一种可重构空间闭链腿机构六足平台
阅读说明：本技术 一种可重构空间闭链腿机构六足平台 (Six-foot platform of reconfigurable space closed-chain leg mechanism ) 是由 武建昫 徐成君 姚燕安 姬佳璐 李晔卓 于 2021-07-29 设计创作，主要内容包括：一种可重构空间闭链腿机构六足平台,该装置包括：一种可重构空间闭链腿机构六足平台由完全相同的a、b、c、d、e、f组腿机构(A、B、C、D、E、F)和车架(G)组成。单个腿机构安装两个驱动电机于与机架相连的两个转动关节处,通过单电机驱动行走或滚动,在切换位置处利用控制两电机转向相同或相反的方式实现行走与滚动模式间的切换,可通过调节腿组间的相位差实现滚动与异形轮模式的切换。该平台可实现步行模式、滚动模式与异形轮模式之间的切换,三种模式的丰富运动增强了平台的地形适应性。(A reconfigurable spatial closed-chain leg mechanism hexapod platform, the apparatus comprising: a six-foot platform of a reconfigurable space closed-chain leg mechanism comprises a group of leg mechanisms (A, B, C, D, E, F) and a frame (G), wherein the group of leg mechanisms is a group of leg mechanisms a, b, c, d, e and f which are all identical. The single leg mechanism is provided with two driving motors at two rotating joints connected with the rack, the single motor drives the walking or rolling, the switching between the walking mode and the rolling mode is realized by controlling the two motors to rotate in the same or opposite mode at the switching position, and the switching between the rolling mode and the special-shaped wheel mode can be realized by adjusting the phase difference between the leg groups. The platform can realize the switching among a walking mode, a rolling mode and a special-shaped wheel mode, and the terrain adaptability of the platform is enhanced by the abundant movement of the three modes.)
技术领域
本发明涉及一种可重构空间闭链腿机构六足平台，共由六组腿机构组合而成；每个腿机构由两个电机独立驱动，单电机驱动实现平台的步行和滚动，而在切换位置处利用两个电机相互配合实现步行模式与滚动模式的相互切换，滚动模式下利用单电机调节不同腿组曲柄转角之间的相位差实现滚动模式与异形轮模式的切换，以此来应对复杂多变的山区道路环境。
背景技术
将空间闭式运动链应用于步行运载平台的腿机构，每个腿机构由两个独立的电机驱动。较开链腿机构而言，在相同的材质、外载和速度级别的条件下，闭链杆系理论上只承受拉、压载荷，多为典型的二力杆件，使得闭链腿机构总体具有良好的刚度和稳定性。
现有的山地运输以履带式和轮式为主，如中国专利CN205087046U“多功能履带式山地运输车”。与履带和轮式运输相比，腿式移动机构在自身结构和移动方式方面有一些独特的优势，包括：与地面以离散点接触，从而可以选择合适的落脚点来适应不同的路面；可以抬起膝部关节来跨越台阶、墙壁等竖直障碍；腿部的空间占用体积小，从而在通过灌木丛或瓦砾堆时不易被绊住或卡住。这些特点使得腿式移动机构更适合在各种恶劣的地面环境中工作，作为探测、运输或作战等的移动平台。
本专利采用的腿机构自身重构设计方案提高了步行平台的机动性，同时在结构化地形上，腿机构可以利用自身的重构能力切换成轮式滚动，这样不仅降低了平台的重心提高了平台的稳定性，同时提高了其移动速度，两种模式的切换大大提高了步行平台的地形适应性。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种可重构空间闭链腿机构六足平台，相较于已有的腿式步行平台，不仅具有良好的抬腿高度同时能在步行和滚动模式之间切换，而在滚动模式下可以通过调节不同腿组之间的相位差切换成异形轮模式，在地形适应性，通过性以及越障能力上实现良好的提高。
本发明的技术方案：
一种可重构空间闭链腿机构六足平台由六个完全相同的a、b、c、d、e、f组腿机构和车架组成；所述的a至f组腿机构和车架实现固定连接。
所述的一种可重构空间闭链腿机构六足平台的a至f组腿机构分别安装两个驱动电机于两个与机架相连的转动关节出，并通过单电机驱动行走或滚动。
a组腿机构由a行走部，a驱动部，机架组成。
b、c、d、e、f组腿机构与a组腿机构在杆件形状、机械结构以及装配方式上完全相同。
d、e、f组腿机构分别和a、b、c组腿机构阵列对称布置于平台两侧。
所述的a组腿机构的a行走部包括：a第一杆至a第五杆和a足端。
本发明和已有技术相比具有的有益效果：
本发明利用空间闭式运动链应用于步行平台腿机构，在闭链腿第一和第二驱动中，驱动单个电机，调节腿部机构处于切换位置处，此时同时驱动两个电机，通过控制两个电机的转动方向相反或相同来实现腿机构在步行和滚动模式之间的转换；在滚动模式下可锁死呈三角布置的一组腿，调节另外三组腿的曲柄转角至与其相位差为零，即可实现滚动模式与异形轮模式之间的切换，由此产生多样化的运动模式，在地形适应性方面相较于一般的单自由度单电机驱动腿机构有更好的表现，不仅容易通过台阶、墙壁、灌木丛或瓦砾堆等障碍，还可以在平坦路面上实现高速移动和具有一定的越障能力，此平台可用于探测侦查、运载等领域。
附图说明
图1(a)一种可重构空间闭链腿机构六足平台步行模式整体三维图；
图1(b)一种可重构空间闭链腿机构六足平台滚动模式整体三维图；
图2一种可重构空间闭链腿机构六足平台异形轮模式整体三维图；
图3腿机构步行模式单个腿组的三维图；
图4腿机构行走部的三维图；
图5腿机构滚动模式单个腿组的三维图；
图6腿机构滚动模式下行走部的三维图；
图7腿机构切换位置的三维图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示一种可重构空间闭链腿机构六足平台由完全相同的a、b、c、d、e、f组腿机构(A、B、C、D、E、F)和车架(G)组成。所述的a至f组腿机构(A、B、C、D、E、F)和车架(G)通过开设安装孔分别实现固定连接。
如图1(b)所示，一种可重构空间闭链腿机构六足平台可以利用腿部连杆机构自身的可重构特性切换成滚动模式降低重心来应对结构化地形，提高平台的移动速度。
如图2所示，一种可重构空间闭链腿机构六足平台可以利用腿部连杆机构自身的可重构特性切换成滚动模式后，在遇到障碍物时，可以通过调节处于平台机身同一部位下的两个腿组使得他们之间曲柄转角之间的相位差为零，由此将平台由滚动模式切换成异形轮模式提高平台的越障能力。
所述的一种可重构空间闭链腿机构六足平台的a至f组腿机构(A、B、C、D、E、F)分别由两个电机独立驱动行走。
所述的a组腿机构A，如图3所示，由a行走部(A-1)，a第一驱动部(A-2)，a第二驱动部(A-3)组成，。
b、c、d、e、f组腿机构(B、C、D、E、F)与a组腿机构(A)的杆件形状，机械结构以及装配方式完全相同。
d、e、f组腿机构(D、E、F)分别和a、b、c组腿机构(A、B、C)为阵列对称布置。
所述的a组腿机构(A)为空间闭链连杆机构，分别安装两个驱动电机于两个腿部连杆与机架相连接的转动关节处。单个腿机构可通过单电机驱动行走或滚动，并由单电机调节机构处于切换位置处，此时控制两个电机同时沿着相同或者相反方向转动来实现步行和滚动模式的切换。
如图4所示，a行走部(A-1)包括：a第一杆至a第五杆(A-1-1、A-1-2、A-1-3、A-1-4、A-1-5)和a足端(A-1-6)。
a行走部A-1中部件的连接方式为：a第一杆(A-1-1)、a第二杆(A-1-2)、a第三杆(A-1-3)、a第四杆(A-1-4)、a第五杆(A-1-5)均为二副杆件，每个杆件的两个端部位置布置安装孔与转动关节；a第一杆(A-1-1)端部的转动关节(A-1-1-1)与机架(G)端部的转动关节(G-1)通过装配轴实现转动连接；a第一杆(A-1-1)另一端部的转动关节(A-1-1-2)与a第二杆(A-1-2)一端的转动关节(A-1-2-1)通过装配轴实现转动连接；a第二杆(A-1-2)另一端的转动关节(A-1-2-2)与a第三杆(A-1-3)端部的转动关节(A-1-3-1)通过装配轴实现转动连接；a第三杆(A-1-3)另一端的转动关节(A-1-3-2)和a第四杆(A-1-4)端部的转动关节(A-1-4-1)通过装配轴实现转动连接；a第四杆(A-1-4)另一端的转动关节(A-1-4-2)与a第五杆(A-1-5)端部的转动关节(A-1-5-1)通过装配轴实现转动连接；a第五杆(A-1-5)另一端的转动关节(A-1-5-2)与机架(G)另一端的转动关节(G-2)通过装配轴实现转动连接；足端(A-1-6)通过开设安装孔与a第三杆(A-1-3)端部的关节(A-1-3-1)以及a第二杆(A-1-2)端部的关节(A-1-2-2)通过装配轴实现固定连接。
如图5所示，腿部连杆可以利用单电机调节机构处于切换位置处，此时控制两个电机同时沿着相同方向转动来实现步行模式切换成滚动模式。
如图6所示，当腿部机构由步行模式切换成滚动模式后，腿部各连杆在重构后即滚动模式下在腿组中所处于的各个位置均不发生改变，连接方式都不改变，平台的驱动方式由a第二驱动部分(A-3)切换为a第一驱动部分(A-2)驱动。
如图7所示，所述的切换位置为当a第一杆(A-1-1)前一个转动关节(A-1-1-1)、后一个转动关节(A-1-1-2)轴线之间的垂线、a第五杆(A-1-5)前一个转动关节(A-1-5-1)、后一个转动关节(A-1-5-2)轴线之间的垂线与机架(G)前一个转动关节(G-1)、后一个转动关节(G-2)轴线之间的垂线相互平行，a第一杆(A-1-1)一端转动关节(A-1-1-2)的轴线与机架(G)一端转动关节(G-2)和a第五杆(A-1-5)相连接的转动关节(A-1-5-2)的轴线处于同一个水平面、a第五杆(A-1-5)一端转动关节(A-1-5-1)的轴线与机架(G)另一端的转动关节(G-1)和a第一杆(A-1-1)相连接的另一端的转动关节(A-1-1-2)的轴线处于同一个水平面，a组腿机构处于此空间连杆机构步行与滚动模式的切换位置。
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