专利名称：一种可重构变胞式多面体机器人机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及变胞机构设计领域，特别是一种可重构变胞式多面体机器人机构。
背景技术：
自上世纪八十年代末以来，可重构机器人研究得到迅速发展，成为近年来机器人技术研究普遍关注的热点之一。可重构机器人是一种能根据任务需要和环境变化，重新组合构型的机器人，在制造业、航空航天、极限环境作业、食品药品包装业等方面具有广泛的应用环境。变胞机构也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。变胞机构的提出给传统的机构学带来了生机与活力，它改变了传统机构学概念和机构设计方法。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，还可使其拓扑结 构发生改变并导致变自由度，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。将可重构技术及变胞机构结合生成可重构变胞式机器人，既具有可重构机构的自重构性，又具有变胞机构的变拓扑性，将会更大程度的满足各种工程上的需求，促进生产和科学技术的发展与进步。然而，目前供工程应用的可重构变胞式机器人机构的创新设计发明仍旧很少，特别是未见有关可重构变胞式多面体机器人机构的创新设计的发明专利。机构是机器及机器人的骨架和执行器，设计一种可重构变胞式多面体机器人机构，可应用于工业机器人、工程结构组建、制造业、航空航天各个领域，在满足人们多样化需求的同时，提高生产的速度，促进社会的进步。
发明内容本发明的目的是提供一种可重构变胞式多面体机器人机构，该机构既能实现多面体型机构不同构型自由地重构，又可实现平面拓扑与多面体拓扑间转变，可应用于工业机器人、工程结构组建、制造业、航空航天等各个领域。本发明通过以下技术方案达到上述目的一种可重构变胞式多面体机器人机构，包括可重构底盘机构、多面体封闭三角形机构、连杆部件和多面体侧杆系。所述可重构底盘机构由底座、第一导轨、第二导轨、第三导轨、第四导轨、第五导轨、第一导杆、第二导杆、第三导杆、第四导杆、第五导杆、第六导杆、第七导杆、第八导杆、第一定位滑块、第二定位滑块、第三定位滑块、第四定位滑块、第五定位滑块、第六定位滑块、第一底盘铰链、第二底盘铰链、第三底盘铰链、第四底盘铰链、第五底盘铰链、第六底盘铰链和转动中心轴组成。所述底座为平面且水平放置；所述转动中心轴垂直固定在底座中心上，第一导轨、第二导轨、第三导轨和第四导轨一端与转动中心轴铰接，另一端自由，第一导轨、第二导轨、第三导轨和第四导轨可绕转动中心轴转动；所述第五导轨中间部分固定在转动中心轴上，第五导轨轴线方向与转动中心轴轴线方向垂直；所述第一定位滑块置于第一导轨导槽内，可沿导槽滑动；所述第二定位滑块置于第二导轨导槽内，可沿导槽滑动；所述第三定位滑块置于第三导轨导槽内，可沿导槽滑动；所述第四定位滑块置于第四导轨导槽内，可沿导槽滑动；所述第五定位滑块和第六定位滑块分别套在第五导轨的两端，可沿导轨滑动；所述第一导杆和第二导杆一端垂直交叉放置于第一定位滑块内，另一端分别与第五定位滑块和第六定位滑块铰连，第一定位滑块可沿第一导杆和第二导杆任意滑动，且能保持第一导杆和第二导杆垂直；所述第三导杆和第四导杆一端垂直交叉放置于第二定位滑块内，另一端分别与第六定位滑块和第五定位滑块铰连，第二定位滑块可沿第三导杆和第四导杆任意滑动，且能保持第三导杆和第四导杆垂直；所述第五导杆和第六导杆一端垂直交叉放置于第三定位滑块内，另一端分别与第六定位滑块和第五定位滑块铰连，第三定位滑块可沿第五导杆和第六导杆任意滑动，且能保持第五导杆和第六导杆垂直；所述第七导杆和第八导杆一端垂直交叉放置于第四定位滑块内，另一端分别与第六定位滑块和第五定位滑块铰连，第四定位滑块可沿第七导杆和第八导杆任意滑动，且能保持第七导杆和第八导杆垂直；所述第一底盘铰链、第二底盘铰链、第三底盘铰链、第四底盘铰链、第五底盘铰链和 第六底盘铰链分别固定在第五定位滑块、第一定位滑块、第二定位滑块、第六定位滑块、第四定位滑块和第三定位滑块上面，且第一底盘铰链、第二底盘铰链、第三底盘铰链、第四底盘铰链、第五底盘铰链和第六底盘铰链中心在同一平面内。所述多面体封闭三角形机构由第一多面体封闭三角形机构、第二多面体封闭三角形机构、第三多面体封闭三角形机构、第四多面体封闭三角形机构、第五多面体封闭三角形机构和第六多面体封闭三角形机构组成。所述第一多面体封闭三角形机构由第一三角形机构第一边杆、第一三角形机构第二边杆和第一三角形机构第三边杆组成，第一三角形机构第一边杆一端通过第一铰链与第一三角形机构第三边杆一端连接，第一三角形机构第一边杆另端通过第二铰链与第一三角形机构第二边杆一端连接，第一三角形机构第二边杆另一端和第一三角形机构第三边杆另一端通过第三铰链连接；所述第二多面体封闭三角形机构由第二三角形机构第一边杆、第二三角形机构第二边杆和第二三角形机构第三边杆组成，第二三角形机构第一边杆一端通过第四铰链与第二三角形机构第三边杆一端连接，第二三角形机构第一边杆另端通过第五铰链与第二三角形机构第二边杆一端连接，第二三角形机构第二边杆另一端和第二三角形机构第三边杆另一端通过第六铰链连接；所述第三多面体封闭三角形机构由第三三角形机构第一边杆、第三三角形机构第二边杆和第三三角形机构第三边杆组成，第三三角形机构第一边杆一端通过第七铰链与第三三角形机构第三边杆一端连接，第三三角形机构第一边杆另端通过第八铰链与第三三角形机构第二边杆一端连接，第三三角形机构第二边杆另一端和第三三角形机构第三边杆另一端通过第九铰链连接；所述第四多面体封闭三角形机构由第四三角形机构第一边杆、第四三角形机构第二边杆和第四三角形机构第三边杆组成，第四三角形机构第一边杆一端通过第十铰链与第四三角形机构第三边杆一端连接，第四三角形机构第一边杆另端通过第i^一铰链与第四三角形机构第二边杆一端连接，第四三角形机构第二边杆另一端和第四三角形机构第三边杆另一端通过第十二铰链连接；所述第五多面体封闭三角形机构由第五三角形机构第一边杆、第五三角形机构第二边杆和第五三角形机构第三边杆组成，第五三角形机构第一边杆一端通过第十三铰链与第五三角形机构第三边杆一端连接，第五三角形机构第一边杆另端通过第十四铰链与第五三角形机构第二边杆一端连接，第五三角形机构第二边杆另一端和第五三角形机构第三边杆另一端通过第十五铰链连接；所述第六多面体封闭三角形机构由第六三角形机构第一边杆、第六三角形机构第二边杆和第六三角形机构第三边杆组成，第六三角形机构第一边杆一端通过第十六铰链与第六三角形机构第三边杆一端连接，第六三角形机构第一边杆另端通过第十七铰链与第六三角形机构第二边杆一端连接，第六三角形机构第二边杆另一端和第六三角形机构第三边杆另一端通过第十八铰链连接。所述连杆部件由第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆和第六连杆组成。所述第一连杆一端连接在第二铰链上，另一端连接在第四铰链上；所述第二连杆一端连接在第五铰链上，另一端连接在第七铰链上；所述第三连杆一端连接在第八铰链上，另一端连接在第十铰链上；所述第四连杆一端连接在第十一铰链上，另一端连接在第十三铰链上；所述第五连杆一端连接在第十四铰链上，另一端连接在第十六铰链上；所述第六连杆一端连接在第十七铰链上，另一端连接在第一铰链上。 所述多面体封闭三角形机构和连杆部件的所有杆件均为可伸缩杆。所述第一三角形机构第一边杆、第一三角形机构第二边杆、第二三角形机构第一边杆、第二三角形机构第二边杆、第三三角形机构第一边杆、第三三角形机构第二边杆、第四三角形机构第一边杆、第四三角形机构第二边杆、第五三角形机构第一边杆、第五三角形机构第二边杆、第六三角形机构第一边杆、第六三角形机构第二边杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆和第六连杆两端铰链型心间的距离相等，并且等于第一底盘铰链、第二底盘铰链、第三底盘铰链、第四底盘铰链、第五底盘铰链和第六底盘铰链型心到所述转动中心轴轴线之间的距离；所述第一三角形机构第三边杆长度等于第二底盘铰链型心与第三底盘铰链型心间的距离，所述第二三角形机构第三边杆长度等于第三底盘铰链型心与第四底盘铰链型心间的距离，所述第三三角形机构第三边杆长度等于第四底盘铰链型心与第五底盘铰链型心间的距离，所述第四三角形机构第三边杆长度等于第五底盘铰链型心与第六底盘铰链型心间的距离，所述第五三角形机构第三边杆长度等于第六底盘铰链型心与第一底盘铰链型心间的距离，所述第六三角形机构第三边杆长度等于第一底盘铰链型心与第二底盘铰链型心间的距离。所述多面体侧杆系由第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆和第六侧杆组成。所述第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆和第六侧杆的尺寸相同。所述第一侧杆一端连接在第一铰链上，另一端连接在第二底盘铰链上；所述第二侧杆一端连接在第四铰链上，另一端连接在第三底盘铰链上；所述第三侧杆一端连接在第七铰链上，另一端连接在第四底盘铰链上；所述第四侧杆一端连接在第十铰链上，另一端连接在第五底盘铰链上；所述第五侧杆一端连接在第十三铰链上，另一端连接在第六底盘铰链上；所述第六侧杆一端连接在第十六铰链上，另一端连接在第一底盘铰链上。所述一种可重构变胞式多面体机器人机构在重构工作时，所述可重构底盘机构的第一导轨、第二导轨、第三导轨和第四导轨可绕转动中心轴转动，所述第一定位滑块、第二定位滑块、第三定位滑块、第四定位滑块、第五定位滑块和第六定位滑块可分别沿第一导轨、第二导轨、第三导轨、第四导轨、第五导轨一端和第五导轨另一端任意滑动，并能保证第一定位滑块、第二定位滑块、第三定位滑块、第四定位滑块、第五定位滑块和第六定位滑块型心共圆，六个定位滑块位置的变化，使第一底盘铰链、第二底盘铰链、第三底盘铰链、第四底盘铰链、第五底盘铰链和第六底盘铰链型心间连线所形成的多边形尺寸和形状任意变化，形成不同多边形构型；所述一种可重构变胞式多面体机器人机构在变胞工作时，所述多面体侧杆系的第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆和第六侧杆分别绕第二底盘铰链、第三底盘铰链、第四底盘铰链、第五底盘铰链、第六底盘铰链和第一底盘铰链转动，转动到第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆和第六侧杆轴线与所述底座水平面垂直位置，此时第三铰链和第四铰链重合，第六铰链和第七铰链重合，第九铰链和第十铰链重合，第十二铰链和第十三铰链重合，第十五铰链和第十六铰链重合，第十八铰链和第一铰链重合；所述一种可重构变胞式多面体机器人机构继续变胞工作时，所述多面体封闭三角形机构的第一多面体封闭三角形机构、第二多面体封闭三角形机构、第三多面体封闭三角形机构、第四多面体封闭三角形机构、第五多面体封闭三角形机构和第六多面体封闭三角形机构分别绕第一三角形机构第三边杆、第二三角形机构第三边杆、第三三角形机构第三边杆、第四三角形机构第三边杆、第五三角形机构第三边杆和第六三角形机构第三 边杆转动，转动到第二铰链、第五铰链、第八铰链、第十一铰链、第十四铰链和第十七铰链重合，形成空间多面体构型，实现机器人机构平面到空间转变；所述一种可重构变胞式多面体机器人机构在重构和变胞同时工作时，所述一种可重构变胞式多面体机器人机构生成不同尺寸与不同形状的多面体结构，以满足该机器人机构在工程应用中的不同任务和不同场合需求。本发明的突出优点在于I、所述一种可重构变胞式多面体机器人机构在工作时，可重构底盘机构上的导轨可绕转动中心轴任意转动，六个定位滑块可沿其导轨任意滑动，并能保证六个定位滑块共圆，从而使定位滑块上的六个底盘铰链共圆，六个底盘铰链位置的变化，使多面体机器人机构生成不同尺寸与不同形状的多面体构型，实现机器人机构的可重构性，满足该机器人机构在工程应用中的不同任务和不同场合需求。2、所述一种可重构变胞式多面体机器人机构能够使机构在平面构型与空间多面体构型间转变，使其拓扑结构发生改变，具有较强的可展性。3、所述一种可重构变胞式多面体机器人机构的多面体封闭三角形机构和连杆部件的所有杆件均为可伸缩杆，机器人在实现自重构时，可根据不同的构型变化，使相应杆件伸缩相应长度，达到多面体机器人机构多样性变化的目的。
图I为本发明所述的可重构底盘机构结构示意图。图2为本发明所述的一种可重构变胞式多面体机器人机构为平面构态时的俯视结构示意图。图3为本发明所述的可重构底盘机构重构时第一种工作状态俯视结构示意图。图4为本发明所述的可重构底盘机构重构时第二种工作状态俯视结构示意图。图5为本发明所述的可重构底盘机构重构时第三种工作状态俯视结构示意图。图6为本发明所述的可重构底盘机构重构时第四种工作状态俯视结构示意图。图7为本发明所述的可重构底盘机构重构时第五种工作状态俯视结构示意图。图8为本发明所述的一种可重构变胞式多面体机器人机构变胞时的第一种工作状态示意图。图9为本发明所述的一种可重构变胞式多面体机器人机构变胞时的第二种工作状态示意图。图10为本发明所述的一种可重构变胞式多面体机器人机构变胞时的第三种工作状态示意图。图11为本发明所述的一种可重构变胞式多面体机器人机构重构时的第一种结构状态示意图。图12为本发明所述的一种可重构变胞式多面体机器人机构重构时的第二种结构状态示意图。图13为本发明所述的一种可重构变胞式多面体机器人机构重构时的第三种结构状态示意图。·图14为本发明所述的一种可重构变胞式多面体机器人机构重构时的第四种结构状态示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，所述实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。对照图I和2，所述一种可重构变胞式多面体机器人机构，包括可重构底盘机构、多面体封闭三角形机构、连杆部件和多面体侧杆系。所述可重构底盘机构由底座1-1、第一导轨1-2、第二导轨1-3、第三导轨1_4、第四导轨1-5、第五导轨1_6、第一导杆1-7、第二导杆1_8、第三导杆1-9、第四导杆1_10、第五导杆1-11、第六导杆1-12、第七导杆1-13、第八导杆1-14、第一定位滑块1_15、第二定位滑块1-16、第三定位滑块1-17、第四定位滑块1-18、第五定位滑块1-19、第六定位滑块1_20、第一底盘铰链1-21、第二底盘铰链1-22、第三底盘铰链1-23、第四底盘铰链1_24、第五底盘铰链1-25、第六底盘铰链1-26和转动中心轴1-27组成。所述底座1_1为平面且水平放置；所述转动中心轴1-27垂直固定在底座1-1中心上，第一导轨1-2、第二导轨1-3、第三导轨1-4和第四导轨1-5 —端与转动中心轴1-27铰接,另一端自由,第一导轨1-2、第二导轨1-3、第三导轨1-4和第四导轨1-5可绕转动中心轴1-27转动；所述第五导轨1-6中间部分固定在转动中心轴1-27上，第五导轨1-6轴线方向与转动中心轴1-27轴线方向垂直；所述第一定位滑块1-15置于第一导轨1-2导槽内，可沿导槽滑动；所述第二定位滑块1-16置于第二导轨1-3导槽内，可沿导槽滑动；所述第三定位滑块1-17置于第三导轨1-4导槽内，可沿导槽滑动；所述第四定位滑块1-18置于第四导轨1-5导槽内，可沿导槽滑动；所述第五定位滑块1-19和第六定位滑块1-20分别套在第五导轨1-6的两端，可沿导轨滑动；所述第一导杆1-7和第二导杆1-8 —端垂直交叉放置于第一定位滑块1-15内，另一端分别与第五定位滑块1-19和第六定位滑块1-20铰连,第一定位滑块1-15可沿第一导杆1-7和第二导杆1_8任意滑动，且能保持第一导杆1-7和第二导杆1-8垂直；所述第三导杆1-9和第四导杆1-10一端垂直交叉放置于第二定位滑块1-16内，另一端分别与第六定位滑块1-20和第五定位滑块1-19铰连，第二定位滑块1-16可沿第三导杆1-9和第四导杆1-10任意滑动，且能保持第三导杆1-9和第四导杆1-10垂直；所述第五导杆1-11和第六导杆1-12 —端垂直交叉放置于第三定位滑块1-17内，另一端分别与第六定位滑块1-20和第五定位滑块1-19铰连，第三定位滑块1-17可沿第五导杆1-11和第六导杆1-12任意滑动，且能保持第五导杆
1-11和第六导杆1-12垂直；所述第七导杆1-13和第八导杆1-14 一端垂直交叉放置于第四定位滑块1-18内，另一端分别与第六定位滑块1-20和第五定位滑块1-19铰连，第四定位滑块1-18可沿第七导杆1-13和第八导杆1-14任意滑动，且能保持第七导杆1-13和第八导杆1-14垂直；所述第一底盘铰链1-21、第二底盘铰链1-22、第三底盘铰链1-23、第四底盘铰链1-24、第五底盘铰链1-25和第六底盘铰链1-26分别固定在第五定位滑块1_19、第一定位滑块1-15、第二定位滑块1-16、第六定位滑块1-20、第四定位滑块1-18和第三定位滑块1-17上面，且第一底盘铰链1-21、第二底盘铰链1-22、第三底盘铰链1-23、第四底盘铰链1-24、第五底盘铰链1-25和第六底盘铰链1-26中心在同一平面内。所述多面体封闭三角形机构由第一多面体封闭三角形机构3-1、第二多面体封闭三角形机构3-2、第三多面体封闭三角形机构3-3、第四多面体封闭三角形机构3-4、第五多 面体封闭三角形机构3-5和第六多面体封闭三角形机构3-6组成。所述第一多面体封闭三角形机构3-1由第一三角形机构第一边杆3-1-1、第一三角形机构第二边杆3-1-2和第一三角形机构第三边杆3-1-3组成，第一三角形机构第一边杆3-1-1 —端通过第一铰链5-1与第一三角形机构第三边杆3-1-3 —端连接，第一三角形机构第一边杆3-1-1另端通过第二铰链5-2与第一三角形机构第二边杆3-1-2 —端连接，第一三角形机构第二边杆3-1-2另一端和第一三角形机构第三边杆3-1-3另一端通过第三铰链5-3连接；所述第二多面体封闭三角形机构3-2由第二三角形机构第一边杆3-2-1、第二三角形机构第二边杆3-2-2和第二三角形机构第三边杆3-2-3组成，第二三角形机构第一边杆3-2-1 —端通过第四铰链5-4与第二三角形机构第三边杆3-2-3 —端连接，第二三角形机构第一边杆3-2-1另端通过第五铰链5-5与第二三角形机构第二边杆3-2-2 —端连接，第二三角形机构第二边杆3-2-2另一端和第二三角形机构第三边杆3-2-3另一端通过第六铰链5-6连接；所述第三多面体封闭三角形机构3-3由第三三角形机构第一边杆3-3-1、第三三角形机构第二边杆3-3-2和第三三角形机构第三边杆3-3-3组成，第三三角形机构第一边杆3-3-1 —端通过第七铰链与第三三角形机构第三边杆3-3-3 —端连接，第三三角形机构第一边杆3-3-1另端通过第八铰链5-8与第三三角形机构第二边杆3-3-2 —端连接，第三三角形机构第二边杆3-3-2另一端和第三三角形机构第三边杆3-3-3另一端通过第九铰链5-9连接；所述第四多面体封闭三角形机构3-4由第四三角形机构第一边杆3-4-1、第四三角形机构第二边杆3-4-2和第四三角形机构第三边杆3-4-3组成，第四三角形机构第一边杆3-4-1 —端通过第十铰链5-10与第四三角形机构第三边杆3-4-3 —端连接，第四三角形机构第一边杆3-4-1另端通过第i^一铰链5-11与第四三角形机构第二边杆3-4-2 —端连接，第四三角形机构第二边杆3-4-2另一端和第四三角形机构第三边杆3-4-3另一端通过第十二铰链连接；所述第五多面体封闭三角形机构3-5由第五三角形机构第一边杆3-5-1、第五三角形机构第二边杆3-5-2和第五三角形机构第三边杆3-5-3组成，第五三角形机构第一边杆3-5-1 —端通过第十三铰链5-13与第五三角形机构第三边杆3-5-3 —端连接，第五三角形机构第一边杆3-5-1另端通过第十四铰链5-14与第五三角形机构第二边杆3-5-2 —端连接，第五三角形机构第二边杆3-5-2另一端和第五三角形机构第三边杆3-5-3另一端通过第十五铰链5-15连接；所述第六多面体封闭三角形机构3-6由第六三角形机构第一边杆3-6-1、第六三角形机构第二边杆3-6-2和第六三角形机构第三边杆3-6-3组成，第六三角形机构第一边杆3-6-1 一端通过第十六铰链5-16与第六三角形机构第三边杆3-6-3 —端连接,第六三角形机构第一边杆3-6-1另端通过第十七铰链5-17与第六三角形机构第二边杆3-6-2 —端连接，第六三角形机构第二边杆3-6-2另一端和第六三角形机构第三边杆3-6-3另一端通过第十八铰链5-18连接。所述连杆部件由第一连杆4-1、第二连杆4-2、第三连杆4-3、第四连杆4_4、第五连杆4-5和第六连杆4-6组成。所述第一连杆4-1 一端连接在第二铰链5-2上,另一端连接在第四铰链5-4上；所述第二连杆4-2 —端连接在第五铰链5-5上，另一端连接在第七铰链5-7上；所述第三连杆4-3 —端连接在第八铰链5-8上，另一端连接在第十铰链5-10上；所述第四连杆4-4 一端连接在第十一铰链5-11上，另一端连接在第十三铰链5-13上；所述第五连杆4-5 —端连接在第十四铰链5-14上，另一端连接在第十六铰链5-16上；所述第六连杆4-6 —端连接在第十七铰链5-17上，另一端连接在第一铰链5-1上。所述多面体封闭三角形机构和连杆部件的所有杆件均为可伸缩杆。所述第一三角·形机构第一边杆3-1-1、第一三角形机构第二边杆3-1-2、第二三角形机构第一边杆3-2-1、第二三角形机构第二边杆3-2-2、第三三角形机构第一边杆3-3-1、第三三角形机构第二边杆3-3-2、第四三角形机构第一边杆3-4-1、第四三角形机构第二边杆3-4-2、第五三角形机构第一边杆3-5-1、第五三角形机构第二边杆3-5-2、第六三角形机构第一边杆3-6-1、第六三角形机构第二边杆3-6-2、第一连杆4-1、第二连杆4-2、第三连杆4-3、第四连杆4_4、第五连杆4-5和第六连杆4-6两端铰链型心间的距离相等，并且等于第一底盘铰链1-21、第二底盘铰链1-22、第三底盘铰链1-23、第四底盘铰链1-24、第五底盘铰链1_25和第六底盘铰链1-26型心到所述转动中心轴1-27轴线之间的距离；所述第一三角形机构第三边杆3-1-3长度等于第二底盘铰链1-22型心与第三底盘铰链1-23型心间的距离，所述第二三角形机构第三边杆3-2-3长度等于第三底盘铰链1-23型心与第四底盘铰链1-24型心间的距离，所述第三三角形机构第三边杆3-3-3长度等于第四底盘铰链1-24型心与第五底盘铰链1-25型心间的距离，所述第四三角形机构第三边杆3-4-3长度等于第五底盘铰链1-25型心与第六底盘铰链1-26型心间的距离，所述第五三角形机构第三边杆3-5-3长度等于第六底盘铰链1-26型心与第一底盘铰链1-21型心间的距离，所述第六三角形机构第三边杆3-6-3长度等于第一底盘铰链1-21型心与第二底盘铰链1-22型心间的距离。所述多面体侧杆系由第一侧杆2-1、第二侧杆2-2、第三侧杆2-3、第四侧杆2-4、第五侧杆2-5和第六侧杆2-6组成。所述第一侧杆2-1、第二侧杆2-2、第三侧杆2_3、第四侧杆2-4、第五侧杆2-5和第六侧杆2-6的尺寸相同。所述第一侧杆2-1 —端连接在第一铰链5-1上，另一端连接在第二底盘铰链1-22上；所述第二侧杆2-2 —端连接在第四铰链5-4上，另一端连接在第三底盘铰链1-23上；所述第三侧杆2-3 —端连接在第七铰链5-7上，另一端连接在第四底盘铰链1-24上；所述第四侧杆2-4 —端连接在第十铰链5-10上，另一端连接在第五底盘铰链1-25上；所述第五侧杆2-5 —端连接在第十三铰链5-13上，另一端连接在第六底盘铰链1-26上；所述第六侧杆2-6 —端连接在第十六铰链5-16上，另一端连接在第一底盘铰链1-21上。所述一种可重构变胞式多面体机器人机构在重构工作时，所述可重构底盘机构的第一导轨1-2、第二导轨1-3、第三导轨1-4和第四导轨1-5可绕转动中心轴1-27转动,所述第一定位滑块1-15、第二定位滑块1-16、第三定位滑块1-17、第四定位滑块1-18、第五定位滑块1-19和第六定位滑块1-20可分别沿第一导轨1-2、第二导轨1-3、第三导轨1_4、第四导轨1-5、第五导轨1-6 —端和第五导轨1-6另一端任意滑动,并能保证第一定位滑块1-15、第二定位滑块1-16、第三定位滑块1-17、第四定位滑块1-18、第五定位滑块1_19和第六定位滑块1-20型心共圆,六个定位滑块位置的变化,使第一底盘铰链1-21、第二底盘铰链1-22、第三底盘铰链1-23、第四底盘铰链1-24、第五底盘铰链1_25和第六底盘铰链
1-26型心间连线所形成的多边形尺寸和形状任意变化，形成不同多边形构型；所述一种可重构变胞式多面体机器人机构在变胞工作时，所述多面体侧杆系的第一侧杆2-1、第二侧杆
2-2、第三侧杆2-3、第四侧杆2-4、第五侧杆2-5和第六侧杆2_6分别绕第二底盘铰链1_22、第三底盘铰链1-23、第四底盘铰链1-24、第五底盘铰链1-25、第六底盘铰链1_26和第一底盘铰链1-21转动，转动到第一侧杆2-1、第二侧杆2-2、第三侧杆2-3、第四侧杆2_4、第 五侧杆2-5和第六侧杆2-6轴线与所述底座1-1水平表面垂直位置，此时第三铰链5-3和第四铰链5-4重合，第六铰链5-6和第七铰链5-7重合，第九铰链5-9和第十铰链5_10重合，第十二铰链5-12和第十三铰链5-13重合，第十五铰链5-15和第十六铰链5_16重合，第十八铰链5-18和第一铰链5-1重合；所述一种可重构变胞式多面体机器人机构继续变胞工作时，所述多面体封闭三角形机构的第一多面体封闭三角形机构3-1、第二多面体封闭三角形机构3-2、第三多面体封闭三角形机构3-3、第四多面体封闭三角形机构3-4、第五多面体封闭三角形机构3-5和第六多面体封闭三角形机构3-6分别绕第一三角形机构第三边杆
3-1-3、第二二角形机构第二边杆3-2-3、第二二角形机构第二边杆3-3-3、第四二角形机构第三边杆3-4-3、第五三角形机构第三边杆3-5-3和第六三角形机构第三边杆3-6-3转动，转动到第二铰链5-2、第五铰链5-5、第八铰链5-8、第i^一铰链5-11、第十四铰链5_14和第十七铰链5-17重合，形成空间多面体构型，实现机器人机构平面到空间转变；所述一种可重构变胞式多面体机器人机构在重构和变胞同时工作时，所述一种可重构变胞式多面体机器人机构生成不同尺寸与不同形状的多面体结构，实现多面体机构重构，以满足该机器人机构在工程应用中的不同任务和不同场合需求。
权利要求1.一种可重构变胞式多面体机器人机构，包括可重构底盘机构、多面体封闭三角形机构、连杆部件和多面体侧杆系，其特征是 所述可重构底盘机构由底座、第一导轨、第二导轨、第三导轨、第四导轨、第五导轨、第一导杆、第二导杆、第三导杆、第四导杆、第五导杆、第六导杆、第七导杆、第八导杆、第一定位滑块、第二定位滑块、第三定位滑块、第四定位滑块、第五定位滑块、第六定位滑块、第一底盘铰链、第二底盘铰链、第三底盘铰链、第四底盘铰链、第五底盘铰链、第六底盘铰链和转动中心轴组成，所述底座为平面且水平放置；所述转动中心轴垂直固定在底座中心上，第一导轨、第二导轨、第三导轨和第四导轨一端与转动中心轴铰接，另一端自由，第一导轨、第二导轨、第三导轨和第四导轨可绕转动中心轴转动；所述第五导轨中间部分固定在转动中心轴上，第五导轨轴线方向与转动中心轴轴线方向垂直；所述第一定位滑块置于第一导轨导槽内，可沿导槽滑动；所述第二定位滑块置于第二导轨导槽内，可沿导槽滑动；所述第三定位滑块置于第三导轨导槽内，可沿导槽滑动；所述第四定位滑块置于第四导轨导槽内，可沿导槽滑动；所述第五定位滑块和第六定位滑块分别套在第五导轨的两端，可沿导轨滑动；所述第一导杆和第二导杆一端垂直交叉放置于第一定位滑块内，另一端分别与第五定位滑块和第六定位滑块铰连，第一定位滑块可沿第一导杆和第二导杆任意滑动，且能保持第一导杆和第二导杆垂直；所述第三导杆和第四导杆一端垂直交叉放置于第二定位滑块内，另一端分别与第六定位滑块和第五定位滑块铰连，第二定位滑块可沿第三导杆和第四导杆任意滑动，且能保持第三导杆和第四导杆垂直；所述第五导杆和第六导杆一端垂直交叉放置于第三定位滑块内，另一端分别与第六定位滑块和第五定位滑块铰连，第三定位滑块可沿第五导杆和第六导杆任意滑动，且能保持第五导杆和第六导杆垂直；所述第七导杆和第八导杆一端垂直交叉放置于第四定位滑块内，另一端分别与第六定位滑块和第五定位滑块铰连，第四定位滑块可沿第七导杆和第八导杆任意滑动，且能保持第七导杆和第八导杆垂直；所述第一底盘铰链、第二底盘铰链、第三底盘铰链、第四底盘铰链、第五底盘铰链和第六底盘铰链分别固定在第五定位滑块、第一定位滑块、第二定位滑块、第六定位滑块、第四定位滑块和第三定位滑块上面，且第一底盘铰链、第二底盘铰链、第三底盘铰链、第四底盘铰链、第五底盘铰链和第六底盘铰链中心在同一平面内； 所述多面体封闭三角形机构由第一多面体封闭三角形机构、第二多面体封闭三角形机构、第三多面体封闭三角形机构、第四多面体封闭三角形机构、第五多面体封闭三角形机构和第六多面体封闭三角形机构组成，所述第一多面体封闭三角形机构由第一三角形机构第一边杆、第一三角形机构第二边杆和第一三角形机构第三边杆组成，第一三角形机构第一边杆一端通过第一铰链与第一三角形机构第三边杆一端连接，第一三角形机构第一边杆另端通过第二铰链与第一三角形机构第二边杆一端连接，第一三角形机构第二边杆另一端和第一三角形机构第三边杆另一端通过第三铰链连接；所述第二多面体封闭三角形机构由第二三角形机构第一边杆、第二三角形机构第二边杆和第二三角形机构第三边杆组成，第二三角形机构第一边杆一端通过第四铰链与第二三角形机构第三边杆一端连接，第二三角形机构第一边杆另端通过第五铰链与第二三角形机构第二边杆一端连接，第二三角形机构第二边杆另一端和第二三角形机构第三边杆另一端通过第六铰链连接；所述第三多面体封闭三角形机构由第三三角形机构第一边杆、第三三角形机构第二边杆和第三三角形机构第三边杆组成，第三三角形机构第一边杆一端通过第七铰链与第三三角形机构第三边杆一端连接，第三三角形机构第一边杆另端通过第八铰链与第三三角形机构第二边杆一端连接，第三三角形机构第二边杆另一端和第三三角形机构第三边杆另一端通过第九铰链连接；所述第四多面体封闭三角形机构由第四三角形机构第一边杆、第四三角形机构第二边杆和第四三角形机构第三边杆组成，第四三角形机构第一边杆一端通过第十铰链与第四三角形机构第三边杆一端连接，第四三角形机构第一边杆另端通过第i^一铰链与第四三角形机构第二边杆一端连接，第四三角形机构第二边杆另一端和第四三角形机构第三边杆另一端通过第十二铰链连接；所述第五多面体封闭三角形机构由第五三角形机构第一边杆、第五三角形机构第二边杆和第五三角形机构第三边杆组成，第五三角形机构第一边杆一端通过第十三铰链与第五三角形机构第三边杆一端连接，第五三角形机构第一边杆另端通过第十四铰链与第五三角形机构第二边杆一端连接，第五三角形机构第二边杆另一端和第五三角形机构第三边杆另一端通过第十五铰链连接；所述第六多面体封闭三角形机构由第六三角形机构第一边杆、第六三角形机构第二边杆和第六三角形机构第三边杆组成，第六三角形机构第一边杆一端通过第十六铰链与第六三角形机构第三边杆一端连接，第六三角形机构第一边杆另端通过第十七铰链与第六三角形机构第二边杆一端连接，第六三角形机构第二边杆另一端和第六三角形机构第三边杆另一端通过第十八铰链连接； 所述连杆部件由第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆和第六连杆组成，所述第一连杆一端连接在第二铰链上，另一端连接在第四铰链上；所述第二连杆一端连接在第五铰链上，另一端连接在第七铰链上；所述第三连杆一端连接在第八铰链上，另一端连接在第十铰链上；所述第四连杆一端连接在第十一铰链上，另一端连接在第十三铰链上；所述第五连杆一端连接在第十四铰链上，另一端连接在第十六铰链上；所述第六连杆一端连接在第十七铰链上，另一端连接在第一铰链上； 所述多面体侧杆系由第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆和第六侧杆组成，所述第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆和第六侧杆的尺寸相同，所述第一侧杆一端连接在第一铰链上，另一端连接在第二底盘铰链上；所述第二侧杆一端连接在第四铰链上，另一端连接在第三底盘铰链上；所述第三侧杆一端连接在第七铰链上，另一端连接在第四底盘铰链上；所述第四侧杆一端连接在第十铰链上，另一端连接在第五底盘铰链上；所述第五侧杆一端连接在第十三铰链上，另一端连接在第六底盘铰链上；所述第六侧杆一端连接在第十六铰链上，另一端连接在第一底盘铰链上。
2.根据权利要求I所述的一种可重构变胞式多面体机器人机构，其特点是可重构底盘机构上的第一导轨、第二导轨、第三导轨和第四导轨可绕转动中心轴任意转动，六个定位滑块可沿其导轨任意滑动，六个定位滑块在任意位置时，第一导杆和第二导杆垂直，第三导杆和第四导杆垂直，第五导杆和第六导杆垂直，第七导杆和第八导杆垂直，定位滑块上的六个底盘铰链型心共圆。
3.根据权利要求I所述的一种可重构变胞式多面体机器人机构，其特点是所述多面体封闭三角形机构和连杆部件的所有杆件均为可伸缩杆，所述第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆和第六侧杆的尺寸相同，所述第一三角形机构第一边杆、第一三角形机构第二边杆、第二三角形机构第一边杆、第二三角形机构第二边杆、第三三角形机构第一边杆、第三三角形机构第二边杆、第四三角形机构第一边杆、第四三角形机构第二边杆、第五三角形机构第一边杆、第五三角形机构第二边杆、第六三角形机构第一边杆、第六三角形机构第二边杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆和第六连杆两端铰链型心间的距离相等，并且等于第一底盘铰链、第二底盘铰链、第三底盘铰链、第四底盘铰链、第五底盘铰链和第六底盘铰链型心到所述转动中心轴轴线之间的距离；所述第一三角形机构第三边杆长度等于第二底盘铰链型心与第三底盘铰链型心间的距离，所述第二三角形机构第三边杆长度等于第三底盘铰链型心与第四底盘铰链型心间的距离，所述第三三角形机构第三边杆长度等于第四底盘铰链型心与第五底盘铰链型心间的距离，所述第四三角形机构第三边杆长度等于第五底盘铰链型心与第六底盘铰链型心间的距离，所述第五三角形机构第三边杆长度等于第六底盘铰链型心与第一底盘铰链型心间的距离，所述第六三角形机构第三边杆长度等于第一底盘铰链型心与第二底盘铰链型心间的距离。·
专利摘要一种可重构变胞式多面体机器人机构，包括可重构底盘机构、多面体封闭三角形机构、连杆部件和多面体侧杆系，该机器人能够实现机构平面与空间多面体拓扑结构间变化，可重构底盘机构上的导轨可绕转动中心轴任意转动，六个定位滑块可沿其导轨任意滑动，并能保证六个底盘铰链位置任意变化并保持共圆，且多面体封闭三角形机构和连杆部件的所有杆件均为可伸缩杆，机器人在实现重构时，可根据不同的构型变化，使相应杆件伸缩相应长度，使多面体机器人机构生成不同尺寸与不同形状的多面体结构，达到多面体机器人机构多样性变化的目的，实现可重构性，满足工程应用中的不同任务和不同场合，可广泛应用于工业机器人、制造业、航空航天等各个领域。
文档编号B25J9/08GK202716269SQ201220229760
公开日2013年2月6日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者王汝贵, 梁贵扬, 袁华强 申请人:广西大学