CN104493809A - 一种变胞机构式轮式移动码垛机器人机构 - Google Patents
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Abstract
一种变胞机构式轮式移动码垛机器人机构，包括可移动平台、机身、第一主动杆、第二主动杆、手臂杆和三角形连杆构件，所述三角形连杆构件包括第一边杆、第二边杆和第三边杆，手臂杆末端为输出端，工作时，通过第七转动副和第四转动副的结合，使三角形连杆构件的第二边杆与手臂杆的第四转动副与第六转动副间部分重叠，实现两自由度与单自由度机构间转变，有多功能阶段变化、多拓扑结构变化和多自由度变化的特征，并且这种机构同时具有移动和操作的功能，工作空间大，能适应不同任务、场合和工作对象。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别是一种变胞机构式轮式移动码垛机器人机构。
背景技术
移动机器人，是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合***。它集中了传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果，代表机电一体化的最高成就，是目前科学技术发展最活跃的领域之一。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。因此，移动机器人技术已经得到世界各国的普遍关注。
变胞机构是近年来学者提出的重要概念，是可变自由度或可变构件数目的新型机构，这类机构除了具有类似可展式机构的高度可缩和可展性外，还可改变拓扑图并导致变自由度，具有多功能阶段变化、多拓扑结构变化、多自由度变化等特征，可以根据功能需求或环境等的变化，适应不同任务，灵活应用于不同场合。
将变胞机构应用于移动机器人设计，将产生一类新型的变胞机构式移动机器人机构，使移动机器人有更多的发展空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变胞机构式轮式移动码垛机器人机构，它能克服现***垛机器人的不足，具有同时移动和操作的功能，能灵活应用于不同场合。
本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种变胞机构式轮式移动码垛机器人机构，包括可移动平台、机身、第一主动杆、第二主动杆、手臂杆和三角形连杆构件。具体结构和连接关系为：所述机身通过第一转动副连接到可移动平台上，机身通过第二转动副与第一主动杆一端连接，第一主动杆另一端通过第四转动副与手臂杆链接，机身通过第三转动副与第二主动杆一端连接，第二主动杆另一端通过第五转动副与三角形连杆构件第一边杆一端链接，三角形连杆构件第一边杆另一端通过第六转动副与手臂杆链接。
所述第一主动杆和第二主动杆尺寸相同。
所述第四转动副至第六转动副的长度与所述三角形连杆构件的第二边杆长度相等。
所述三角形连杆构件，它的第三边杆长度等于第二转动副至第三转动副的长度。
工作原理及过程：
工作时，通过第四转动副与第七转动副的结合，使三角形连杆构件的第二边杆与手臂杆的第四转动副与第六转动副间部分重叠，此时变胞机构式轮式移动码垛机器人机构为单自由度平行四边形机构，三角形连杆构件的第二边杆与手臂杆的第四转动副与第六转动副间部分分开时，此时变胞机构式轮式移动码垛机器人机构为两自由度可控连杆机构。实现单自由度与两自由度机构间转变，使码垛机器人机构既具有移动和操作功能，又具有变胞机构多功能阶段变化特征，使码垛机器人适应不同任务，灵活应用于不同场合和不同的工作对象。
本发明的突出优点在于：
1、机器人安装在移动平台上，这种结构使机器人拥有几乎无限大的工作空间和高度的运动冗余性，并同时具有移动和操作功能，这是它优于移动机器人和传统的机器人的地方；
2、移动机器人具有移动功能，在代替人从事危险、恶劣(如辐射、有毒等)环境下作业和人所不及的(如宇宙空间、水下等)环境作业方面，比一般机器人有更大的机动性、灵活性；
3、码垛机器人机构在工作过程中，可实现机构单自由度与两自由度转变，为变自由度变胞机构，具有多功能阶段变化、多拓扑结构变化、多自由度变化特征，使码垛机器人能灵活应用于不同场合和不同的工作对象，机构两自由度时，可实现机器人机构输出端精确定位，单自由度时，可有效实现板运动作。
附图说明
图1为本发明所述的变胞机构式轮式移动码垛机器人机构的结构示意图。
图2为本发明所述的变胞机构式轮式移动码垛机器人机构的可移动平台结构示意图。
图3为本发明所述的变胞机构式轮式移动码垛机器人机构的机身结构示意图。
图4为本发明所述的变胞机构式轮式移动码垛机器人机构两自由度时的结构状态图。
图5为本发明所述的变胞机构式轮式移动码垛机器人机构单自由度时的结构状态图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
对照图1，本发明所述的变胞机构式轮式移动码垛机器人机构，包括可移动平台1、机身2、第一主动杆4、第二主动杆14、手臂杆7和三角形连杆构件，机身2通过第一转动副16连接在可移动平台1上，机身2通过第二转动副3与第一主动杆4一端连接，第一主动杆4另一端通过第四转动副6与手臂杆7链接，机身2通过第三转动副15与第二主动杆14一端连接，第二主动杆14另一端通过第五转动副13与三角形连杆构件第一边杆10一端链接，三角形连杆构件第一边杆10另一端通过第六转动副9与手臂杆7链接。
所述第一主动杆4和第二主动杆尺寸14相同，
所述第四转动副6至第六转动副9的长度与所述三角形连杆构件的第二边杆8长度相等，
所述三角形连杆构件的第三边杆12长度等于第二转动副3至第三转动副15的长度。
工作原理及过程：
对照图4和图5，变胞机构式轮式移动码垛机器人机构在工作时，通过第四转动副6与第七转动副5的结合，使三角形连杆构件的第二边杆8与手臂杆的第四转动副6与第六转动副9间部分重叠，此时变胞机构式轮式移动码垛机器人机构为单自由度平行四边形机构，三角形连杆构件的第二边杆8与手臂杆的第四转动副6与第六转动副9间部分分开时，此时变胞机构式轮式移动码垛机器人机构为两自由度可控连杆机构。实现单自由度与两自由度机构间转变，使码垛机器人机构既同时具有移动和操作功能，又具有变胞机构多功能阶段变化特征，该码垛机器人能适应不同任务，灵活应用于不同场合和不同的工作对象。
Claims (4)
1.一种变胞机构式轮式移动码垛机器人机构，包括可移动平台、机身、第一主动杆、第二主动杆、手臂杆和三角形连杆构件，其特征在于，具体结构和连接关系为：所述机身通过第一转动副连接到可移动平台上，机身通过第二转动副与第一主动杆一端连接，第一主动杆另一端通过第四转动副与手臂杆链接，机身通过第三转动副与第二主动杆一端连接，第二主动杆另一端通过第五转动副与三角形连杆构件第一边杆一端链接，三角形连杆构件第一边杆另一端通过第六转动副与手臂杆链接，通过第四转动副与第七转动副的结合，使三角形连杆构件的第二边杆与手臂杆的第四转动副与第六转动副间部分重叠，变胞机构式轮式移动码垛机器人机构为单自由度平行四边形机构，三角形连杆构件的第二边杆与手臂杆的第四转动副与第六转动副间部分分开时，变胞机构式轮式移动码垛机器人机构为两自由度可控连杆机构，实现单自由度与两自由度机构间转变，使码垛机器人机构既具有移动和操作功能，又具有变胞机构多功能阶段变化特征。
2.根据权利要求1所述的变胞机构式轮式移动码垛机器人机构，其特征在于，所述第一主动杆和第二主动杆尺寸相同。
3.根据权利要求1所述的变胞机构式轮式移动码垛机器人机构，其特征在于，所述第四转动副至第六转动副的长度与所述三角形连杆构件的第二边杆长度相等。
4.根据权利要求1所述的变胞机构式轮式移动码垛机器人机构，其特征在于，所述三角形连杆构件的第三边杆长度等于第二转动副至第三转动副的长度。
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