一种缩放穿插的移动机构的制作方法
【专利摘要】一种缩放穿插的移动机构，包括一个上杆组（A）、一个下杆组（B）、三个支链推杆以及它们之间的连接。支链推杆的顶端插入到上杆组（A）的连接杆的底孔中，以销钉进行固定连接，支链推杆的尾端插入到下杆组（B）的关节轴承杆的顶孔中，以销钉进行固定连接。通过控制上杆组（A）中的驱动电机和各个推杆的伸缩，可以实现上杆组（Ａ）和下杆组（Ｂ）的缩放运动，也可以实现上杆组（Ａ）和下杆组（Ｂ）之间的穿插运动，并且机构整体具有缩放穿插移动步态和爬壁转弯移动步态。可应用于管道机器人及相关民用领域，也可应用于星球探测和军事领域。
【专利说明】一种缩放穿插的移动机构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种移动机构，具体涉及一种缩放穿插的移动机构。
【背景技术】
[0002]移动机器人按照移动方式可分为:轮式移动机器人、步行移动机器人、爬行机器人、蠕动式机器人等类型。移动机器人具有移动功能，在代替人从事危险、恶劣环境下作业和人所不及的环境作业方面，比一般机器人有更大的机动性、灵活性。
[0003]中国专利CN103133818A提出了一种管道机器人，它通过电动推杆的伸缩实现了整体机构的攀爬。但是该移动机器人运动形式单一，结构复杂，无法适应更复杂的地形及工作环境。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题:移动机构大多步态单一，结构较复杂，对地面及环境的适应能力不强。
[0005]本发明的技术方案:一种缩放穿插的移动机构包括一个上杆组、一个下杆组、三个支链推杆以及它们之间的连接；
[0006]所述的上杆组由三个转动轴、三个连接杆、三个平台推杆、六个连接块、电机、离合器组成，转动轴穿过连接杆的轴孔形成转动连接，转动轴的两端分别与两个连接块顶端的轴孔形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，平台推杆的两端分别与两个连接块底端的底孔通过销钉形成固定连接，平台推杆为多级电动推杆，三个平台推杆同时伸缩，实现上杆组的整体缩放，离合器控制电机轴和连接杆的连接与分离；
[0007]所述的下杆组由三个转动轴、三个关节轴承杆、三个平台推杆、六个连接块组成，转动轴穿过关节轴承杆的关节轴承的内圈，以卡簧进行轴向固定，转动轴的两端分别与两个连接块顶端的轴孔形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，平台推杆的两端分别与两个连接块底端的底孔通过销钉形成固定连接，平台推杆为多级电动推杆，三个平台推杆同时伸缩，实现下杆组的整体缩放，关节轴承杆可绕转动轴整周旋转也可小幅左右转动，形成球苜1J ;
[0008]所述的三个支链推杆为多级电动推杆，支链推杆的顶端插入到上杆组的连接杆的底孔中，以销钉进行固定连接，支链推杆的尾端插入到下杆组的关节轴承杆的顶孔中，以销钉进行固定连接，通过这样的连接，构造出一种缩放穿插的移动机构；
[0009]本发明的有益效果:本发明所述的一种缩放穿插的移动机构，上杆组和下杆组可以分别实现缩放运动，上杆组和下杆组之间可以实现穿插运动，机构整体具有缩放穿插移动步态和爬壁转弯移动步态。可应用于管道机器人及相关民用领域，也可应用于星球探测和军事领域。
【专利附图】
【附图说明】[0010]图1 一种缩放穿插的移动机构的整体三维图
[0011]图2 —种缩放穿插的移动机构的上杆组三维图
[0012]图3 —种缩放穿插的移动机构的下杆组三维图
[0013]图4 一种缩放穿插的移动机构的转动轴三维图
[0014]图5 —种缩放穿插的移动机构的连接块三维图
[0015]图6 —种缩放穿插的移动机构的平台推杆三维图
[0016]图7 —种缩放穿插的移动机构的连接杆三维图
[0017]图8 —种缩放穿插的移动机构的电机连接杆三维图
[0018]图9 一种缩放穿插的移动机构的电机连接块三维图
[0019]图10—种缩放穿插的移动机构的关节轴承杆三维图
[0020]图11 一种缩放穿插的移动机构的关节轴承杆安装图
[0021]图12—种缩放穿插的移动机构的离合器及电机安装图
[0022]图13 (a)、图13 (b)、图13 (C)、图13 (d)、图13 (e)是一种缩放穿插的移动机构缩放穿插移动步态的分解图:
[0023]图13(a)缩放穿插移动步态的初始姿态
[0024]图13(b)上杆组(A)整体放大，下杆组(B)整体收缩
[0025]图13(c)下杆组(B)与上杆组(A)处于同一平面
[0026]图13(d)下杆组(B)穿过上杆组(A)
[0027]图13(e)上杆组(A)整体收缩，下杆组(B)整体放大
[0028]图14 (a)、图 14 (b)、图 14 (C)、图 14 (d)、图 14 (e)、图 14 (f)、图 14 (g)是一种缩放穿插的移动机构爬壁转弯移动步态的分解图:
[0029]图14(a)爬壁转弯移动步态的初始姿态
[0030]图14(b)上杆组(A)整体收缩
[0031]图14(c)支链推杆伸长，上杆组(A)所在平面与下杆组(B)所在平面不平行
[0032]图14(d)上杆组(A)整体放大
[0033]图14(e)下杆组(B)整体收缩
[0034]图14(f)支链推杆收缩，上杆组(A)所在平面与下杆组(B)所在平面平行
[0035]图14(g)下杆组(B)整体放大
[0036]图中:第一转动轴(I)、第一连接块(2)、第一平台推杆(3)、第二连接块(4)、第二连接杆(5)、第二转动轴(6)、第三连接块(7)、第二平台推杆(8)、第四连接块(9)、电机连接杆(10)、第三转动轴(11)、离合器(12)、电机(13)、电机连接块(14)、第三平台推杆
(15)、第五连接块(16)和第一连接杆(17)、第六连接块(18)、第四平台推杆(19)、第七连接块(20)、第二关节轴承杆(21)、第五转动轴(22)、第八连接块(23)、第五平台推杆(24)、第九连接块(25)、第六转动轴(26)、第三关节轴承杆(27)、第十连接块(28)、第六平台推杆(29)、第十一连接块(30)、第四转动轴(31)和第一关节轴承杆(32)、第一支链推杆(33)、第二支链推杆(34)、第三支链推杆(35)。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。[0038]一种缩放穿插的移动机构如图1所示，包括上杆组(A)、下杆组(B)、第一支链推杆
(33)、第二支链推杆(34)、第三支链推杆(35)以及它们之间的连接。
[0039]本发明的实施方式:
[0040]如图2，上杆组(A)由第一转动轴(I)、第一连接块(2)、第一平台推杆(3)、第二连接块(4)、第二连接杆(5)、第二转动轴(6)、第三连接块(7)、第二平台推杆(8)、第四连接块
(9)、电机连接杆(10)、第三转动轴(11)、离合器(12)、电机(13)、电机连接块(14)、第三平台推杆(15)、第五连接块(16)和第一连接杆(17)组成，第一连接块(2)、第二连接块(4)、第三连接块(7 )、第四连接块(9 )和第五连接块(16 )结构和尺寸相同，第一连接杆(17 )和第二连接杆(5)结构和尺寸相同，第一转动轴(I)和第二转动轴(6)结构和尺寸相同，第一平台推杆(3)为多级电动推杆，第二平台推杆(8)、第三平台推杆(15)和第一平台推杆(3)型号相同；
[0041]如图2，上杆组(A)中第一转动轴(I)的a端穿过第一连接块(2)的轴孔(2a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第一连接杆(17)通过轴孔(17a)穿在第一转动轴(I)上，形成转动连接，第一转动轴(I)的b端穿过第五连接块(16)的轴孔(16a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第一平台推杆(3)的顶端插入到第一连接块(2)的底孔(2b)中，以销钉进行固定连接，第一平台推杆(3)的尾端插入到第二连接块(4)的底孔(4b)中，以销钉进行固定连接，第二转动轴(6)的a端穿过第二连接块(4)的轴孔(4a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第二连接杆(5)通过轴孔(5a)穿在第二转动轴(6)上，形成转动连接，第二转动轴(6)的b端穿过第三连接块(7)的轴孔(7a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第二平台推杆(8)的顶端插入到第三连接块(7)的底孔(7b)中，以销钉进行固定连接，第二平台推杆(8)的尾端插入到第四连接块(9)的底孔(9b)中，以销钉进行固定连接，第三转动轴(11)的a端穿过第四连接块(9)的轴孔(9a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，电机连接杆(10)通过轴孔(IOa)穿在第三转动轴(11)上，以顶丝进行周向固定，第三转动轴(11)的b端和离合器(12)相连，电机(13)安装在电机连接块(14)的电机座(14c)上，以螺钉进行固定连接，电机轴和离合器通过键连接，第三平台推杆(15)的顶端插入到电机连接块(14)的底孔(14b)中，以销钉进行固定连接，第三平台推杆(15)的尾端插入到第五连接块(16)的底孔(16b)中，以销钉进 行固定连接，通过这样的连接，上杆组(A)中的第一平台推杆(3)、第二平台推杆(8)和第三平台推杆(15)同时伸缩，实现上杆组(A)的整体缩放；
[0042]如图3，下杆组(B)由第六连接块(18)、第四平台推杆(19)、第七连接块(20)、第二关节轴承杆(21)、第五转动轴(22)、第八连接块(23)、第五平台推杆(24)、第九连接块(25)、第六转动轴(26)、第三关节轴承杆(27)、第十连接块(28)、第六平台推杆(29)、第十一连接块(30)、第四转动轴(31)和第一关节轴承杆(32)组成，第四转动轴(31)、第五转动轴(22 )和第六转动轴(26 )结构和尺寸相同,第六连接块(18 )、第七连接块(20 )、第八连接块(23)、第九连接块(25)、第十连接块(28)和第i-一连接块(30)结构和尺寸相同，第四平台推杆(19)为多级电动推杆，第五平台推杆(24)、第六平台推杆(29)和第四平台推杆
(19)型号相同，第一关节轴承杆(32)、第二关节轴承杆(21)和第三关节轴承杆(27)的结构和尺寸相同；
[0043]如图3，下杆组(B)中第四转动轴(31)的a端穿过第六连接块(18)的轴孔(18a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第四转动轴(31)穿过第一关节轴承杆(32)的第一关节轴承(32b)的内圈，以卡簧进行轴向固定，第一关节轴承杆(32)可绕第四转动轴(31)整周旋转也可小幅左右转动，形成球副，第四转动轴(31)的b端穿过第六连接块(18)的轴孔(18a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第四平台推杆(19)的顶端插入到第六连接块
(18)的底孔(18b)中，以销钉进行固定连接，第四平台推杆(19)的尾端插入到第七连接块
(20)的底孔(20b)中，以销钉进行固定连接，第五转动轴(22)的a端穿过第七连接块(20)的轴孔(20a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第五转动轴(22)穿过第二关节轴承杆
(21)的第二关节轴承(21b)的内圈，以卡簧进行轴向固定，第二关节轴承杆(21)可绕第五转动轴(22)整周旋转也可小幅左右转动，形成球副，第五转动轴(22)的b端穿过第八连接块(23)的轴孔(23a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第五平台推杆(24)的顶端插入到第八连接块(23)的底孔(23b)中，以销钉进行固定连接，第五平台推杆(24)的尾端插入到第九连接块(25)的底孔(25b)中，以销钉进行固定连接，第六转动轴(26)的a端穿过第九连接块(25)的轴孔(25a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第六转动轴(26)穿过第三关节轴承杆(27)的第三关节轴承(27b)的内圈，以卡簧进行轴向固定，第三关节轴承杆
(27)可绕第六转动轴(26)整周旋转也可小幅左右转动，形成球副，第六转动轴(26)的b端穿过第十连接块(28)的轴孔(28a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第六平台推杆(29)的顶端插入到第十连接块(28)的底孔(28b)中，以销钉进行固定连接，第六平台推杆
(29)的尾端插入到第十一连接块(30)的底孔(30b)中，以销钉进行固定连接，通过这样的连接，下杆组(B)中的第四平台推杆(19)、第五平台推杆(24)和第六平台推杆(29)同时伸缩，实现下杆组(B)的整体缩放；
[0044]所述的第一支链推杆(33)为多级电动推杆，第二支链推杆(34)、第三支链推杆
(35)和第一支链推杆(33)型号相同；
[0045]如图1，第一支链推杆(33)的顶端插入到上杆组(A)的第一连杆(17)的底孔(17b)中，以销钉进行固定连接，第二支链推杆(34)的顶端插入到上杆组(A)的电机连杆(10)的底孔(IOb)中，以销钉进行固定连接，第三支链推杆(35)的顶端插入到上杆组(A)的第二连杆(5)的底孔(5b)中，以销钉进行固定连接；
[0046]如图1，第一支链推杆(33)的尾端插入到下杆组(B)的第一关节轴承杆(32)的顶孔(32a)中，以销钉进行固定连接，第二支链推杆(34)的尾端插入到下杆组(B)的第三关节轴承杆(27)的顶孔(27a)中，以销钉进行固定连接，第三支链推杆(35)的尾端插入到下杆组(B)的第二关节轴承杆(21)的顶孔(21a)中，以销钉进行固定连接，通过这样的连接，构造出一种缩放穿插的移动机构。
[0047]具体的使用方法:
[0048]一种缩放穿插的移动机构可以实现缩放穿插移动。首先该机构处于如图13(a)所示的缩放穿插移动步态的初始姿态，上杆组(A)和下杆组(B)外形尺寸相同；当要进行缩放穿插移动时，上杆组(A)整体放大，下杆组(B)整体收缩，实现如图13(b)所示的姿态；电机驱动电机连接杆(10 )绕着第三转动轴(11)转动，下杆组(B )在三条支链推杆的带动下向上抬起，实现如图13(c)所示的下杆组(B)平面与上杆组(A)平面处于同一平面的姿态；电机继续驱动电机连接杆(10)转动，下杆组(B)在三条支链推杆的带动下穿过上杆组(A)，实现如图13(d)所示的姿态；上杆组(A)整体收缩，下杆组(B)整体放大，实现如图13(e)所示的姿态。这样就实现了该机构的一个完整的缩放穿插移动步态，图13 (a)、图13 (b)、图13 (c)、图13(d)、图13(e)是一种缩放穿插的移动机构缩放穿插移动步态的分解图。
[0049]一种缩放穿插的移动机构也可以实现爬壁转弯移动。首先该机构处于如图14(a)所示的爬壁转弯移动步态的初始姿态，上杆组(A)和下杆组(B)外形尺寸相同；当要进行爬壁转弯移动时，上杆组(A)整体收缩，实现如图14(b)所示的姿态；支链推杆全部伸长，伸长后三个支链推杆的长度依次递增，使得上杆组(A)所在平面与下杆组(B)所在平面形成一定角度，实现如图14(c)所示的姿态；上杆组(A)整体放大，实现如图14(d)所示的姿态；下杆组(B)整体收缩，实现如图14(e)所示的姿态；支链推杆全部收缩至相同长度，使得上杆组(A)所在平面与下杆组(B)所在平面平行，实现如图14(f)所示的姿态；下杆组(B)整体放大，实现如图14(g)所示的姿态。这样就实现了该机构的一个完整的爬壁转弯移动步态，图14 (a)、图14(b)、图14 (C)、图14(d)、图14(e)、图14(f)、图14(g)是一种缩放穿插的移动机构爬壁转弯移动步态的分解图。
【权利要求】
1.一种缩放穿插的移动机构，其特征在于:该机构包括上杆组(A)、下杆组(B)、第一支链推杆(33)、第二支链推杆(34)、第三支链推杆(35)以及它们之间的连接； 上杆组(A)由第一转动轴(I)、第一连接块(2)、第一平台推杆(3)、第二连接块(4)、第二连接杆(5)、第二转动轴(6)、第三连接块(7)、第二平台推杆(8)、第四连接块(9)、电机连接杆(10)、第三转动轴(11)、离合器(12)、电机(13)、电机连接块(14)、第三平台推杆(15)、第五连接块(16)和第一连接杆(17)组成， 第一连接块(2)、第二连接块(4)、第三连接块(7)、第四连接块(9)和第五连接块(16)结构和尺寸相同，第一连接杆(17 )和第二连接杆(5 )结构和尺寸相同，第一转动轴(I)和第二转动轴(6)结构和尺 寸相同，第一平台推杆(3)为多级电动推杆，第二平台推杆(8)、第三平台推杆(15)和第一平台推杆(3)型号相同； 上杆组(A)包括第一至第三转动轴(1、6、11)，第一至第五连接块(2、4、7、9、16)，第一至第三平台推杆(3、8、15)，第一、第二连接杆(17、15)，电机连接杆(10)，离合器(12)、电机(13)、电机连接块(14)，其连接关系如下: 上杆组(A)中第一转动轴(I)的a端穿过第一连接块(2)的轴孔(2a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第一连接杆(17)通过轴孔(17a)穿在第一转动轴(I)上，形成转动连接，第一转动轴(I)的b端穿过第五连接块(16)的轴孔(16a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第一平台推杆(3)的顶端插入到第一连接块(2)的底孔(2b)中，以销钉进行固定连接，第一平台推杆(3)的尾端插入到第二连接块(4)的底孔(4b)中，以销钉进行固定连接，第二转动轴(6)的a端穿过第二连接块(4)的轴孔(4a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第二连接杆(5)通过轴孔(5a)穿在第二转动轴(6)上,形成转动连接,第二转动轴(6)的b端穿过第三连接块(7)的轴孔(7a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第二平台推杆(8)的顶端插入到第三连接块(7)的底孔(7b)中，以销钉进行固定连接，第二平台推杆(8)的尾端插入到第四连接块(9)的底孔(9b)中，以销钉进行固定连接，第三转动轴(11)的a端穿过第四连接块(9)的轴孔(9a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，电机连接杆(10)通过轴孔(IOa)穿在第三转动轴(11)上，以顶丝进行周向固定，第三转动轴(11)的b端和离合器(12)相连，电机(13)安装在电机连接块(14)的电机座(14c)上，以螺钉进行固定连接，电机轴和离合器通过键连接，第三平台推杆(15)的顶端插入到电机连接块(14)的底孔(14b)中，以销钉进行固定连接，第三平台推杆(15)的尾端插入到第五连接块(16)的底孔(16b)中，以销钉进行固定连接，通过这样的连接，上杆组(A)中的第一平台推杆(3)、第二平台推杆(8)和第三平台推杆(15)同时伸缩，实现上杆组(A)的整体缩放； 下杆组(B)由第六连接块(18)、第四平台推杆(19)、第七连接块(20)、第二关节轴承杆(21)、第五转动轴(22)、第八连接块(23)、第五平台推杆(24)、第九连接块(25)、第六转动轴(26)、第三关节轴承杆(27)、第十连接块(28)、第六平台推杆(29)、第十一连接块(30)、第四转动轴(31)和第一关节轴承杆(32)组成，第四转动轴(31)、第五转动轴(22)和第六转动轴(26)结构和尺寸相同，第六连接块(18)、第七连接块(20)、第八连接块(23)、第九连接块(25)、第十连接块(28)和第十一连接块(30)结构和尺寸相同，第四平台推杆(19)为多级电动推杆，第五平台推杆(24)、第六平台推杆(29)和第四平台推杆(19)型号相同，第一关节轴承杆(32)、第二关节轴承杆(21)和第三关节轴承杆(27)的结构和尺寸相同； 下杆组(B)中第四转动轴(31)的a端穿过第六连接块(18)的轴孔(18a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第四转动轴(31)穿过第一关节轴承杆(32)的第一关节轴承(32b)的内圈，以卡簧进行轴向固定，第一关节轴承杆(32)可绕第四转动轴(31)整周旋转也可小幅左右转动，形成球副，第四转动轴(31)的b端穿过第六连接块(18)的轴孔(18a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第四平台推杆(19)的顶端插入到第六连接块(18)的底孔(18b)中，以销钉进行固定连接，第四平台推杆(19)的尾端插入到第七连接块(20)的底孔(20b)中，以销钉进行固定连接，第五转动轴(22)的a端穿过第七连接块(20)的轴孔(20a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第五转动轴(22)穿过第二关节轴承杆(21)的第二关节轴承(21b)的内圈，以卡簧进行轴向固定，第二关节轴承杆(21)可绕第五转动轴(22)整周旋转也可小幅左右转动，形成球副，第五转动轴(22)的b端穿过第八连接块(23)的轴孔(23a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第五平台推杆(24)的顶端插入到第八连接块(23)的底孔(23b)中，以销钉进行固定连接，第五平台推杆(24)的尾端插入到第九连接块(25)的底孔(25b)中，以销钉进行固定连接，第六转动轴(26)的a端穿过第九连接块(25)的轴孔(25a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第六转动轴(26)穿过第三关节轴承杆(27)的第三关节轴承(27b)的内圈，以卡簧进行轴向固定，第三关节轴承杆(27)可绕第六转动轴(26)整周旋转也可小幅左右转动，形成球副，第六转动轴(26)的b端穿过第十连接块(28)的轴孔(28a)形成转动连接，以卡簧进行轴向固定，第六平台推杆(29)的顶端插入到第十连接块(28)的底孔(28b)中，以销钉进行固定连接，第六平台推杆(29)的尾端插入到第十一连接块(30)的底孔(30b)中，以销钉进行固定连接，通过这样的连接，下杆组(B)中的第四平台推杆(19)、第五平台推杆(24)和第六平台推杆(29)同时伸缩，实现下杆组(B)的整体缩放； 所述的第一至第三支链推杆(33、34、35)均为型号相同的多级电动推杆，上杆组(A)和下杆组(B)之间的连接如下: 第一支链推杆(33)的顶端插入到上杆组(A)的第一连接杆(17)的底孔(17b)中，以销钉进行固定连接，第二支链推杆(34)的顶端插入到上杆组(A)的电机连接杆(10)的底孔(IOb)中，以销钉进行固定连接，第三支链推杆(35)的顶端插入到上杆组(A)的第二连接杆(5)的底孔(5b)中，以销钉进行固定连接； 第一支链推杆(33)的尾端插入到下杆组(B)的第一关节轴承杆(32)的顶孔(32a)中，以销钉进行固定连接，第二支链推杆(34)的尾端插入到下杆组(B)的第三关节轴承杆(27)的顶孔(27a)中，以销钉进行固定连接，第三支链推杆(35)的尾端插入到下杆组(B)的第二关节轴承杆(21)的顶孔(21a)中，以销钉进行固定连接，通过这样的连接，构造出一种缩放穿插的移动机构。
【文档编号】B62D57/024GK103448825SQ201310361801
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】姚燕安, 李锐明, 关永瀚 申请人:北京交通大学