本专利涉及的一种全移动副移动机构的外形为六面立方体,每一面布局相同,该机构可以分为八个顶点部件(a、b、c、d、e、f、g、h)和十二条棱边部件(A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L)构成。顶点部件a由一个六面连接块(a1)和三个拉杆(a1、a2、a3)构成,其他顶点部件和顶点部件(a)构成相同;棱边部件(A)成由两个六面连接块(A8、A9)和七个移动副(A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7)构成,其他棱边部件和棱边部件(A)构成相同;棱边部件之间通过顶点部件连接,相互垂直的棱边部件同时和连接块的三个平面相连。全移动副移动机构通过拉杆的伸缩实现整体机构的平移和滚动,在军事、运输等领域将得到很好的应用。
1.全移动副移动机构,其特征在于:机构为六面立方体,由八个顶点部件(a、b、c、d、e、f、g、h)和十二个棱边部件(A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L);包含一百零八个拉杆和三十二个六面体连接块;八个顶点部件(a、b、c、d、e、f、g、h)结构相同;十二个棱边部件(A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L)结构相同;拉杆分为顶点拉杆和棱边拉杆,顶点拉杆和棱边拉杆结构相同;六面体连接块分为顶点六面体连接块和棱边六面体连接块,顶点六面体连接块和棱边六面体连接块结构相同;每个顶点部件包含三个顶点拉杆和一个顶点六面体连接块,顶点部件a中,六面体连接块(a1)包含六个连接面,其中第一连接面(a11)连接第一顶点拉杆(a2),与第一连接面(a11)相邻的第二连接面(a12)连接第二顶点拉杆(a3),与第一连接面(a11)和第二连接面(a12)相邻的第五连接面(a15)连接第三顶点拉杆(a4);每个棱边部件包含七个棱边拉杆和两个棱边六面体连接块,棱边部件A中,第一棱边拉杆(A1)的一端与第一棱边六面体连接块(A8)的第一个连接面相连,第二棱边拉杆(A2)的一端与第一棱边六面体连接块(A8)的第二个连接面相连,第二棱边拉杆(A2)的另一端和第二棱边六面体连接块(A9)的第一个连接面相连,第三棱边拉杆(A3)的一端和第二棱边六面体连接块(A9)的第二个连接面相连,第四棱边拉杆(A4)的一端与第一棱边六面体连接块(A8)的第三个连接面相连,第五棱边拉杆(A5)的一端与第二棱边六面体连接块(A9)的第三个连接面相连,第六棱边拉杆(A6)的一端与第一棱边六面体连接块(A8)的第四个连接面相连,第七棱边拉杆(A7)的一端与第二棱边六面体连接块(A9)的第四个连接面相连,第一棱边拉杆(A1)的轴线、第二棱边拉杆(A2)的轴线与第三棱边拉杆(A3)的轴线共线,第四棱边拉杆(A4)的轴线与第五棱边拉杆(A5)的轴线平行,第六棱边拉杆(A6)的轴线与第七棱边拉杆(A7)的轴线平行,第一棱边六面体连接块(A8)的第三个连接面与第二棱边六面体连接块(A9)的第三个连接面共面;八个顶点部件与十二个棱边部件构成一个立方体,所有拉杆未被连接的一端朝向立方体的外侧,每个顶点部件与三个棱边部件相连,棱边部件A一端的棱边拉杆、棱边部件D一端的棱边拉杆、棱边部件L一端的棱边拉杆分别与顶点部件a的另外三个连接面相连,棱边部件A、棱边部件D与棱边部件L间两两垂直;其余的棱边部件与顶点部件的连接形式,和棱边部件A、棱边部件D、棱边部件L与顶点部件a间的连接形式相同。
2.如权利要求1所述的全移动副移动机构,其特征在于:六面体连接块和拉杆之间的链接方式为螺栓固定、铆钉固定;拉杆的形式为气缸、液压杆和电动推杆。技术领域
本发明涉及一种具有全移动副的移动机构,具体涉及一种可以通过移动副的伸缩来实现整体平移、滚动的全移动副机构。
背景技术
移动副可以进行伸缩运动,我们把若干移动副组装,就可以形成一个可以进行变化的机构,使得它能够在生活中各个领域都能够发挥作用。该机构在民用,军用及太空探测等领域的发展前景很广阔。例如,由北京航空航天大学研制的四面体翻滚机器人,通过有机地整合移动副,而使机器人通过改变自身的外貌形态来适应所处环境,在复杂环境下具有很强的实用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题:一般全部由拉杆构成的移动机构,在伸缩过程中一般不能进行滚动,此外需要对拉杆进行精确控制,从而对拉杆及控制方式方法的要求较高,以至于机构的可控制能力较差。本发明的技术方案:将拉杆相互连接组合,形成全移动副移动机构。该机构中在自身拉杆的缩放过程中实现机构的平移和滚动。控制过程中,通过选择拉杆的伸缩状态来控制该机构的变化。机构为六面立方体,每一面布局相同,该机构可以分为八个顶点部件和十二条棱边部件构成,每个顶点部件由一个连接块和三个拉杆构成,每个棱边部件成“一”字形,由两个连接块和七个拉杆构成,其中单个基本拉杆由两个连杆构成。棱边部件和棱边部件之间通过顶点部件连接,三个互相垂直的棱边部件通过共同连接到一个连接块来构成一个顶点。连接块和拉杆连接的方式是多种多样的,比如可以选择螺栓固定连接、铆钉固定连接等方式。本发明的有益效果:本发明所述的全移动副构成的机构,通过对于每一个拉杆的两相控制,来使该机构实现平移、缩放、滚动的功能,具有一定的适应复杂路面甚至是越障的能力。该机构结构简单,成本低廉,易于制造和工程实现。在民用领域,为中小学生提供了一个对几何形体及移动机构的认识,可用于制作玩具、教学教具,在军用领域,也可进一步设计改造为军用探测、运输、排雷机器人等。
附图说明
图1顶点部件标注图图2棱边部件标注图图3顶点部件连接处标注图图4棱边部件A结构图图5顶点部件a结构图图6全移动副移动机构滚动过程图图7全移动副移动机构移动过程图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。机构为六面立方体,如图1和图2所示,由八个顶点部件(a、b、c、d、e、f、g、h)和十二个棱边部件(A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L);包含一百零八个拉杆和三十二个六面体连接块;八个顶点部件(a、b、c、d、e、f、g、h)结构相同;十二个棱边部件(A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L)结构相同。拉杆分为顶点拉杆和棱边拉杆,顶点拉杆和棱边拉杆结构相同;六面体连接块分为顶点六面体连接块和棱边六面体连接块,顶点六面体连接块和棱边六面体连接块结构相同。如图5所示,每个顶点部件包含三个顶点拉杆和一个顶点六面体连接块,顶点部件a中,六面体连接块(a1)包含六个连接面,其中第一连接面(a11)连接第一顶点拉杆(a2),与第一连接面(a11)相邻的第二连接面(a12)连接第二顶点拉杆(a3),与第一连接面(a11)和第二连接面(a12)相邻的第五连接面(a15)连接第三顶点拉杆(a4)。如图4所示,每个棱边部件包含七个棱边拉杆和两个棱边六面体连接块,棱边部件A中,第一棱边拉杆(A1)的一端与第一棱边六面体连接块(A8)的第一个连接面相连,第二棱边拉杆(A2)的一端与第一棱边六面体连接块(A8)的第二个连接面相连,第二棱边拉杆(A2)的另一端和第二棱边六面体连接块(A9)的第一个连接面相连,第三棱边拉杆(A3)的一端和第二棱边六面体连接块(A9)的第二个连接面相连,第四棱边拉杆(A4)的一端与第一棱边六面体连接块(A8)的第三个连接面相连,第五棱边拉杆(A5)的一端与第二棱边六面体连接块(A9)的第三个连接面相连,第六棱边拉杆(A6)的一端与第一棱边六面体连接块(A8)的第四个连接面相连,第七棱边拉杆(A7)的一端与第二棱边六面体连接块(A9)的第四个连接面相连,第一棱边拉杆(A1)的轴线、第二棱边拉杆(A2)的轴线与第三棱边拉杆(A3)的轴线共线,第四棱边拉杆(A4)的轴线与第五棱边拉杆(A5)的轴线平行,第六棱边拉杆(A6)的轴线与第七棱边拉杆(A7)的轴线平行,第一棱边六面体连接块(A8)的第三个连接面与第二棱边六面体连接块(A9)的第三个连接面共面。如图3所示,八个顶点部件与十二个棱边部件构成一个立方体,所有拉杆未被连接的一端朝向立方体的外侧,每个顶点部件与三个棱边部件相连,棱边部件A一端的棱边拉杆、棱边部件D一端的棱边拉杆、棱边部件L一端的棱边拉杆分别与顶点部件a的另外三个连接面相连,棱边部件A、棱边部件D与棱边部件L间两两垂直;其余的棱边部件与顶点部件的连接形式,和棱边部件A、棱边部件D、棱边部件L与顶点部件a间的连接形式相同。六面体连接块和拉杆之间的链接方式为螺栓固定、铆钉固定;拉杆的形式为气缸、液压杆和电动推杆。具体的使用方法:全移动副移动机构可以实现滚动动作。图6(a)表示在初始状态下,所有的棱边部件是在它们长度最短的状态。如图6(b)所示,第一步时整体质心被向上抬高。第二步,如图6(c)所示,依次伸长支撑面的拉杆,将质心转移到一侧的棱边上。第三步,如图6(d)所示,继续调整支撑面上的拉杆,使质心继续外移。第四步的动作如图6(e)所示,拉杆的伸长率不断增加,使得质心在地面的投影超过外侧棱边一段距离后,机构开始进行如图6(f、g、h、i)所示的翻倒动作,最终达到到如图6(j)所示的稳定状态。至此,实现了一个完整的滚动动作。全移动副移动机构可以实现平移动作。平移的运动状态是通过控制与地面接触的拉杆以及通过控制横向棱边部件中拉杆的伸缩来实现重心的前移。全移动副移动机构的平移运动状态如图7所示,图7(H)所示的机构处于初始状态。机构首先抬高重心,如图7(a)所示。随后向前伸长横向棱边部件,配合与地面接触的拉杆向前移动,如图7(b、c)所示。机构通过控制拉杆的伸缩,使机构的重心前移,如图7(d)所示。之后,如图7(e、f、g)所示收缩横向棱边部件以达到如图7(h)中机构所处的状态,从而完成一个整体的平移动作。