十二自由度六面体机器人的制作方法

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。

技术实现要素：

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。