)螺桿3，見圖4， 一節(jié)螺桿3的左端設(shè)退刀槽，退刀槽以右貫穿螺紋。 退刀槽的作用當(dāng)一節(jié)螺桿3相對(duì)二節(jié)螺桿4運(yùn)動(dòng)到頭時(shí)，由于螺紋突然截止， 內(nèi)外螺紋截面實(shí)現(xiàn)硬碰撞，阻止它們之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，使一節(jié)螺桿和二 節(jié)螺桿成為一體。 一節(jié)螺桿3的右端設(shè)一中心孔和一個(gè)螺孔，用以與電機(jī)軸的 連接。
圖5是二節(jié)螺桿零件圖，二節(jié)螺桿4的左端設(shè)退刀槽，退刀槽以右貫穿螺 紋。當(dāng)二節(jié)螺桿4相對(duì)三節(jié)套筒5運(yùn)動(dòng)到頭時(shí)，由于螺紋突然截止，內(nèi)外螺紋 截面實(shí)現(xiàn)硬碰撞，阻止它們之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)。二節(jié)螺桿4的右端設(shè)20mm 的內(nèi)螺紋，用以和一節(jié)螺桿3連接。
圖6是三節(jié)套筒零件圖，在三節(jié)套筒右端有20mm的內(nèi)螺紋；用以和二節(jié) 螺桿4連接。
下面以滾動(dòng)三角形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)一個(gè)滾動(dòng)步態(tài)為例說(shuō)明三角形機(jī)器人滾動(dòng)的 實(shí)現(xiàn)-
(1) 如附圖7為滾動(dòng)三角形機(jī)器人的初始狀態(tài)，每條邊處于最短狀態(tài)；
(2) 如附圖8為滾動(dòng)三角形機(jī)器人開始工作，電機(jī)帶動(dòng)一節(jié)螺桿3轉(zhuǎn)動(dòng)， 由于一節(jié)螺桿3和二節(jié)螺桿4之間的螺紋連接，所以一節(jié)螺桿和二節(jié)螺桿通過(guò) 它們之間的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了之間的相對(duì)移動(dòng)；當(dāng)一節(jié)螺桿移動(dòng)到頂頭時(shí)，由于螺紋突然截止，阻止它們之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，使一節(jié)螺桿和二節(jié)螺桿成為一體 運(yùn)動(dòng)；
(3) 如附圖9為滾動(dòng)三角形機(jī)器人的一節(jié)螺桿和二節(jié)螺桿成為一體，與三 節(jié)套筒5之間開始相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同理，通過(guò)它們之間的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了之間的相對(duì)移 動(dòng)；
(4) 如附圖10和11，當(dāng)滾動(dòng)三角形機(jī)器人的邊伸長(zhǎng)到一定長(zhǎng)度，重心相 應(yīng)的移動(dòng)到一定的位置到達(dá)底邊的邊緣，再加之伸長(zhǎng)的動(dòng)能，使三角形完成了 翻滾；
(5) 如附圖12和13滾動(dòng)三角形機(jī)器人完成了翻滾，然后收縮，直至完畢；
(6) —個(gè)步態(tài)完成；
(7) 再換另一邊重復(fù)(1)——(6)步的步驟，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的直線滾動(dòng)。
權(quán)利要求1.一種滾動(dòng)三角形機(jī)器人，其特征在于滾動(dòng)三角形機(jī)器人的一條邊包括電機(jī)(2)、一節(jié)螺桿(3)，帶一段內(nèi)螺紋的二節(jié)螺桿(4)，帶一段內(nèi)螺紋的三節(jié)套筒(5)、套筒接頭(6)以及電機(jī)接頭(1)；電機(jī)(2)的尾部固定在電機(jī)接頭(1)上，電機(jī)(2)的輸出軸用緊釘與一節(jié)螺桿(3)的右端固定；一節(jié)螺桿(3)與二節(jié)螺桿(4)螺紋連接；二節(jié)螺桿(4)螺紋與三節(jié)套筒(5)螺紋連接；三節(jié)套筒(5)固定在套筒接頭(6)上；電機(jī)接頭(1)、電機(jī)(2)、一節(jié)螺桿(3)、二節(jié)螺桿(4)、三節(jié)套筒(5)和套筒接頭(6)組成滾動(dòng)三角形機(jī)器人的一條邊；滾動(dòng)三角形機(jī)器人的三條邊結(jié)構(gòu)及尺寸相同，各條邊的電機(jī)接頭(1)與另?xiàng)l邊的套筒接頭(6)和圓柱銷(7)組成圓柱副，依次相連接，構(gòu)成滾動(dòng)三角形機(jī)器人。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滾動(dòng)三角形機(jī)器人，其特征在于 一節(jié)螺桿(3) 的左端設(shè)退刀槽，退刀槽以右貫穿螺紋。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滾動(dòng)三角形機(jī)器人，其特征在于二節(jié)螺桿(4) 的左端設(shè)退刀槽，退刀槽以右貫穿螺紋，另一端有20mm內(nèi)螺紋。
專利摘要一種滾動(dòng)三角形機(jī)器人，涉及一種滾動(dòng)機(jī)器人，其一條邊包括電機(jī)(2)、一節(jié)螺桿(3)，二節(jié)螺桿(4)，三節(jié)套筒(5)、套筒接頭(6)及電機(jī)接頭(1)；電機(jī)尾部固定在電機(jī)接頭上，電機(jī)輸出軸用緊釘與一節(jié)螺桿右端固定；一節(jié)螺桿與二節(jié)螺桿螺紋連接；二節(jié)螺桿與三節(jié)套筒螺紋連接；三節(jié)套筒固定在套筒接頭上；電機(jī)接頭、電機(jī)、一節(jié)螺桿、二節(jié)螺桿、三節(jié)套筒和套筒接頭組成滾動(dòng)三角形機(jī)器人的一條邊；滾動(dòng)三角形機(jī)器人的三條邊結(jié)構(gòu)及尺寸相同，各條邊的電機(jī)接頭與另?xiàng)l邊的套筒接頭和圓柱銷依次圓柱副相連接，構(gòu)成滾動(dòng)三角形機(jī)器人。本機(jī)器人結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，給中小學(xué)生提供一個(gè)對(duì)幾何形體和移動(dòng)機(jī)器人的認(rèn)識(shí)幫助。
文檔編號(hào)B62D57/00GK201329911SQ20092010497
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月13日
發(fā)明者偉 劉, 姚燕安, 孔德隆, 徐文勝 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)