本发明公开一种六边形滚动机构,由中间传动组件A,左侧连接组件B,右侧传动组件C组成,中间传动组件A通过配重轴与左侧传动组件B和右侧传动组件C活动连接。左侧连接组件B的B1端连接在中间传动组件A的A1端,左侧连接组件B的B2端连接在中间传动组件A的A2端;右侧连接组件C的C1端连接在中间传动组件A的A1端,右侧连接组件C的C2端连接在中间传动组件A的A2端。机构具有单自由度用一个电机(8)进行驱动控和控制,通过电机转动改变机构形状,从而改变机构重心位置,使机构在惯性力作用下发生翻滚运动,机构具有较强的平衡稳定性。
1.一种六边形滚动机构,其特征在于:该机构包括中间传动组件A,左侧连接组件B,右侧连接组件C,所述连接组件B、C的结构和尺寸相同;所述中间传动组件A包括第一至第四三角片(1、2、6、7),第一、第二连接块(3、5),短轴(4),电机(8),联轴器(9),轴用弹性挡圈(14),第一、第二三角片(1、2)和第一连接块(3)通过螺钉固定在一起,为中间传动组件A的A1端;第三、第四三角片(6、7)和第二连接块(5)通过螺钉固定在一起,为中间传动组件A的A2端;电机(8)安装在第四三角片(7)上,联轴器(9)和第一三角片(1)通过螺钉固定连接,联轴器(9)和电机(8)的轴通过顶丝实现传动;短轴(4)将第二三角片(2)和第三三角片(6)活动连接,短轴(4)的两侧通过轴用弹性挡圈(14)轴向定位;所述左侧连接组件B在第一配重轴(11)左侧依次活动连接第一、第二连杆(13、15),在第一配重轴(11)右侧依次活动连接第三、第四连杆(12、10),并通过轴用弹性挡圈(14)进行轴向定位,右侧传动组件C的安装定位方式与左侧传动组件B相同;左侧连接组件B的B1端连接在中间传动组件A的A1端,通过第二配重轴(21)活动连接,左侧连接组件B的B2端连接在中间传动组件A的A2端,通过第三配重轴(22)活动连接;右侧连接组件C的C1端连接在中间传动组件A的A1端,通过第二配重轴(21)活动连接,右侧连接组件C的C2端连接在中间传动组件A的A2端,通过第三配重轴(22)活动连接。技术领域
本发明涉及一种单自由度移动机构,具体涉及一种六边形滚动机构。该装置可用于军事领域中柔软地面巡逻、长期监控以及制作教具、玩具。
背景技术
平面连杆机构中,结构最简单且应用最广泛的是有四个构建所组成的平面四杆机构,传统的四杆机构有两个连杆架一个连杆及机架组成,这里机架是与地面固定的。这样在电机的旋转下,实现旋转或部分旋转输出,中国专利申请CN2789106Y公开了一种单动力滚动四杆机构,该机构由4根杆组成,并由一个电机驱动,将机架与地面脱离,机架在一个运动周期中与地面相对静止,而在向下一个周期过度的过程中,机架与地面之间是脱离的,这样就是机架从四杆机构中解放出来,实现整个机构的平面运动,达到滚动前进的目的。移动机构相对于地面没有机架,且整体能在一定方向上运动的机构,滚动是比较特殊的移动方式,即在运动的过程中疾走ZMP点需要偏离支撑杆支撑区域。闭链可移动连杆机构是机构设计的一个新的领域,依靠连杆之间的作用,实现机构整体有规律的移动,而构建具有对称几何结构的单动力移动连杆机构更是难点。CN2789106Y公开了一个利用平行四边形机构实现滚动运动的机构,但该机构不对称,运动性能较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题,是在已有的平面滚动四杆机构的原理基础上,拓展出一种单自由度的六边形链滚动机构,利用一个电机驱动,通过改变几何外形,改变机构重心在地面的投影,依靠惯性力实现滚动运动。本发明的技术方案:一种六边形滚动机构,该机构包括中间传动组件A,左侧连接组件B,右侧连接组件C,在中间传动组件处安装一个电机,通过联轴器、顶丝实现电机与传动件的连接固定。所述上述中间传动组件A通过配重轴与左侧传动组件B和右侧传动组件C连接。左侧连接组件B的B1端连接在中间传动组件A的A1端,左侧连接组件B的B2端连接在中间传动组件A的A2端。右侧连接组件C的C1端连接在中间传动组件A的A1端,右侧连接组件C的C2端连接在中间传动组件A的A2端。本发明的有益效果是明采用了三角形板为传动构件,既增加传动件的强度,又增加了机构本身的稳定性,增加传动构件的重量,更有利于在机构变形中改变重心投影。该机构遇到较小障碍时可以轻松跨越,遇到较大障碍时停止前进。机械结构和控制系统均比较简单,成本低,可进行批量生产,在军事巡逻、制作机构教具、玩具设计中有一定的应用价值。附图说明:图1整体机构图图2中间传动组件A示意图图3中间传动组件A的剖视图图4左侧连接组件B示意图图5连接组件连B接处剖视图图6右侧连接组件C示意图图7上侧连接处配重轴示意图图8下侧连接处配重轴示意图图9中间传动组件A与左侧连接组件B安装示意图图10a第一运动状态图图10b第二运动状态图图10c第三运动状态图图10d第四运动状态图图10e第五运动状态图图10f第六运动状态图图10g第七运动状态图图10h第八运动状态图
具体实施方式
图1所示整体机构包括中间传动组件A,左侧连接组件B,右侧连接组件C组成。图2所示为中间传动组件A,中间传动组件A由第一至第四三角片(1、2、6、7),第一、第二连接块(3、5),短轴(4),电机(8),联轴器(9),轴用弹性挡圈(14)组成。图3所示为中间传动组件A的剖视图,第一、第二三角片(1、2)和连接块(3)通过螺钉固定在一起,第三、第四三角片(6、7)和第二连接块(5)通过螺钉固定在一起;电机(8)安装在第四三角片(7)上,联轴器(9)和第一三角片(1)通过螺钉固定连接,联轴器(9)和电机(8)的轴通过顶丝实现传动;短轴(4)将第二三角片(2)和第三三角片(6)活动连接,转轴(4)的两侧通过轴用弹性挡圈(14)轴向定位,中间传动组件A的A1端为窄端,中间传动组件A的A2端为宽端。如图4所示,左侧传动组件B由第一至第四连杆(13、15、12、10),挡圈(14),第一配重轴(11)组成。图5所示为连接组件B配重轴处连接剖视图,第一配重轴(11)左侧依次活动连接第一、第二连杆(13、15),第一配重轴(11)右侧依次活动连接第三、第四连杆(12、10),第一配重轴(11)的两端分用轴用弹性挡圈(14)轴向定位。第三、第一连杆(12、13)在内侧,第四、第二连杆(10、15)在外侧,第三、第一连杆(12、13)在左侧连接组件B的B1端,第四、第二连杆(10、15)在左侧连接组件B的B2端,左侧连接组件B的B1端为窄端,左侧连接组件B的B2端为宽端。如图6所示,右侧传动组件C由第五至第八连杆(16、18、19、20),挡圈(14),第四配重轴(17)组成。第四配重轴(17)左侧依次活动连接第七、第八连杆(19、20),第四配重轴(17)右侧依次活动连接第五、第六连杆(18、16),第四配重轴(17)的两端分用轴用弹性挡圈(14)轴向定位。第六、第七连杆(18、19)在右侧连接组件C的C1端,第五、第八连杆(16、20)在右侧连接组件C的C2端,右侧连接组件C的C1端为窄端,右侧连接组件C的C2端为宽端。右侧传动组件C和左侧传动组件B的结构和尺寸相同。图7为左右连接组件与第三、第四三角片(6、7)连接处第二配重轴(21),图8为左右连接组件与第一、第二三角片(1、2)连接处第三配重轴(22)。图9为中间传动组件A与左侧传动组件B的装配示意图。第三配重轴(22)左侧依次活动连接第二连杆(15)第一三角片(1),第三配重轴(22)右侧依次活动连接第四连杆(10)第二三角片(2),第二配重轴(21)左侧依次活动连接第四三角片(7)和第一连杆(13),第二配重轴(21)右侧依次活动连接三角片(6)和连杆(12)。最后安装连接组件C,配重轴(22)左侧依次活动连接第八连杆(20)第一三角片(1),第三配重轴(22)右侧依次活动连接第五连杆(16)第二三角片(2),第二配重轴(21)左侧依次活动连接第四三角片(7)和第七连杆(19),第二配重轴(21)右侧依次活动连接第三三角片(6)和第六连杆(18)。中间传动组件A的A1端连接左侧连接组件B的B1端和右侧传动组件C的C1端,中间传动组件A的A2端连接左侧连接组件B的B2端和右侧传动组件C的C2端。机构运动描述:如图10a所示为机构初始状态。此时外形为正六边形,通过电机转过的角度,使得机构变形。电机在初始位置正向转动使得第一、第四三角片(1、7)的夹角减小,机构形状改变,机构重心因外形改变而向右倾,达到机构第一次滚动的临界状态,如图10b所示,电机停止转动,机构惯性力作用下将发生翻滚运动。如图10c所示为机构第一次翻滚后的状态,实现向前移动。电机反向转动,使得第一、第四三角片(1、7)的夹角增大,机构形状改变,机构重心因外形改变而向右倾,到达机构第二次滚动的临界状态,如图10d所示。电机停止转动,机构惯性力作用下将发生翻滚运动。如图10e所示为机构第二次翻滚后的状态,实现向前移动。电机正向转动,使得第一、第四三角片(1、7)的夹角减小,机构形状改变,机构重心因外形改变而向右倾,到达机构第三次滚动的临界状态,如图10f所示。电机停止转动,机构惯性力作用下将发生翻滚运动。如图10g所示为机构第三次翻滚后的状态,实现向前移动。电机反向转动使得第一、第四三角片(1、7)的夹角增大,图10h所示为完成一个运动周期后机构回正后的状态图。上述八个过程为该机构的一个周期、机构在一个周期内向前运动,若在初始位置,电机悬向与上述过程相反,则在一个周期里机构向后移动。