专利摘要

基于田字形机构的滚动机器人，包括第一、第二和第五田字形机构（带电机），第三、第四和第六田字形机构（带配重）、十二个球副连接件、四个拉杆和中心舱；第一至第六田字形机构组成一个菱形六面体机构，菱形六面体的每个面上均是一个田字形机构，第一田字形机构与第三田字形机构所在的平面相互平行，第二田字形机构与第四田字形机构所在的平面相互平行，第五田字形机构与第六田字形机构所在的平面相互平行。每两个相邻的田字机构通过一个球副连接，共需要12个球副，机器人的中心舱通过四个弹性挂钩，分别与第一至第四田字形机构的中心相连，通过上述的连接，组成一个3自由度机器人。

权利要求

1.基于田字形机构的滚动机器人，其特征在于：机器人包括第一至第六田字形机构（1、2、3、4、5、6），十二个球副连接件（7），四个拉杆（8）和中心舱（9）；

所述的第一至第六田字形机构（1、2、3、4、5、6）均为平面单自由度六杆机构，外形为“田”字形，田字形机构中心的两个杆的四个端点上设有连接槽，用于连接球副（7），其中第一、第二和第五田字形机构（1、2、5）上中心各设有电机，第三、第四和第六田字形机构（3、4、6）中心设有配重，第一至第六田字形机构（1、2、3、4、5、6）外形尺寸相同；

第一至第六田字形机构（1、2、3、4、5、6）组成一个空间菱形六面体形状，菱形六面体的每个面上均是一个田字形机构，第一田字形机构（1）与第三田字形机构（3）所在的平面相互平行，第二田字形机构（2）与第四田字形机构（4）所在的平面相互平行，第五田字形机构（5）与第六田字形机构（6）所在的平面相互平行，每相邻的两个田字形机构通过球副（7）连接，六个田字形机构通过十二个球副（7）连接为一个三自由度的空间机构，通过第一、第二和第五田字形机构（1、2、5）上的电机控制机构的变形和滚动；

所述的中心舱（9）为具有舱盖（91）的中空壳体，四周设有吊环（92），所述的第一至第六田字形机构（1、2、3、4、5、6）的中心处同样设置有吊环，拉杆（8）两端设有拉钩，通过上述的四个拉杆（8），将中心舱（9）连接在机器人中心部位。

2.根据权利要求1所述的基于田字形机构的滚动机器人，其特征在于：所述的第一田字形机构（1）包括第一至第六杆（11、12、13、14、15、16）、保护罩（17）、拉环（18）、电机（19）；

所述的第一杆（11）和第二杆（12）布置在第一田字机构（1）的中心，第一杆（11）两端设有连接槽，连接槽上有球副安装孔11d，两端还设有通孔11c，用于和其他杆件连接组成转动副，中部有沉台，沉台上设有电机安装孔11a，保护罩安装孔11b；第二杆（12）两端均设有连接槽，连接槽上有球副安装孔12d，两端还设有通孔12c，中部设有通孔12a，侧面有顶丝安装孔12b；

所述的电机（19）固定于第一杆（11）的沉台上，电机轴插入带第二杆（12）中心的通孔12a中，并通过顶丝固定，保护罩（17）为半球壳形状，固定在第一杆（11）沉台处，将电机（19）包裹起来，保护罩（17）顶部安装有拉环（18）；

所述的第三至第六杆（13、14、15、16）均为尺寸相同的三副连杆，杆的中心和两端分别设有尺寸相同的通孔，第三杆（13）和第五杆（15）的中心通孔分别通过转销活动连接在第二杆（12）两端的通孔12a上，且第三杆（13），第五杆（15）与第一杆（11）在第二杆（12）的同侧；第四杆（14）和第六杆（16）的中心通孔分别通过转销活动连接在第一杆（11）两端的通孔11a上，且第三杆（13）和第五杆（15）与第一杆（11）在第二杆（12）的同侧，通过上述的连接第三至第六杆（13、14、15、16）分布在四周，相邻的两个杆通过其端部的通孔活动连接形成转动副，则第三至第六杆（13、14、15、16）首尾相接，组成一个平行四边形机构，加上中心的第一杆（11）和第二杆（12）共同组成第一田字形机构；

所述的第一田字形机构（1）、第二田字形机构（2）和第五田字形机构（5）结构和尺寸完全相同。

3.根据权利要求1所述的基于田字形机构的滚动机器人，其特征在于：第三田字形机构（3）其结构和外形尺寸与第一田字形机构相同，不同在于第三田字形机构在中心处安装配重（39），无电机驱动；且所述的第四田字形机构（4）和第六田字形机构（6）与第三田字形机构（3）结构尺寸完全相同。

4.根据权利要求1所述的基于田字形机构的滚动机器人，其特征在于：中心舱（9）外形可为立方体形状，球形或者其他规则多面体形状，所述的拉杆（8）为具有一定刚度的弹性拉杆，允许长度上有少量变形。

说明书

技术领域

本发明涉及一种滚动机器人，具体涉及一种菱形六面体移动机构。该装置可用于军事领域中勘察特殊地形，执行特种任务；民用领域中用做娱乐设施等。

背景技术

中国专利申请CN101973319公开了一种滚动六面体机构。该机构由4个支链和2个十字杆组成，并由2个电机驱动。在已有平面滚动四杆机构的基础上，增加一个与之相同的机构，从而实现空间两个方向的滚动，进而实现转向的功能。当机器人承受负载时，各个杆件共同分担负载，同时实现空间两个方向的滚动，实现转向的功能。该机构与地面接触面积较小，稳定性较差。为了提高滚动六面体的移动性能，需要对运动支链杆件进行结构优化。同时，为了使得机器人有一定的负载能力，需要在机器人内部设置中心舱，用于安装设备或携带物品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：基于田字形平面单自由度机构，组合成一个空间3自由度的滚动机器人，进而实现空间任意转向的功能，并在机器人内部安装中心舱。

本发明的技术方案：

滚动机器人包括，第一至第六田字形机构，其中第一、第二和第五田字形机机构上中心各设有电机，第三、第四和第六田字形机构上中心设有配重。

每个田字形机构为一个单自由度的平面六杆机构，在田字中心的两个杆的两端设有球副连接孔。

第一至第六田字形机构组成一个六面体机构，六面体的每个面上均是一个田字形机构，第一田字形机构与第三田字形机构所在的平面相互平行，第二田字形机构与第四田字形机构所在的平面相互平行，第五田字形机构与第六田字形机构所在的平面相互平行。每两个相邻的田字机构通过一个球副连接，共需要12个球副，组成一个3自由度的空间机构。机器人的中心舱通过四个弹性挂钩，分别与第一至第四田字形机构的中心相连。

本发明的有益效果：本发明所述的基于田字形的滚动机器人，采用6个相同的田字形机构，组成一个空间闭合的机构，增强了该机构的稳定性，实现了平面的二个方向的滚动。同时，机器人内部设置了中心舱，可用安装相应的设备或者于携带物品。因此，可用与设计探测机器人，载物机器人等。又因其规则的几何外形，亦可应用与制作几何教具机器人或玩具机器人。

附图说明

图1基于田字形机构的滚动机器人三维示意图。

图2田字形机构三维示意图。

图3球副连接件示意图。

图4中心舱示意图

图5第一田字形机构三维图。

图6第一杆三维图。

图7第二杆三维图。

图8第一田字形机构剖视图

图9第三田字形机构三维图。

图10第三田字形机构剖视图。

图11球体中心舱示意图。

图12机器人（带球体中心舱）整体三维图。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，基于田字形机构的滚动机器人包括第一至第六田字形机构（1、2、3、4、5、6），十二个球副连接件（7），四个拉杆（8）和中心舱（9）。

参照图2，所述的第一至第六田字形机构（1、2、3、4、5、6）均为平面单自由度六杆机构，外形为“田”字形，田字形机构中心的两个杆的四个端点上设有连接槽，用于连接球副（7），其中第一、第二和第五田字形机构（1、2、5）上中心各设有电机，第三、第四和第六田字形机构（3、4、6）中心设有配重，第一至第六田字形机构（1、2、3、4、5、6）外形尺寸相同。

参照图1，第一至第六田字形机构（1、2、3、4、5、6）组成一个空间菱形六面体形状，菱形六面体的每个面上均是一个田字形机构，第一田字形机构（1）与第三田字形机构（3）所在的平面相互平行，第二田字形机构（2）与第四田字形机构（4）所在的平面相互平行，第五田字形机构（5）与第六田字形机构（6）所在的平面相互平行，每相邻的两个田字形机构通过球副（7）连接，如图3所示，所述的球副连接件两端均设有安装孔，用于和田字形机构相连。六个田字形机构通过十二个球副（7）连接为一个三自由度的空间机构，通过第一、第二和第五田字形机构（1、2、5）上的电机控制机构的变形和滚动。

如图4所示，所述的中心舱（9）为具有舱盖（91）的中空壳体，舱盖（91）上还设有观察窗，中心舱四周设有吊环（92），所述的第一至第六田字形机构（1、2、3、4、5、6）的中心处同样设置有吊环，拉杆（8）两端设有拉钩，通过上述的四个拉杆（8），将中心舱（9）连接在机器人中心部位。

参照图5，所述的第一田字形机构（1）包括第一至第六杆（11、12、13、14、15、16）、保护罩（17）、拉环（18）、电机（19）。

所述的第一杆（11）和第二杆（12）布置在第一田字机构（1）的中心，如图6所示，第一杆（11）两端设有连接槽，连接槽上有球副安装孔11d，两端还设有通孔11c，用于和其他杆件连接组成转动副，中部有沉台，沉台上设有电机安装孔11a，保护罩安装11b；如图7所示，第二杆（12）两端均设有连接槽，连接槽上有球副安装孔12d，两端还设有通孔12c中部设有通孔12a，侧面有顶丝安装孔12b。

参照图8，所述的电机（19）固定于第一杆（11）的沉台上，电机轴插入带第二杆（12）中心的通孔12a中，并通过顶丝固定，保护罩（17）为半球壳形状，固定在第一杆（11）沉台处，将电机（19）包裹起来，保护罩（17）顶部安装有拉环（18）。

参照图5，第三至第六杆（13、14、15、16）均为尺寸相同的三副连杆，杆的中心和两端分别设有尺寸相同的通孔，第三杆（13）和第五杆（15）的中心通孔分别通过转销活动连接在第二杆（12）两端的通孔12a上，且第三杆（13），第五杆（15）与第一杆（11）在第二杆（12）的同侧；第四杆（14）和第六杆（16）的中心通孔分别通过转销活动连接在第一杆（11）两端的通孔11a上，且第三杆（13）和第五杆（15）与第一杆（11）在第二杆（12）的同侧，通过上述的连接第三至第六杆（13、14、15、16）分布在四周，相邻的两个杆通过其端部的通孔活动连接形成转动副，则第三至第六杆（13、14、15、16）首尾相接，组成一个平行四边形机构，加上中心的第一杆（11）和第二杆（12）共同组成第一田字形机构。所述的第一田字形机构（1）、第二田字形机构（2）和第五田字形机构（5）结构和尺寸完全相同。

如图9、10所示，第三田字形机构（3）其结构和外形尺寸与第一田字形机构相同，不同在于第三田字形机构在中心处安装配重（39），无电机驱动，且所述的第四田字形机构（4）和第六田字形机构（6）与第三田字形机构（3）结构尺寸完全相同。

中心舱（9）外形可为立方体形状，球形或者其他规则多面体形状，如图11所示为球体中心舱示意图，图12为球体中心舱的滚动机器人整体示意图。所述的拉杆（8）为具有一定刚度的弹性拉杆，允许长度上有少量变形。

机构整体安装过程如下：

（1）先将第一至第六田字形机构（1、2、3、4、5、6）分别组装好。

（2）将第一至第四田字形机构（1、2、3、4）通过四个球副组装成一个环。

（3）通过四个拉杆（8）将中心舱（9）连接至第二部环的中心。

（4）在环的两侧分别用4个球副将第五和第六田字形机构（5、6）组装在一起，完成整体装配。

机器人通过控制相应的电机转过一定角度，使得机构形状改变，到达翻滚条件，使得机器人的六个面轮流按一定的次序着地，实现地面滚动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

基于田字形机构的滚动机器人专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。