四桿張拉整體機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種四桿張拉整體機(jī)器人，包括張拉整體結(jié)構(gòu)和電機(jī)控制系統(tǒng)。它包括四根桿、八條水平索、四條斜索、四條對(duì)角索以及四個(gè)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；四根桿分別按順時(shí)針順序依次編號(hào)，四根桿的上端和下端分別用四條水平索連接起來，用第一條斜索連接第一根桿的上端和第四根桿的下端，用第二條斜索連接第二根桿的上端和第一根桿的下端，用第三條斜索連接第三根桿的上端和第二根桿的下端，用第四條斜索連接第四根桿的上端和第三根桿的下端。通過軸承座把電機(jī)固定在桿上。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作。
【專利說明】
四桿張拉整體機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人，尤其涉及一種四桿張拉整體機(jī)器人，是一個(gè)基于張拉整體結(jié)構(gòu)通過結(jié)構(gòu)變形來實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜地形行走的機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些實(shí)驗(yàn)以及探索領(lǐng)域里，機(jī)器人代替人類去完成一些探索實(shí)踐是十分必要的。目前，大部分機(jī)器人是通過輪子或者履帶來行走，實(shí)現(xiàn)一系列的活動(dòng)的。這種方式需要具有特定的空間及相對(duì)平整的路面環(huán)境才能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的行走工作。張拉整體結(jié)構(gòu)可以輕松改變自身結(jié)構(gòu)的形狀，在受到外力的作用時(shí)仍然可以保持自身平衡狀態(tài)，并且通過自身結(jié)構(gòu)的變化來適應(yīng)空間的變化。因此，張拉整體機(jī)器人可以利用自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在一些復(fù)雜地形進(jìn)行行走作業(yè)，方便人們的探索實(shí)踐。
[0003]根據(jù)廣泛查閱資料，2012IEEEInternat1nal Conference on Robotics andAutomat1n上發(fā)表的《Rolling Tensegrity Driven by Pneumatic Soft Actuators》描述了一個(gè)利用氣動(dòng)執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)的張拉機(jī)器人，這和機(jī)械結(jié)構(gòu)包含了一系列的彈性張拉整體結(jié)構(gòu)，需要六個(gè)桿件，被24個(gè)氣動(dòng)執(zhí)行器所控制，最后通過幾何形狀的改變實(shí)現(xiàn)在地面上的滾動(dòng)。這種張拉整體機(jī)器人行走的環(huán)境需要相對(duì)比較平整的地面，比較局限，而且復(fù)雜的六桿結(jié)構(gòu)需要比較大的空間才能實(shí)現(xiàn)工作，不能夠在一些特殊的環(huán)境地點(diǎn)進(jìn)行工作。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是為了提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便操控，而且能夠在一些復(fù)雜的地形環(huán)境下行走的四桿張拉整體機(jī)器人。
[0005]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:包括四根桿、八條水平索、四條斜索、四條對(duì)角索和四個(gè)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，一號(hào)桿的上端與二號(hào)桿的上端之間、二號(hào)桿的上端與三號(hào)桿的上端之間、三號(hào)桿的上端與四號(hào)桿的上端之間、四號(hào)桿的上端與一號(hào)桿的上端之間分別用水平索連接并且上端的四根水平索形成上矩形，一號(hào)桿的下端與二號(hào)桿的下端之間、二號(hào)桿的下端與三號(hào)桿的下端之間、三號(hào)桿的下端與四號(hào)桿的下端之間、四號(hào)桿的下端與一號(hào)桿的下端之間也分別用水平索連接且下端的四根水平索形成下矩形，且下矩形相對(duì)于上矩形具有偏轉(zhuǎn)角度，在三號(hào)桿上端、四號(hào)桿上端、一號(hào)桿下端、四號(hào)桿下端上分別設(shè)置有一號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、二號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、三號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、四號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，一號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端與一號(hào)桿的上端之間、二號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端與二號(hào)桿的上端之間、三號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端與三號(hào)桿的下端之間、四號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端與二號(hào)桿的下端之間分別設(shè)置有對(duì)角索，一號(hào)桿的上端與四號(hào)桿的下端之間、二號(hào)桿的上端與一號(hào)桿的下端之間、三號(hào)桿的上端與二號(hào)桿的下端之間、四號(hào)桿的上端與三號(hào)桿的下端之間分別設(shè)置有斜索。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的張拉整體機(jī)器人適合于特殊地形探測(cè)，行走等活動(dòng)，既不需要特別大的成本和體積，又可以安全可靠的完成一些人們無法自己完成的任務(wù)和活動(dòng)。利用張拉整體機(jī)器人在極限的環(huán)境下進(jìn)行探測(cè)，例如月球上的探測(cè)，減小了月球車的大體積，在一些類似于洞穴的地點(diǎn)就更加方便進(jìn)行探測(cè)。另外在能量供應(yīng)上只需要很小的電能就可以為電機(jī)供電，不需要一些燃料油的燃燒，避免了空氣和噪聲的污染，滿足了節(jié)省資源保護(hù)環(huán)境的需求。此張拉整體機(jī)器人原理簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)和制造。本實(shí)用新型工作時(shí)，步進(jìn)電機(jī)通過拉對(duì)角索，使節(jié)點(diǎn)之間的距離改變，調(diào)節(jié)位置這樣機(jī)構(gòu)仍然會(huì)保持穩(wěn)定，但是重心會(huì)相對(duì)發(fā)生改變來維持穩(wěn)定狀態(tài)，這樣結(jié)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式與控制方式消耗的功率小。把電機(jī)牢固的固定的在桿上，在運(yùn)動(dòng)期間不會(huì)影響或干涉。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0009]結(jié)合圖1，本實(shí)用新型包括一號(hào)桿3-1、二號(hào)桿3-2、三號(hào)桿3-3、四號(hào)桿3_4、八條水平索1、四條斜索4、四條對(duì)角索2以及一號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)5-1、二號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)5-2、三號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)5-3、四號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)5-4，四根桿分別按順時(shí)針順序依次編號(hào)并在空間中依次擺放，按順序桿的上面四個(gè)端點(diǎn)分別編為nl、n2、n3、n4且四個(gè)端點(diǎn)組成一個(gè)矩形，一號(hào)桿的下端編為n5，二號(hào)桿的下端編為n6，三號(hào)桿的下端編為n7，四號(hào)桿的下端編為n8，四根桿的下端也組成一個(gè)矩形，但相對(duì)于上面的矩形偏轉(zhuǎn)了一定的角度。四根桿的上端和下端分別用四條水平索連接起來，接下來是用斜索連接上下底面，并使上下底面扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度，用第一條斜索連接一號(hào)桿的上端和四號(hào)桿的下端，用第二條斜索連接二號(hào)桿的上端和一號(hào)桿的下端，用第三條斜索連接三號(hào)桿的上端和二號(hào)桿的下端，用第四條斜索連接四號(hào)桿的上端和三號(hào)桿的下端。在三號(hào)桿和四號(hào)桿的上端點(diǎn)和一號(hào)桿和四號(hào)桿的下端點(diǎn)處固定四個(gè)步進(jìn)電機(jī)于桿上，也就是在節(jié)點(diǎn)113、114、115、118處固定四個(gè)步進(jìn)電機(jī)，分別控制節(jié)點(diǎn)111、n3之間的距離LI，節(jié)點(diǎn)n2、n4之間的距離L2，節(jié)點(diǎn)n5、n7之間的距離L3，節(jié)點(diǎn)n6、n8之間的距離L4。通過改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和停止，就可以控制結(jié)構(gòu)的形狀變化和運(yùn)動(dòng)了。將本實(shí)用新型的張拉整體結(jié)構(gòu)側(cè)面立于地面上，其中有桿的n7節(jié)點(diǎn)，n4節(jié)點(diǎn)，nl節(jié)點(diǎn)接觸地面作為支撐，另外一個(gè)桿懸于空中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間距離是可以通過施加力縮短的，步進(jìn)電機(jī)用于拉動(dòng)對(duì)角索，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)本身比較容易控制，所以可以用單片機(jī)芯片控制并且外接電源實(shí)現(xiàn)供電，通過索的收放進(jìn)而改變整體結(jié)構(gòu)的形狀和重心，最終實(shí)現(xiàn)張拉整體結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。
[0010]在張拉整體機(jī)器人運(yùn)動(dòng)一周的過程中，需要四步來實(shí)現(xiàn)，首先，通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)使LI伸長(zhǎng)，L2縮短，L3縮短，L4伸長(zhǎng)。第二，LI縮短，L2伸長(zhǎng)、L3縮短、L4伸長(zhǎng)。第二，LI縮短，L2伸長(zhǎng)，L3伸長(zhǎng)，L4縮短。第四，LI伸長(zhǎng)，L2縮短，L3伸長(zhǎng)，L4縮短。這樣就會(huì)實(shí)現(xiàn)通過結(jié)構(gòu)的改變行走四步完成了一周的滾動(dòng)。
[0011]本實(shí)用新型提供的是張拉整體機(jī)器人。包括張拉整體結(jié)構(gòu)和電機(jī)控制系統(tǒng)。它包括四根桿、八條水平索、四條斜索、四條對(duì)角索以及四個(gè)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；四根桿分別按順時(shí)針順序依次編號(hào)，四根桿的上端和下端分別用四條水平索連接起來，用第一條斜索連接一號(hào)桿的上端和四號(hào)桿的下端，用第二條斜索連接二號(hào)桿的上端和一號(hào)桿的下端，用第三條斜索連接三號(hào)桿的上端和二號(hào)桿的下端，用第四條斜索連接四號(hào)桿的上端和三號(hào)桿的下端。通過軸承座把電機(jī)固定在桿上。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.四桿張拉整體機(jī)器人，其特征在于:包括四根桿、八條水平索、四條斜索、四條對(duì)角索和四個(gè)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，一號(hào)桿的上端與二號(hào)桿的上端之間、二號(hào)桿的上端與三號(hào)桿的上端之間、三號(hào)桿的上端與四號(hào)桿的上端之間、四號(hào)桿的上端與一號(hào)桿的上端之間分別用水平索連接并且上端的四根水平索形成上矩形，一號(hào)桿的下端與二號(hào)桿的下端之間、二號(hào)桿的下端與三號(hào)桿的下端之間、三號(hào)桿的下端與四號(hào)桿的下端之間、四號(hào)桿的下端與一號(hào)桿的下端之間也分別用水平索連接且下端的四根水平索形成下矩形，且下矩形相對(duì)于上矩形具有偏轉(zhuǎn)角度，在三號(hào)桿上端、四號(hào)桿上端、一號(hào)桿下端、四號(hào)桿下端上分別設(shè)置有一號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、二號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、三號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、四號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，一號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端與一號(hào)桿的上端之間、二號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端與二號(hào)桿的上端之間、三號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端與三號(hào)桿的下端之間、四號(hào)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端與二號(hào)桿的下端之間分別設(shè)置有對(duì)角索，一號(hào)桿的上端與四號(hào)桿的下端之間、二號(hào)桿的上端與一號(hào)桿的下端之間、三號(hào)桿的上端與二號(hào)桿的下端之間、四號(hào)桿的上端與三號(hào)桿的下端之間分別設(shè)置有斜索。
【文檔編號(hào)】B62D57/02GK205704179SQ201620423513
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】羅阿妮, 于躍, 耿金嵩, 劉賀平, 辛浩
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)