述连接，电机14、15可以分别驱动齿轮16、17，齿轮16、17可以分别驱动齿条12、13，齿条12、13可分别沿延长孔lla、llb伸长或者回缩。
[0033]套筒11两个侧壁上分别开有窗口，使齿条和齿轮能够相互接触。
[0034]顶点组件A、B、C、D结构尺寸和装配方式均相同，如图2所示，顶点组件A包括基座1、三个定位柱2、3、4和三个万向节5、6、7，三个定位柱2、3、4一端分别与基座I连接，另一端分别与三个万向节5、6、7—端一一对应连接，三个万向节5另一端分别通过圆柱连接件8与对应齿条通过焊接相连。
[0035]如图3所示，基座I呈半球形，一面为平面，另一面为半球面，三个定位柱2、3、4与基座I的平面焊接，基座I的半球面朝向翻滚机构的外侧，具有良好的力学性能和抗冲击能力，利于快速翻滚。
[0036]如图2所示，三个万向节5、6、7结构相同，均为十字轴万向节，具有结构简单，传动效率高的优点。如图4所示，圆柱连接件8两端分别呈圆柱形和丁字形，呈丁字形的一端与万向节5活动连接。万向节5—端设有用于容纳圆柱连接件8的凹槽，万向节5上开有螺纹孔，螺丝5a从螺纹孔进入凹槽，将圆柱连接件8呈丁字形的一端限制在凹槽中，且为非压紧方式连接，使圆柱连接件8可与万向节5发生相对转动，利于整个翻滚机构灵活变形。圆柱连接件9、10以与上述相同的方式通过螺丝分别和十字轴万向节6、7相连，通过上述连接，三个圆柱连接件8、9、1相对于基座I各有三个转动自由度。
[0037]本发明的四面体翻滚机构具有六个自由度，通过电机驱动齿轮，齿轮驱动齿条，可以完成齿条的伸长和回缩。同一个伸缩组件中并联的两个齿条通过电机的控制可以协同的伸长和缩回，极大缩短了完成一次翻滚所需的运动时间，可以快速对任务作出响应。
[0038]本发明的四面体翻滚机构具有快速变形运动的能力，灵活程度高，反应快，控制方便。机构通过重心移动发生失稳翻滚，所以不用考虑侧翻问题，故可以应对各种类型的障碍。机构采用简单对称的四面体形式，采用结构和尺寸均相同的四个顶点组件与六个伸缩组件，使得结构具有对称性和稳定性，装配程序简单。部件采用模块化设计和加工，此单重四面体机构的设计为多重四面体机构的设计和制造奠定了坚定的基础，从而设计运动更为复杂的翻滚机构。
【主权项】
1.一种具有大伸缩比的空间四面体翻滚机构，整体呈四面体形，包括四个结构尺寸相同的顶点组件(A、B、C、D)和六个结构尺寸相同的伸缩组件(S1、S2、S3、S4、S5、S6)，每个顶点组件(々、8、(:、0)对应连接三个伸缩组件(31、32、33、34、35、36)，每个伸缩组件(31、32、33、34、35、36)对应连接两个顶点组件0、8、(:、0)，其特征在于，所述的伸缩组件(31、32、33、34、S5、S6)包括套筒(11)、两个并联的齿条(12、13)和两个电机(14、15)，所述的两个电机(14、15)分别设置在套筒(I I)上并与两个齿条(12、13) 对应，所述的两个齿条(12、13)—端分别与对应顶点组件(A、B、C、D)连接，另一端均位于所述的套筒(11)内，两个电机(14、15)的输出轴分别固定有与对应齿条啮合的齿轮(16、17)，两个电机(14、15)分别驱动两个齿条(12、13)沿套筒(11)来回移动，使伸缩组件(S1、S2、S3、S4、S5、S6)长度变化，翻滚机构翻滚。2.根据权利要求1所述的一种具有大伸缩比的空间四面体翻滚机构，其特征在于，所述的套筒(11)内设有隔板(Ild)，所述的隔板(Ild)两侧与套筒(11)侧壁之间为两个延长孔(11&、1113)，两个延长孔(11&、1113)分别容纳两个齿条(12、13)。3.根据权利要求1所述的一种具有大伸缩比的空间四面体翻滚机构，其特征在于，所述的套筒(11)侧壁上开有两个使齿条(12、13)和齿轮(16、17)能够相互啮合的窗口。4.根据权利要求1所述的一种具有大伸缩比的空间四面体翻滚机构，其特征在于，所述的顶点组件(A、B、C、D)包括基座(1)、三个定位柱(2、3、4)和三个万向节(5、6、7)，所述的三个定位柱(2、3、4) 一端分别与基座(I)连接，另一端分别与三个万向节(5、6、7)—端 对应连接，所述的三个万向节(5、6、7)另一端分别与对应齿条连接。5.根据权利要求4所述的一种具有大伸缩比的空间四面体翻滚机构，其特征在于，所述的三个万向节(5、6、7)分别通过圆柱连接件(8、9、10)与对应齿条连接。6.根据权利要求4所述的一种具有大伸缩比的空间四面体翻滚机构，其特征在于，所述的三个万向节(5、6、7)均为十字轴万向节。7.根据权利要求4所述的一种具有大伸缩比的空间四面体翻滚机构，其特征在于，所述的基座(I)呈半球形，所述的三个定位柱(2、3、4)与基座(I)的平面焊接。8.根据权利要求4所述的一种具有大伸缩比的空间四面体翻滚机构，其特征在于，所述的圆柱连接件(8)两端分别呈圆柱形和丁字形，呈丁字形的一端与万向节(5)活动连接。9.根据权利要求8所述的一种具有大伸缩比的空间四面体翻滚机构，其特征在于，所述的万向节(5) —端设有用于容纳圆柱连接件(8)的凹槽，万向节(5)上开有螺纹孔，所述的螺丝(5a)从螺纹孔进入凹槽，将圆柱连接件(8)呈丁字形的一端限制在凹槽中。
【专利摘要】本发明涉及一种具有大伸缩比的空间四面体翻滚机构，整体呈四面体形，包括四个结构尺寸相同的顶点组件和六个结构尺寸相同的伸缩组件，伸缩组件包括套筒、两个并联的齿条和两个电机，两个电机分别设置在套筒上并与两个齿条一一对应，两个齿条一端分别与对应顶点组件连接，另一端均位于套筒内，两个电机的输出轴分别固定有与对应齿条啮合的齿轮，两个电机分别驱动两个齿条沿套筒来回移动，使伸缩组件长度变化，翻滚机构翻滚。与现有技术相比，本发明的四面体翻滚机构具有快速变形运动的能力，灵活程度高，反应快，控制方便，与在同一时间内只能同一方向伸长或回缩的伸缩臂相比，极大减少完成一次翻滚的时间，从而快速完成侦查和探测任务。
【IPC分类】B62D57/02
【公开号】CN105501322
【申请号】CN201610036911
【发明人】张淑杰, 任露洋
【申请人】同济大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月20日