CN107697176A - 十二自由度六面体机器人 - Google Patents

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Abstract

十二自由度六面体机器人，包括第一至第八顶点、第一至第六交叉面。第一顶点分别与第一交叉面、第二交叉面、第六交叉面相连；第二顶点分别与第二交叉面、第三交叉面、第六交叉面相连；第三顶点分别与第三交叉面、第四交叉面、第六交叉面相连；第四顶点分别与第四交叉面、第一交叉面、第六交叉面相连；第五顶点分别与第一交叉面、第二交叉面、第五交叉面相连：第六顶点分别与第二交叉面、第三交叉面、第五交叉面相连；第七顶点分别与第三交叉面、第四交叉面、第五交叉面相连；第八顶点分别与第四交叉面、第一交叉面、第五交叉面相连.通过上述连接，该机器人能够实现空间多种姿态的变化和地面快速移动。

Description

十二自由度六面体机器人
技术领域
本发明涉及六面体机器人，具体涉及十二自由度六面体机器人。
背景技术
中国专利申请CN103407508B公开了十二自由度四面体机器人。该机构由四个顶点组件和六个支链组成，在电机控制下可实现空间多种姿态的变化，其运动轨迹为不规则三角形轨迹，无法实现精确方位的移动。
中国专利申请CN101890714A公开了一种单自由度连杆移动机器人。通过控制电机转动，该机器人可实现直行及转向功能。但由于自由度较少，机器人运动灵活性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题：在已有多面体移动机构的基础上，拓展出一种多自由度六面体移动机器人，增强机构变形能力，使其能够实现灵活移动功能，提高机构的运动性能。
本发明的技术方案：
十二自由度六面体机器人，其特征在于：包括第一至第八顶点、第一至第六交叉面。
所述的第一顶点均布有第一至第三电机，分别与第一、第二、第六交叉面通过电机轴连接。
所述的第二顶点均布三处连接孔，分别与第二、第三、第六交叉面通过销轴连接，构成转动副。
所述的第三顶点均布有第四至第六电机，分别与第三、第四、第六交叉面通过电机轴连接。
所述的第四顶点均布三处连接孔，分别与第四、第一、第六交叉面通过销轴连接，构成转动副。
所述的第五顶点均布有第七至第九电机，分别与第一、第二、第五交叉面通过电机轴连接。
所述的第六顶点均布三处连接孔，分别与第二、第三、第五交叉面通过销轴连接，构成转动副。
所述的第七顶点均布有第十至第十二电机，分别与第三、第四、第五交叉面通过电机轴连接。
所述的第八顶点均布三处连接孔，分别与第四、第一、第六交叉面通过销轴连接，构成转动副。
所述的第一顶点包括：第一至第三电机、连接法兰。
所述的第一电机为舵机，舵机上分别设有一组安装孔和两个舵盘。
所述的连接法兰为三叉式结构，侧面开有螺纹孔，用于与电机安装孔对应连接固定。
所述的连接法兰分别与第一至第三电机通过螺钉固定连接。
所述的第二顶点包括：第一至第三配重块、固定法兰。
所述的第一配重块两侧开有一组固定孔，侧面中部设有连接孔，与第一电机质量相同。
所述的固定法兰为三叉式结构，侧面开有螺纹孔，用于与配重块上的螺纹孔连接固定。
所述的固定法兰分别与第一至第三配重块通过螺钉固定连接。
所述的第二至第十二配重块与第一配重块的结构和尺寸完全相同。
所述的第一、第三、第五、第七顶点的结构和尺寸相同。
所述的第二、第四、第六、第八顶点的结构和尺寸相同。
所述的第一交叉面包括：第一至第四U型杆、第一至第四十字轴、十字连接块。
所述的十字连接块与第一至第四U型杆分别通过第一至第四十字轴构成万向铰接。
所述的第一至第六交叉面的结构和尺寸完全相同。
十二自由度六面体机器人在交叉面的十字连接块单独着地时，可实现服从伯努利分别的随机翻转；由于十字连接块连接四根U型杆，构成四个三角面，机器人在方向偏转时向任意侧翻转概率相等，均为1/4。机器人实现一步概率翻转的步骤如下：
a1.第一顶点的第一电机、第三顶点的第四电机、第五顶点的第七电机、第七顶点的第十电机(G1)分别沿逆时针转动30°，第五交叉面的十字连接块单独着地，机器人进行概率翻转。
a2.机器人随机选择后，第六、第七顶点触地。
a3.由于机器人质心在地面的投影超出地面支撑区域，机器人沿FG轴线翻转，第二、第三、第六、第七顶点触地。
a4.第一顶点的第一电机、第三顶点的第四电机、第五顶点的第七电机、第七顶点的第十电机(G1)分别沿顺时针转动30°，机器人回复为正六面体外型。
完成机器人一步概率翻转的运动。
附图说明
图1十二自由度六面体机器人三维图
图2第一顶点三维图
图3第二顶点三维图
图4第一交叉面三维图
图5第一电机三维图
图6连接法兰三维图
图7第一配重块三维图
图8固定法兰三维图
图9第一U型杆三维图
图10十字轴三维图
图11十字连接块三维图
图12十二自由度六面体机器人概率翻转运动图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
十二自由度六面体机器人，如图1所示，包括第一至第八顶点A、B、C、D、E、F、G、H，第一至第六交叉面I、J、K、L、M、N。
第一顶点A均布有第一至第三电机A1、A2、A3，分别与第一、第二、第六交叉面I、J、N通过电机轴连接。
第二顶点B均布三处连接孔，分别与第二、第三、第六交叉面J、K、N通过销轴连接，构成转动副。
第三顶点C均布有第四至第六电机C1、C2、C3，分别与第三、第四、第六交叉面K、L、N通过电机轴连接；
第四顶点D均布三处连接孔，分别与第四、第一、第六交叉面L、I、N通过销轴连接，构成转动副；
第五顶点E均布有第七至第九电机E1、E2、E3，分别与第一、第二、第五交叉面I、J、N通过电机轴连接。
第六顶点F均布三处连接孔，分别与第二、第三、第五交叉面J、K、M通过销轴连接，构成转动副。
第七顶点G均布有第十至第十二电机G1、G2、G3，分别与第三、第四、第五交叉面K、L、N通过电机轴连接。
第八顶点H均布三处连接孔，分别与第四、第一、第六交叉面L、I、M通过销轴连接，构成转动副。
如图2所示，第一顶点A包括：第一至第三电机A1、A2、A3，连接法兰A4。
如图5所示，第一电机A1为舵机，舵机上分别设有一组安装孔A1a和两个舵盘A1b。
如图6所示，连接法兰A4为三叉式结构，侧面开有螺纹孔，用于与电机安装孔对应连接固定。
连接法兰A4分别与第一至第三电机A1、A2、A3通过螺钉固定连接。
如图3所示，第二顶点B包括：第一至第三配重块B1、B2、B3和固定法兰B4。
如图7所示，第一配重块两侧开有一组固定孔，侧面中部设有连接孔，与第一电机质量相同。
如图8所示，固定法兰B4为三叉式结构，侧面开有螺纹孔，用于与配重块上的螺纹孔连接固定。
固定法兰B4分别与第一至第三配重块B1、B2、B3通过螺钉固定连接。
第二至第十二配重块与第一配重块的结构和尺寸完全相同。
第一、第三、第五、第七顶点A、C、E、G的结构和尺寸相同。
第二、第四、第六、第八顶点B、D、F、H的结构和尺寸相同。
如图4、9、10、11所示，第一交叉面I包括：第一至第四U型杆I1、I2、I3、I4，第一至第四十字轴I5、I6、I7、I8和十字连接块I9。
十字连接块I9与第一至第四U型杆I1、I2、I3、I4分别通过第一至第四十字轴I5、I6、I7、I8构成万向铰接。
第一至第六交叉面I、J、K、L、M、N的结构和尺寸完全相同。
十二自由度六面体机器人在交叉面的十字连接块单独着地时，可实现服从伯努利分别的随机翻转；由于十字连接块连接四根U型杆，构成四个三角面，机器人在方向偏转时向任意侧翻转概率相等，均为1/4。如图12所示，机器人实现一步概率翻转的步骤如下：
a1.第一顶点A的第一电机A1、第三顶点C的第四电机C1、第五顶点E的第七电机E1、第七顶点G的第十电机G1分别沿逆时针转动30°，第五交叉面M的十字连接块M9单独着地，机器人进行概率翻转。
a2.机器人随机选择后，第六、第七顶点F、G触地。
a3.由于机器人质心在地面的投影超出地面支撑区域，机器人沿FG轴线翻转，第二、第三、第六、第七顶点B、C、F、G触地。
a4.第一顶点A的第一电机A1、第三顶点C的第四电机C1、第五顶点E的第七电机E1、第七顶点G的第十电机G1分别沿顺时针转动30°，机器人回复为正六面体外型。
完成机器人一步概率翻转的运动。

Claims (3)

1.十二自由度六面体机器人，其特征在于：包括第一至第八顶点(A、B、C、D、E、F、G、H)、第一至第六交叉面(I、J、K、L、M、N)；
所述的第一顶点(A)均布有第一至第三电机(A1、A2、A3)，分别与第一、第二、第六交叉面(I、J、N)通过电机轴连接；
所述的第二顶点(B)均布三处连接孔，分别与第二、第三、第六交叉面(J、K、N)通过销轴连接，构成转动副；
所述的第三顶点(C)均布有第四至第六电机(C1、C2、C3)，分别与第三、第四、第六交叉面(K、L、N)通过电机轴连接；
所述的第四顶点(D)均布三处连接孔，分别与第四、第一、第六交叉面(L、I、N)通过销轴连接，构成转动副；
所述的第五顶点(E)均布有第七至第九电机(E1、E2、E3)，分别与第一、第二、第五交叉面(I、J、N)通过电机轴连接；
所述的第六顶点(F)均布三处连接孔，分别与第二、第三、第五交叉面(J、K、M)通过销轴连接，构成转动副；
所述的第七顶点(G)均布有第十至第十二电机(G1、G2、G3)，分别与第三、第四、第五交叉面(K、L、N)通过电机轴连接；
所述的第八顶点(H)均布三处连接孔，分别与第四、第一、第六交叉面(L、I、M)通过销轴连接，构成转动副。
2.根据权利要求1所述十二自由度六面体机器人，其特征在于：
所述的第一顶点(A)包括：第一至第三电机(A1、A2、A3)、连接法兰(A4)；
所述的第一电机(A1)为舵机，舵机上分别设有一组安装孔(A1a)和两个舵盘(A1b)；
所述的连接法兰(A4)为三叉式结构，侧面开有螺纹孔，用于与电机安装孔对应连接固定；
所述的连接法兰(A4)分别与第一至第三电机(A1、A2、A3)通过螺钉固定连接；
所述的第二顶点(B)包括：第一至第三配重块(B1、B2、B3)、固定法兰(B4)；
所述的第一配重块(B1)两侧开有一组固定孔(B1a)，侧面中部设有连接孔(B1b)，与第一电机(A1)质量相同；
所述的固定法兰(B4)为三叉式结构，侧面开有螺纹孔，用于与配重块上的螺纹孔连接固定；
所述的固定法兰(B4)分别与第一至第三配重块(B1、B2、B3)通过螺钉固定连接；
所述的第二至第十二配重块(B2、B3、D1、D2、D3、F1、F2、F3、H1、H2、H3)与第一配重块(B1)的结构和尺寸完全相同；
所述的第一、第三、第五、第七顶点(A、C、E、G)的结构和尺寸相同；
所述的第二、第四、第六、第八顶点(B、D、F、H)的结构和尺寸相同；
所述的第一交叉面(I)包括：第一至第四U型杆(I1、I2、I3、I4)、第一至第四十字轴(I5、I6、I7、I8)、十字连接块(I9)；
所述的十字连接块(I9)与第一至第四U型杆(I1、I2、I3、I4)分别通过第一至第四十字轴(I5、I6、I7、I8)构成万向铰接；
所述的第一至第六交叉面(I、J、K、L、M、N)的结构和尺寸完全相同。
3.根据权利要求1所述十二自由度六面体机器人，其特征在于：
十二自由度六面体机器人在交叉面的十字连接块单独着地时，可实现服从伯努利分别的随机翻转；由于十字连接块连接四根U型杆，构成四个三角面，机器人在方向偏转时向任意侧翻转概率相等，均为1/4。机器人实现一步概率翻转的步骤如下：
a1.第一顶点(A)的第一电机(A1)、第三顶点(C)的第四电机(C1)、第五顶点(E)的第七电机(E1)、第七顶点(G)的第十电机(G1)分别沿逆时针转动30°，第五交叉面(M)的十字连接块(M9)单独着地，机器人进行概率翻转；
a2.机器人随机选择后，第六、第七顶点(F、G)触地；
a3.由于机器人质心在地面的投影超出地面支撑区域，机器人沿FG轴线翻转，第二、第三、第六、第七顶点(B、C、F、G)触地；
a4.第一顶点(A)的第一电机(A1)、第三顶点(C)的第四电机(C1)、第五顶点(E)的第七电机(E1)、第七顶点(G)的第十电机(G1)分别沿顺时针转动30°，机器人回复为正六面体外型；
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109774806A (zh) * 2018-12-27 2019-05-21 北京交通大学 一种可转向滚动4u机构
CN110696007A (zh) * 2019-09-27 2020-01-17 北京交通大学 一种组合四面体移动机器人

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997025239A1 (en) * 1996-01-09 1997-07-17 Teknillinen Korkeakoulu Ball robot and method for determining position thereof
JP2011152910A (ja) * 2010-01-26 2011-08-11 Kochi Univ Of Technology 無方向性ロボット
EP2384263B1 (de) * 2009-01-30 2012-08-22 Elau GmbH Deltaroboter für erhöhte anforderungen an dynamik, hygiene und kollisionsfolgenschutz
CN103144691A (zh) * 2013-03-19 2013-06-12 北京交通大学 六自由度滚动机构
CN103407508A (zh) * 2013-07-17 2013-11-27 北京交通大学 十二自由度四面体机器人
CN206218253U (zh) * 2016-10-21 2017-06-06 天津大学 可折展六面体结构

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997025239A1 (en) * 1996-01-09 1997-07-17 Teknillinen Korkeakoulu Ball robot and method for determining position thereof
EP2384263B1 (de) * 2009-01-30 2012-08-22 Elau GmbH Deltaroboter für erhöhte anforderungen an dynamik, hygiene und kollisionsfolgenschutz
JP2011152910A (ja) * 2010-01-26 2011-08-11 Kochi Univ Of Technology 無方向性ロボット
CN103144691A (zh) * 2013-03-19 2013-06-12 北京交通大学 六自由度滚动机构
CN103407508A (zh) * 2013-07-17 2013-11-27 北京交通大学 十二自由度四面体机器人
CN206218253U (zh) * 2016-10-21 2017-06-06 天津大学 可折展六面体结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郝艳玲,苗志怀,谢基龙,姚燕安: "截角六面体可变形滚动机构", 《机械工程学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109774806A (zh) * 2018-12-27 2019-05-21 北京交通大学 一种可转向滚动4u机构
CN110696007A (zh) * 2019-09-27 2020-01-17 北京交通大学 一种组合四面体移动机器人
CN110696007B (zh) * 2019-09-27 2020-11-10 北京交通大学 一种组合四面体移动机器人

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