專利名稱：一種空間四桿步行機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種步行機(jī)構(gòu)，具體設(shè)計(jì)一種空間四桿步行機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
中國(guó)專利公告號(hào)CN 2789106Y公開了 “一種單動(dòng)力滾動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)”，它采用單自由度閉鏈四桿機(jī)構(gòu)，由一個(gè)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制，設(shè)計(jì)巧妙的結(jié)構(gòu)方案-四桿等長(zhǎng)且在運(yùn)動(dòng)過程中始終保持菱形形狀，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)前進(jìn)，其缺點(diǎn)是只能實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)在平面內(nèi)的直線前行。本發(fā)明提出了一種對(duì)于四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)步行運(yùn)動(dòng)的新方案，采用兩個(gè)R副，兩個(gè)C 副，通過電機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)副元素的驅(qū)動(dòng)和控制，使機(jī)構(gòu)的兩足相繼與地面脫離接觸，從而達(dá)到在空間的步行移動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種空間四桿步行機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案一種空間四桿步行機(jī)構(gòu)，該空間四桿步行機(jī)構(gòu)包括·Λ構(gòu)件、B構(gòu)件、第一長(zhǎng)軸、第
二長(zhǎng)軸、第一短軸、第二短軸、第一接頭、第二接頭。第一長(zhǎng)軸為一 U形鉤，通過螺釘、螺母將第一軸齒輪安裝在鉤柄上，鉤柄與第一滾動(dòng)軸承和第三滾動(dòng)軸承過盈配合。第二長(zhǎng)軸為一 U形鉤，通過螺釘、螺母將第二軸齒輪安裝在鉤柄上，鉤柄與第二滾動(dòng)軸承和第四滾動(dòng)軸承過盈配合。第一電機(jī)齒輪和第一軸齒輪嚙合；第二電機(jī)齒輪和第二軸齒輪嚙合。第一短軸為一 L形，其豎直段與第一直線軸承連接，其橫段通過第一接頭與第一長(zhǎng)軸的柄的端頭連接。第二短軸為一 L形，其豎直段與第二直線軸承連接，其橫段通過第二接頭與第二長(zhǎng)軸的柄的端頭連接。第一電機(jī)齒輪和第二電機(jī)齒輪結(jié)構(gòu)完全相同，第一軸齒輪和第二軸齒輪結(jié)構(gòu)完全相同。第一長(zhǎng)軸和第二長(zhǎng)軸結(jié)構(gòu)完全相同；第一短軸和第二短軸結(jié)構(gòu)完全相同。本發(fā)明和已有技術(shù)相比所具有的有益效果本發(fā)明空間四桿步行機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過兩個(gè)電機(jī)分別對(duì)第一和第二長(zhǎng)軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)機(jī)構(gòu)的步行運(yùn)動(dòng)，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，易于制造和工程實(shí)現(xiàn)。對(duì)中小學(xué)生提供了一個(gè)對(duì)幾何形體及移動(dòng)機(jī)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，可用于制作玩具、教具，也可用于制作軍用探測(cè)機(jī)器人。


圖1空間四桿步行機(jī)構(gòu)示意圖2第一和第二長(zhǎng)軸與A構(gòu)件的連接示意圖；圖3第一長(zhǎng)軸與A構(gòu)件的連接關(guān)系示意圖；圖4空間四桿步行機(jī)構(gòu)B構(gòu)件的示意圖；圖5空間四桿步行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方向示意圖；圖6空間四桿步行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)初始狀態(tài)示意圖；圖7空間四桿步行機(jī)構(gòu)步進(jìn)四分之一周期狀態(tài)示意圖；圖8空間四桿步行機(jī)構(gòu)步進(jìn)二分之一周期狀態(tài)示意圖；圖9空間四桿步行機(jī)構(gòu)步進(jìn)四分之三周期狀態(tài)示意圖；圖10空間四桿步行機(jī)構(gòu)完成一個(gè)周期步進(jìn)回到與初始位置相似狀態(tài)的示意圖。圖中A構(gòu)件、B構(gòu)件、第一十字形板1、第二十字形板2、第一電機(jī)軸承座3、第二電機(jī)軸承座4、第一軸承座5、第二軸承座6、第一滾動(dòng)軸承7、第二滾動(dòng)軸承8、第三滾動(dòng)軸承 9、第四滾動(dòng)軸承10、第一電機(jī)11、第二電機(jī)12、第一電機(jī)齒輪13、第二電機(jī)齒輪14、第一軸齒輪15、第二軸齒輪16、第一長(zhǎng)軸17、第二長(zhǎng)軸18、第三十字形板19、第四十字形板20、第三軸承座21、第四軸承座22、第五軸承座23、第六軸承座M、第一直線軸承25、第二直線軸承沈、第一短軸27、第二短軸觀、第一接頭四、第二接頭30。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。一種空間四桿步行機(jī)構(gòu)，如圖1所示，該空間四桿步行機(jī)構(gòu)包括A構(gòu)件、B構(gòu)件、第一長(zhǎng)軸17、第二長(zhǎng)軸18、第一短軸27、第二短軸觀、第一接頭四、第二接頭30。如圖2所示，第一長(zhǎng)軸17為一 U形鉤，通過螺釘、螺母將第一軸齒輪15安裝在鉤柄上，鉤柄與第一滾動(dòng)軸承7和第三滾動(dòng)軸承9過盈配合。第二長(zhǎng)軸18為一 U形鉤，通過螺釘、螺母將第二軸齒輪16安裝在鉤柄上，鉤柄與第二滾動(dòng)軸承8和第四滾動(dòng)軸承10過盈配合。第一電機(jī)齒輪13和第一軸齒輪15嚙合；第二電機(jī)齒輪14和第二軸齒輪16嚙合。如圖1所示，第一短軸27為一 L形，其豎直段與第一直線軸承25連接，其橫段通過第一接頭四與第一長(zhǎng)軸17的柄的端頭連接。第二短軸觀為一 L形，其豎直段與第二直線軸承沈連接，其橫段通過第二接頭30 與第二長(zhǎng)軸18的柄的端頭連接。第一電機(jī)齒輪13和第二電機(jī)齒輪14結(jié)構(gòu)完全相同，第一軸齒輪15和第二軸齒輪 16結(jié)構(gòu)完全相同。第一長(zhǎng)軸17和第二長(zhǎng)軸18結(jié)構(gòu)完全相同；第一短軸27和第二短軸觀結(jié)構(gòu)完全相同。所述的A構(gòu)件，如圖2、圖3所示，包括第一"h字形板1、第二十字形板2、第一電機(jī)軸承座3、第二電機(jī)軸承座4，第一軸承座5、第二軸承座6、第一滾動(dòng)軸承7、第二滾動(dòng)軸承8、第三滾動(dòng)軸承9、第四滾動(dòng)軸承10、第一電機(jī)11、第二電機(jī)12、第一電機(jī)齒輪13、第二電機(jī)齒輪14。所構(gòu)成A構(gòu)件的零件的連接方式如下第一電機(jī)軸承座3的一端、第二電機(jī)軸承座4的一端、第一軸承座5的一端、第二軸承座6的一端通過螺釘分別安裝在第一十字形板1的四個(gè)端部，其中第一電機(jī)軸承座3 與第一軸承座5相對(duì)，第二電機(jī)軸承座4與第二軸承座6相對(duì)。第二十字形板2的四個(gè)端部通過螺釘分別與第一電機(jī)軸承座3的另一端、第二電機(jī)軸承座4的另一端、第一軸承座5的另一端、第二軸承座6的另一端連接。第一滾動(dòng)軸承7過盈安裝在第一電機(jī)軸承座3上，第二滾動(dòng)軸承8過盈安裝在第二電機(jī)軸承座4上，第三滾動(dòng)軸承9過盈安裝在第一軸承座5上，第四滾動(dòng)軸承10過盈安裝在第二軸承座6上。第一電機(jī)11通過螺釘安裝在第一電機(jī)軸承座3上，第一電機(jī)的軸穿過第一電機(jī)軸承座3上的孔，通過螺釘與第一電機(jī)齒輪13固定連接。第二電機(jī)12通過螺釘安裝在第二電機(jī)軸承座4上，第二電機(jī)的軸穿過第二電機(jī)軸承座4上的孔，通過螺釘與第二電機(jī)齒輪14固定連接。所述的B構(gòu)件，如圖4包括第三十字形板19、第四十字形板20、第三軸承座21、 第四軸承座22、第五軸承座23、第六軸承座M、第一直線軸承25、第二直線軸承26。所構(gòu)成B構(gòu)件的零件的連接方式如下第三軸承座21的一端、第四軸承座22的一端、第五軸承座23的一端、第六軸承座 24的一端分別通過螺釘安裝在第三十字形板19的四個(gè)端部；第四十字形板20的四個(gè)端部分別通過螺釘與第三軸承座21的另一端、第四軸承座22的另一端、第五軸承座23的另一端、第六軸承座M的另一端相連接。第一直線軸承25通過過盈配合安裝在第三軸承座21與第五軸承座23上，第二直線軸承沈通過過盈配合安裝在第四軸承座22與第六軸承座M上。所述的第一接頭四、第二接頭30的結(jié)構(gòu)尺寸相同，其外形為直角，直角的兩端分別開有插孔及螺栓安裝孔，如圖1所示。所述的第一短軸27與第一長(zhǎng)軸17之間，第二短軸觀與第二長(zhǎng)軸18之間均留有缺口，如圖1所示。一種空間四桿步行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向，如圖5所示，機(jī)構(gòu)在此位置通過對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)四個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，既可以沿[1]和[3]方向直行，也可以沿[2]和[4]方向轉(zhuǎn)彎。下面以空間四桿步行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一個(gè)步態(tài)為例說明空間四桿步行機(jī)構(gòu)步行的實(shí)現(xiàn)(1)如圖6為空間四桿步行機(jī)構(gòu)的初始狀態(tài)；(2)如圖7為空間四桿步行機(jī)構(gòu)開始工作，A構(gòu)件上的第一電機(jī)11驅(qū)動(dòng)與電機(jī)軸相連的第一電機(jī)齒輪13開始轉(zhuǎn)動(dòng)，第一電機(jī)齒輪13帶動(dòng)與其嚙合的第一軸齒輪15轉(zhuǎn)動(dòng)， 由于第一軸齒輪15與第一長(zhǎng)軸17通過螺栓連接，所以第一長(zhǎng)軸17開始轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)與之相連的第一接頭四開始轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)與第一接頭四相連的第一短軸27以第一長(zhǎng)軸17為軸開始轉(zhuǎn)動(dòng)，由于第一短軸27穿過B構(gòu)件的第一直線軸承25，所以B構(gòu)件也開始以第一長(zhǎng)軸17為軸轉(zhuǎn)動(dòng)并開始沿著第一短軸27越過缺口向長(zhǎng)軸的另一端滑動(dòng)，同時(shí)，B構(gòu)件又開始帶動(dòng)第二短軸觀以第一長(zhǎng)軸18為軸轉(zhuǎn)動(dòng)并且B構(gòu)件也開始沿著第二短軸觀越過缺口向第二長(zhǎng)軸18的另一端滑動(dòng)，此時(shí)為空間四桿步行機(jī)構(gòu)在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下完成四分之一周期步態(tài)的狀態(tài)；(3)如圖8為空間四桿步行機(jī)構(gòu)的A構(gòu)件上的第一電機(jī)11繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，B構(gòu)件沿著第一短軸27繼續(xù)向第一長(zhǎng)軸17滑動(dòng)，同時(shí)B構(gòu)件沿著第二短軸觀繼續(xù)向第二長(zhǎng)軸18滑動(dòng)，此時(shí)，整個(gè)機(jī)構(gòu)完成了二分之一周期的步態(tài)；(4)如圖9為空間四桿步行機(jī)第一構(gòu)構(gòu)件A上的第一電機(jī)11停止轉(zhuǎn)動(dòng)，第二電機(jī) 12開始轉(zhuǎn)動(dòng)，使的B構(gòu)件開始沿著第一長(zhǎng)軸17越過缺口向第一短軸27滑動(dòng)，同時(shí)B構(gòu)件也開始沿著第二長(zhǎng)軸18越過缺口向第二短軸觀滑動(dòng)，此時(shí)為空間四桿步行機(jī)構(gòu)在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下完成四分之三周期步態(tài)的狀態(tài)；(5)如圖10為空間四桿步行機(jī)第一構(gòu)構(gòu)件A上的第二電機(jī)12繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，整個(gè)機(jī)構(gòu)回到與初始位置相同的狀態(tài)，完成一個(gè)步態(tài)；(6)重復(fù)⑴——(5)步的步驟，通過控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)或是轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使空間四桿步行機(jī)構(gòu)在平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)步行。
權(quán)利要求
1.一種空間四桿步行機(jī)構(gòu)，其特征在于空間四桿步行機(jī)構(gòu)包括A構(gòu)件、B構(gòu)件、第一長(zhǎng)軸(17)、第二長(zhǎng)軸(18)、第一短軸(27)、第二短軸( )、第一接頭( )、第二接頭(30)；第一長(zhǎng)軸(17)為一 U形鉤，通過螺釘、螺母將第一軸齒輪(1 安裝在鉤柄上，鉤柄與第一滾動(dòng)軸承(7)和第三滾動(dòng)軸承(9)過盈配合；第二長(zhǎng)軸(18)為一 U形鉤，通過螺釘、螺母將第二軸齒輪(16)安裝在鉤柄上，鉤柄與第二滾動(dòng)軸承(8)和第四滾動(dòng)軸承(10)過盈配合；第一電機(jī)齒輪(1 和第一軸齒輪(1 嚙合；第二電機(jī)齒輪(14)和第二軸齒輪(16) 嚙合；第一短軸(XT)為一 L形，其豎直段與第一直線軸承0 連接，其橫段通過第一接頭(29)與第一長(zhǎng)軸(17)的柄的端頭連接；第二短軸08)為一 L形，其豎直段與第二直線軸承06)連接，其橫段通過第二接頭(30)與第二長(zhǎng)軸(18)的柄的端頭連接；第一電機(jī)齒輪(1 和第二電機(jī)齒輪(14)結(jié)構(gòu)完全相同，第一軸齒輪(1 和第二軸齒輪(16)結(jié)構(gòu)完全相同；第一長(zhǎng)軸(17)和第二長(zhǎng)軸(18)結(jié)構(gòu)完全相同；第一短軸(XT)和第二短軸08)結(jié)構(gòu)完全相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間四桿步行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的A構(gòu)件包括第一十字形板(1)、第二十字形板O)、第一電機(jī)軸承座(3)、第二電機(jī)軸承座，第一軸承座( 、第二軸承座(6)、第一滾動(dòng)軸承(7)、第二滾動(dòng)軸承(8)、第三滾動(dòng)軸承(9)、第四滾動(dòng)軸承(10)、第一電機(jī)(11)、第二電機(jī)(1 、第一電機(jī)齒輪(13)、第二電機(jī)齒輪(14)；上述零件的連接方式第一電機(jī)軸承座(3)的一端、第二電機(jī)軸承座的一端、第一軸承座(5)的一端、第二軸承座(6)的一端通過螺釘分別安裝在第一十字形板(1)的四個(gè)端部，其中第一電機(jī)軸承座(3)與第一軸承座( 相對(duì)，第二電機(jī)軸承座(4)與第二軸承座(6)相對(duì)；第二十字形板O)的四個(gè)端部通過螺釘分別與第一電機(jī)軸承座(3)的另一端、第二電機(jī)軸承座的另一端、第一軸承座(5)的另一端、第二軸承座(6)的另一端連接；第一滾動(dòng)軸承(7)過盈安裝在第一電機(jī)軸承座C3)上，第二滾動(dòng)軸承(8)過盈安裝在第二電機(jī)軸承座(4)上，第三滾動(dòng)軸承(9)過盈安裝在第一軸承座( 上，第四滾動(dòng)軸承 (10)過盈安裝在第二軸承座(6)上；第一電機(jī)(11)通過螺釘安裝在第一電機(jī)軸承座C3)上，第一電機(jī)的軸穿過第一電機(jī)軸承座C3)上的孔，通過螺釘與第一電機(jī)齒輪(1 固定連接；第二電機(jī)(1 通過螺釘安裝在第二電機(jī)軸承座(4)上，第二電機(jī)的軸穿過第二電機(jī)軸承座(4)上的孔，通過螺釘與第二電機(jī)齒輪(14)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間四桿步行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的B構(gòu)件包括第三十字形板(19)、第四十字形板(20)、第三軸承座(21)、第四軸承座(22)、第五軸承座(23)、第六軸承座(M)、第一直線軸承(25)、第二直線軸承06)；第三軸承座的一端、第四軸承座0 的一端、第五軸承座的一端、第六軸承座04)的一端分別通過螺釘安裝在第三十字形板(19)的四個(gè)端部；第四十字形板OO)的四個(gè)端部分別通過螺釘與第三軸承座的另一端、第四軸承座0 的另一端、第五軸承座的另一端、第六軸承座04)的另一端相連接；第一直線軸承0 通過過盈配合安裝在第三軸承座與第五軸承座上，第二直線軸承06)通過過盈配合安裝在第四軸承座0 與第六軸承座04)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間四桿步行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的第一接頭( )、第二接頭(30)的結(jié)構(gòu)尺寸相同，其外形為直角，直角的兩端分別開有插孔及螺栓安裝孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間四桿步行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的第一短軸(XT)與第一長(zhǎng)軸(17)之間，第二短軸08)與第二長(zhǎng)軸(18)之間均留有缺口。
全文摘要
一種空間四桿步行機(jī)構(gòu)，涉及一種兩足步行的機(jī)械裝置，包括A構(gòu)件、B構(gòu)件、長(zhǎng)軸(17)、長(zhǎng)軸(18)、短軸(27)、短軸(28)、接頭(29)、接頭(30)，第一電機(jī)齒輪(13)、第二電機(jī)齒輪(14)分別與第一軸齒輪(15)、第二軸齒輪(16)嚙合，第一短軸(27)的豎直段與第一直線軸承(25)連接，橫段通過第一接頭(29)與第一長(zhǎng)軸(17)的柄的端頭連接，第二短軸(28)的豎直段與第二直線軸承(26)連接，橫段通過第二接頭(30)與第二長(zhǎng)軸(18)的柄的端頭連接。通過控制兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使空間四桿步行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)直行及轉(zhuǎn)彎功能。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造。對(duì)中小學(xué)生提供了一個(gè)對(duì)幾何形體及移動(dòng)機(jī)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，也可用于制作軍用探測(cè)機(jī)器人。
文檔編號(hào)B62D57/02GK102211623SQ201110103609
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者姚燕安, 楊慧慧, 田耀斌, 秦俊杰 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)