一种可变形六面体滚动机构的制作方法

本发明涉及一种滚动机构，具体涉及一种可变形六面体滚动机构。

背景技术：

中国专利申请cn101973319a公开了一种滚动六面体步行机构。该机构由四个支链、两个十字杆组成，在惯性作用下可实现平面内的移动和转向。该机构与地面接触仅为一个支链，接触面积较小，运动稳定性差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题：在已有六面体滚动机构基础上，采用交叉杆件设计，增强机构运动稳定性，同时增加机构转向角度调整范围。

本发明的技术方案：

一种可变形六面体滚动机构，其特征在于：包括第一至第六交叉面、第一至第八顶点。

第一交叉面包括：第一伸缩杆、第二伸缩杆、第一左上连接片、第一右上连接片、第一左下连接片、第一右下连接片、第三伸缩杆、第四伸缩杆；第一伸缩杆与第三伸缩杆通过第一右上连接片、第一右下连接片固定连接；第二伸缩杆与第四伸缩杆通过第一左上连接片、第一右上连接片固定连接；第一左上连接片与第一右上连接片、第一左下连接片与第一右下连接片通过连接轴构成转动连接，由此完成第一交叉面的连接。

第二交叉面包括：第五伸缩杆、第六伸缩杆、第二左上连接片、第二右上连接片、第二左下连接片、第二右下连接片、第七伸缩杆、第八伸缩杆；第五伸缩杆与第七伸缩杆通过第二右上连接片、第二右下连接片固定连接；第六伸缩杆与第八伸缩杆通过第二左上连接片、第二右上连接片固定连接；第二左上连接片与第二右上连接片、第二左下连接片与第二右下连接片通过连接轴构成转动连接，由此完成第二交叉面的连接。

第三交叉面包括：第九伸缩杆、第十伸缩杆、第三左上连接片、第三右上连接片、第三左下连接片、第三右下连接片、第十一伸缩杆、第十二伸缩杆；第九伸缩杆与第十一伸缩杆通过第三右上连接片、第三右下连接片固定连接；第十伸缩杆与第十二伸缩杆通过第三左上连接片、第三右上连接片固定连接；第三左上连接片与第三右上连接片、第三左下连接片与第三右下连接片通过连接轴构成转动连接，由此完成第三交叉面的连接。

第四交叉面包括：第十三伸缩杆、第十四伸缩杆、第四左上连接片、第四右上连接片、第四左下连接片、第四右下连接片、第十五伸缩杆、第十六伸缩杆；第十三伸缩杆与第十五伸缩杆通过第四右上连接片、第四右下连接片固定连接；第十四伸缩杆与第十六伸缩杆通过第四左上连接片、第四右上连接片固定连接；第四左上连接片与第四右上连接片、第四左下连接片与第四右下连接片通过连接轴构成转动连接，由此完成第四交叉面的连接。

第五交叉面包括：第十七伸缩杆、第十八伸缩杆、第五左上连接片、第二右上连接片、第五左下连接片、第五右下连接片、第十九伸缩杆、第二十伸缩杆；第十七伸缩杆与第十九伸缩杆通过第五右上连接片、第五右下连接片固定连接；第十八伸缩杆与第二十伸缩杆通过第五左上连接片、第五右上连接片固定连接；第五左上连接片与第五右上连接片、第五左下连接片与第五右下连接片通过连接轴构成转动连接，由此完成第五交叉面的连接。

第六交叉面包括：第二十一伸缩杆、第二十二伸缩杆、第六左上连接片、第六右上连接片、第六左下连接片、第六右下连接片、第二十三伸缩杆、第二十四伸缩杆；第二十一伸缩杆与第二十三伸缩杆通过第六右上连接片、第六右下连接片固定连接；第二十二伸缩杆与第二十四伸缩杆通过第六左上连接片、第六右上连接片固定连接；第六左上连接片与第六右上连接片、第六左下连接片与第六右下连接片通过连接轴构成转动连接，由此完成第六交叉面的连接。

第一顶点包括：第一三叉杆、第一左十字轴、第一中十字轴、第一右十字轴；第一三叉杆均布有三处连接口，分别与第一左十字轴、第一中十字轴、第一右十字轴连接构成转动副。

第二顶点包括：第二三叉杆、第二左十字轴、第二中十字轴、第二右十字轴；第二三叉杆均布有三处连接口，分别与第二左十字轴、第二中十字轴、第二右十字轴连接构成转动副。

第三顶点包括：第三三叉杆、第三左十字轴、第三中十字轴、第三右十字轴；第三三叉杆均布有三处连接口，分别与第三左十字轴、第三中十字轴、第三右十字轴连接构成转动副。

第四顶点包括：第四三叉杆、第四左十字轴、第四中十字轴、第四右十字轴；第四三叉杆均布有三处连接口，分别与第四左十字轴、第四中十字轴、第四右十字轴连接构成转动副。

第五顶点包括：第五三叉杆、第五左十字轴、第五中十字轴、第为五右十字轴；第五三叉杆均布有三处连接口，分别与第五左十字轴、第五中十字轴、第五右十字轴连接构成转动副。

第六顶点包括：第六三叉杆、第六左十字轴、第六中十字轴、第六右十字轴；第六三叉杆均布有三处连接口，分别与第六左十字轴、第六中十字轴、第六右十字轴连接构成转动副。

第七顶点包括：第七三叉杆、第七左十字轴、第七中十字轴、第七右十字轴；第七三叉杆均布有三处连接口，分别与第七左十字轴、第七中十字轴、第七右十字轴连接构成转动副。

第八顶点包括：第八三叉杆、第八左十字轴、第八中十字轴、第八右十字轴；第八三叉杆均布有三处连接口，分别与第八左十字轴、第八中十字轴、第八右十字轴连接构成转动副。

第一顶点的第一左十字轴、第一中十字轴、第一右十字轴分别与第二交叉面的第六伸缩杆、第一交叉面的第二伸缩杆、第五交叉面的第十七伸缩杆连接构成转动副。

第二顶点的第二左十字轴、第二中十字轴、第二右十字轴分别与第二交叉面的第五伸缩杆、第三交叉面的第十伸缩杆、第一交叉面的第三伸缩杆连接构成转动副。

第三顶点的第三左十字轴、第三中十字轴、第三右十字轴分别与第三交叉面的第九伸缩杆、第四交叉面的第十四伸缩杆、第一交叉面的第四伸缩杆连接构成转动副。

第四顶点的第四左十字轴、第四中十字轴、第四右十字轴分别与第四交叉面的第十三伸缩杆、第五交叉面的第十八伸缩杆、第一交叉面的第一伸缩杆连接构成转动副。

第五顶点的第五左十字轴、第五中十字轴、第五右十字轴分别与第六交叉面的第二十二伸缩杆、第五交叉面的第十九伸缩杆、第二交叉面的第八伸缩杆连接构成转动副。

第六顶点的第六左十字轴、第六中十字轴、第六右十字轴分别与第六交叉面的第二十三伸缩杆、第三交叉面的第十一伸缩杆、第二交叉面的第七伸缩杆连接构成转动副。

第七顶点的第七左十字轴、第七中十字轴、第七右十字轴分别与第六交叉面的第二十四伸缩杆、第四交叉面的第十六伸缩杆、第三交叉面的第十二伸缩杆连接构成转动副。

第八顶点的第八左十字轴、第八中十字轴、第八右十字轴分别与第六交叉面的第二十一伸缩杆、第四交叉面的第十五伸缩杆、第五交叉面的第二十伸缩杆连接构成转动副。

由此完成可变形六面体滚动机构的连接。

第一伸缩杆设有外杆、内杆，一端开有第一固定孔，另一端设有第一叉形结构。

第二至第二十四伸缩杆结构与第一伸缩杆完全相同。

第一左上连接片中部下沉，一端开有左固定孔，另一端开有右固定孔，中部开有中心连接孔。

第二至第六左上连接片、第一至第六右上连接片、第一至第六左下连接片、第一至第六右下连接片结构与第一左上连接片完全相同。

第一三叉杆为三分叉结构，每一分叉均开有十字轴连接孔。

第二至第八三叉杆结构与第一三叉杆完全相同。

一种可变形六面体滚动机构可实现直行及转向功能。

直行步骤如下：

a1.第一至第二十四伸缩杆处于最短状态。

a2.第九伸缩杆、第十一伸缩杆、第十八伸缩杆、第十九伸缩杆同步伸长至最长。

a3.第九伸缩杆、第十一伸缩杆、第十八伸缩杆、第十九伸缩杆同步缩短至初始状态。

a4.第十伸缩杆、第十二伸缩杆、第十七伸缩杆、第二十伸缩杆同步伸长至最长。

a5.第十伸缩杆、第十二伸缩杆、第十七伸缩杆、第二十伸缩杆同步缩短至初始状态。

依次交替，完成机构沿第一顶点至第四顶点方向的直行运动。

转向运动步骤如下：

b1.第一至第二十四伸缩杆处于最短状态。

b2.第九伸缩杆、第十一伸缩杆、第十八伸缩杆、第十九伸缩杆同步伸长至最长；第五伸缩杆、第八伸缩杆、第十四伸缩杆、第十五伸缩杆同步伸长至中点。

b3.第九伸缩杆、第十一伸缩杆、第十八伸缩杆、第十九伸缩杆、第五伸缩杆、第八伸缩杆、第十四伸缩杆、第十五伸缩杆同步缩短至初始状态。

本发明的有益效果：本发明所述的可变形六面体滚动机构，驱动部件为二十四个伸缩杆，通过规划其中部分伸缩杆配合伸缩，改变机器人重心，使其在任意交叉面着地时均可实现前后左右四个方向的直行及转向功能；同时连接部位采用模块化设计，方便拆装、储存及运输，并可拼装成四面体等其他三线共顶点的结构。同时，该机构结构简单，成本低廉，易于制造和工程实现。

附图说明

图1可变形六面体滚动机构三维图

图2第一交叉面三维图

图3第一伸缩杆三维图

图4第一左上连接片三维图

图5第一顶点三维图

图6可变形六面体滚动机构直行运动图

图7可变形六面体滚动机构转向运动图

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

一种可变形六面体滚动机构，如图1所示，包括第一至第六交叉面a、b、c、d、e、f，第一至第八顶点g、h、i、j、k、l、m、n。

如图1所示，第一交叉面a包括：第一伸缩杆a1、第二伸缩杆a2、第一左上连接片a3、第一右上连接片a4、第一左下连接片a5、第一右下连接片a6、第三伸缩杆a7、第四伸缩杆a8；第一伸缩杆a1与第三伸缩杆a7通过第一右上连接片a4、第一右下连接片a6固定连接；第二伸缩杆a2与第四伸缩杆a8通过第一左上连接片a3、第一右上连接片a4固定连接；第一左上连接片a3与第一右上连接片a4、第一左下连接片a5与第一右下连接片a6通过连接轴构成转动连接，由此完成第一交叉面a的连接。

如图1所示，第二交叉面b包括：第五伸缩杆b1、第六伸缩杆b2、第二左上连接片b3、第二右上连接片b4、第二左下连接片b5、第二右下连接片b6、第七伸缩杆b7、第八伸缩杆b8；第五伸缩杆b1与第七伸缩杆b7通过第二右上连接片b4、第二右下连接片b6固定连接；第六伸缩杆b2与第八伸缩杆b8通过第二左上连接片b3、第二右上连接片b4固定连接；第二左上连接片b3与第二右上连接片b4、第二左下连接片b5与第二右下连接片b6通过连接轴构成转动连接，由此完成第二交叉面b的连接。

如图1所示，第三交叉面c包括：第九伸缩杆c1、第十伸缩杆c2、第三左上连接片c3、第三右上连接片c4、第三左下连接片c5、第三右下连接片c6、第十一伸缩杆c7、第十二伸缩杆c8；第九伸缩杆c1与第十一伸缩杆c7通过第三右上连接片c4、第三右下连接片c6固定连接；第十伸缩杆c2与第十二伸缩杆c8通过第三左上连接片c3、第三右上连接片c4固定连接；第三左上连接片c3与第三右上连接片c4、第三左下连接片c5与第三右下连接片c6通过连接轴构成转动连接，由此完成第三交叉面c的连接。

如图1所示，第四交叉面d包括：第十三伸缩杆d1、第十四伸缩杆d2、第四左上连接片d3、第四右上连接片d4、第四左下连接片d5、第四右下连接片d6、第十五伸缩杆d7、第十六伸缩杆d8；第十三伸缩杆d1与第十五伸缩杆d7通过第四右上连接片d4、第四右下连接片d6固定连接；第十四伸缩杆d2与第十六伸缩杆d8通过第四左上连接片d3、第四右上连接片d4固定连接；第四左上连接片d3与第四右上连接片d4、第四左下连接片d5与第四右下连接片d6通过连接轴构成转动连接，由此完成第四交叉面d的连接。

如图1所示，第五交叉面e包括：第十七伸缩杆e1、第十八伸缩杆e2、第五左上连接片e3、第二右上连接片e4、第五左下连接片e5、第五右下连接片e6、第十九伸缩杆e7、第二十伸缩杆e8；第十七伸缩杆e1与第十九伸缩杆e7通过第五右上连接片e4、第五右下连接片e6固定连接；第十八伸缩杆e2与第二十伸缩杆e8通过第五左上连接片e3、第五右上连接片e4固定连接；第五左上连接片e3与第五右上连接片e4、第五左下连接片e5与第五右下连接片e6通过连接轴构成转动连接，由此完成第五交叉面e的连接。

如图1所示，第六交叉面f包括：第二十一伸缩杆f1、第二十二伸缩杆f2、第六左上连接片f3、第六右上连接片f4、第六左下连接片f5、第六右下连接片f6、第二十三伸缩杆f7、第二十四伸缩杆f8；第二十一伸缩杆f1与第二十三伸缩杆f7通过第六右上连接片f4、第六右下连接片f6固定连接；第二十二伸缩杆f2与第二十四伸缩杆f8通过第六左上连接片f3、第六右上连接片f4固定连接；第六左上连接片f3与第六右上连接片f4、第六左下连接片f5与第六右下连接片f6通过连接轴构成转动连接，由此完成第六交叉面f的连接。

如图1所示，第一顶点g包括：第一三叉杆g1、第一左十字轴g2、第一中十字轴g3、第一右十字轴g4；第一三叉杆g1均布有三处连接口，分别与第一左十字轴g2、第一中十字轴g3、第一右十字轴g4连接构成转动副。

如图1所示，第二顶点h包括：第二三叉杆h1、第二左十字轴h2、第二中十字轴h3、第二右十字轴h4；第二三叉杆h1均布有三处连接口，分别与第二左十字轴h2、第二中十字轴h3、第二右十字轴h4连接构成转动副。

如图1所示，第三顶点i包括：第三三叉杆i1、第三左十字轴i2、第三中十字轴i3、第三右十字轴i4；第三三叉杆i1均布有三处连接口，分别与第三左十字轴i2、第三中十字轴i3、第三右十字轴i4连接构成转动副。

如图1所示，第四顶点j包括：第四三叉杆j1、第四左十字轴j2、第四中十字轴j3、第四右十字轴j4；第四三叉杆j1均布有三处连接口，分别与第四左十字轴j2、第四中十字轴j3、第四右十字轴j4连接构成转动副。

如图1所示，第五顶点k包括：第五三叉杆k1、第五左十字轴k2、第五中十字轴k3、第为五右十字轴k4；第五三叉杆k1均布有三处连接口，分别与第五左十字轴k2、第五中十字轴k3、第五右十字轴k4连接构成转动副。

如图1所示，第六顶点l包括：第六三叉杆l1、第六左十字轴l2、第六中十字轴l3、第六右十字轴l4；第六三叉杆l1均布有三处连接口，分别与第六左十字轴l2、第六中十字轴l3、第六右十字轴l4连接构成转动副。

如图1所示，第七顶点m包括：第七三叉杆m1、第七左十字轴m2、第七中十字轴m3、第七右十字轴m4；第七三叉杆m1均布有三处连接口，分别与第七左十字轴m2、第七中十字轴m3、第七右十字轴m4连接构成转动副。

如图1所示，第八顶点n包括：第八三叉杆n1、第八左十字轴n2、第八中十字轴n3、第八右十字轴n4；第八三叉杆n1均布有三处连接口，分别与第八左十字轴n2、第八中十字轴n3、第八右十字轴n4连接构成转动副。

如图1所示，第一顶点g的第一左十字轴g2、第一中十字轴g3、第一右十字轴g4分别与第二交叉面b的第六伸缩杆b2、第一交叉面a的第二伸缩杆a2、第五交叉面e的第十七伸缩杆e1连接构成转动副。

如图1所示，第二顶点h的第二左十字轴h2、第二中十字轴h3、第二右十字轴h4分别与第二交叉面b的第五伸缩杆b1、第三交叉面c的第十伸缩杆c2、第一交叉面a的第三伸缩杆a7连接构成转动副。

如图1所示，第三顶点i的第三左十字轴i2、第三中十字轴i3、第三右十字轴i4分别与第三交叉面c的第九伸缩杆c1、第四交叉面d的第十四伸缩杆d2、第一交叉面a的第四伸缩杆a8连接构成转动副；

如图1所示，第四顶点j的第四左十字轴j2、第四中十字轴j3、第四右十字轴j4分别与第四交叉面d的第十三伸缩杆d1、第五交叉面e的第十八伸缩杆e2、第一交叉面a的第一伸缩杆a1连接构成转动副。

如图1所示，第五顶点k的第五左十字轴k2、第五中十字轴k3、第五右十字轴k4分别与第六交叉面f的第二十二伸缩杆f2、第五交叉面e的第十九伸缩杆e7、第二交叉面b的第八伸缩杆b8连接构成转动副。

如图1所示，第六顶点l的第六左十字轴l2、第六中十字轴l3、第六右十字轴l4分别与第六交叉面f的第二十三伸缩杆f7、第三交叉面c的第十一伸缩杆c7、第二交叉面b的第七伸缩杆b7连接构成转动副。

如图1所示，第七顶点m的第七左十字轴m2、第七中十字轴m3、第七右十字轴m4分别与第六交叉面f的第二十四伸缩杆f8、第四交叉面d的第十六伸缩杆d8、第三交叉面c的第十二伸缩杆c8连接构成转动副。

如图1所示，第八顶点n的第八左十字轴n2、第八中十字轴n3、第八右十字轴n4分别与第六交叉面f的第二十一伸缩杆f1、第四交叉面d的第十五伸缩杆d7、第五交叉面e的第二十伸缩杆e8连接构成转动副。

由此完成可变形六面体滚动机构的连接。

如图3所示，第一伸缩杆a1设有外杆a1b、内杆a1c，一端开有第一固定孔a1a，另一端设有第一叉形结构a1d。

第二至第二十四伸缩杆a2、a7、a8、b1、b2、b7、b8、c1、c2、c7、c8、d1、d2、d7、d8、e1、e2、e7、e8、f1、f2、f7、f8结构与第一伸缩杆a1完全相同。

如图4所示，第一左上连接片a3中部下沉，一端开有左固定孔a3a，另一端开有右固定孔a3c，中部开有中心连接孔a3b。

所述第二至第六左上连接片b3、c3、d3、e3、f3、第一至第六右上连接片a4、b4、c4、d4、e4、f4、第一至第六左下连接片a5、b5、c5、d5、e5、f5、第一至第六右下连接片a6、b6、c6、d6、e6、f6结构与第一左上连接片a3完全相同。

如图5所示，第一三叉杆g1为三分叉结构，每一分叉均开有十字轴连接孔。

第二至第八三叉杆h1、i1、j1、k1、l1、m1、n1结构与第一三叉杆g1完全相同。

一种可变形六面体滚动机构可实现直行及转向功能；

如图6所示，直行步骤如下：

a1.第一至第二十四伸缩杆a1、a2、a7、a8、b1、b2、b7、b8、c1、c2、c7、c8、d1、d2、d7、d8、e1、e2、e7、e8、f1、f2、f7、f8处于最短状态。

a2.第九伸缩杆c1、第十一伸缩杆c7、第十八伸缩杆e2、第十九伸缩杆e7同步伸长至最长。

a3.第九伸缩杆c1、第十一伸缩杆c7、第十八伸缩杆e2、第十九伸缩杆e7同步缩短至初始状态。

a4.第十伸缩杆c2、第十二伸缩杆c8、第十七伸缩杆e1、第二十伸缩杆e8同步伸长至最长。

a5.第十伸缩杆c2、第十二伸缩杆c8、第十七伸缩杆e1、第二十伸缩杆e8同步缩短至初始状态。

依次交替，完成机构沿第一顶点g至第四顶点j方向的直行运动；

如图7所示，转向运动步骤如下：

b1.第一至第二十四伸缩杆a1、a2、a7、a8、b1、b2、b7、b8、c1、c2、c7、c8、d1、d2、d7、d8、e1、e2、e7、e8、f1、f2、f7、f8处于最短状态。

b2.第九伸缩杆c1、第十一伸缩杆c7、第十八伸缩杆e2、第十九伸缩杆e7同步伸长至最长；第五伸缩杆b1、第八伸缩杆b8、第十四伸缩杆d2、第十五伸缩杆d7同步伸长至中点。

b3.第九伸缩杆c1、第十一伸缩杆c7、第十八伸缩杆e2、第十九伸缩杆e7、第五伸缩杆b1、第八伸缩杆b8、第十四伸缩杆d2、第十五伸缩杆d7同步缩短至初始状态。