一種翻涌運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法

本發(fā)明涉及一種翻涌運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，特別地涉及一種仿液體翻涌狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。通過對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副的優(yōu)化配置使得該機(jī)構(gòu)能夠模擬一種類似液體沸騰翻涌的狀態(tài)，從而達(dá)到一種無限循環(huán)的運(yùn)動(dòng)效果。該發(fā)明可用于管道攀爬機(jī)器人、隧道洞體的盾構(gòu)施工等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

管道機(jī)器人相對(duì)于其他類型機(jī)器人相比，由于其活動(dòng)空間狹小，運(yùn)動(dòng)過程中可依附物體少等原因?qū)C(jī)器人運(yùn)動(dòng)能力要求較高。為此，在觀察液體在各種情形下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)后，受其在沸騰時(shí)翻涌運(yùn)動(dòng)啟發(fā)制作了一種無限翻轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

中國(guó)專利公開號(hào)CN103448825A公開了一種縮放穿插的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以通過控制上桿組中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和各個(gè)推桿的伸縮，可以實(shí)現(xiàn)上桿組和下桿組的縮放運(yùn)動(dòng)，也可以實(shí)現(xiàn)上桿組和下桿組之間的穿插運(yùn)動(dòng)，并且機(jī)構(gòu)整體具有縮放穿插移動(dòng)步態(tài)和爬壁轉(zhuǎn)彎移動(dòng)步態(tài)。

中國(guó)專利公開號(hào)CN103317511A公開了一種多連桿穿插運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的每個(gè)三角形平面，可以控制一個(gè)三角形平面放大和一個(gè)三角形平面縮小，可以通過三個(gè)連桿組中舵機(jī)和三角形平面上兩個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，使縮小的三角形平面從放大的三角形平面中間穿插過去。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：翻涌運(yùn)動(dòng)為一種無限循環(huán)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，要以機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)此種運(yùn)動(dòng)，要對(duì)各運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行合理配置，使得機(jī)構(gòu)具有較好的對(duì)稱性，從而有益于實(shí)現(xiàn)無限循環(huán)運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種翻涌運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于：一種翻涌運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括上平臺(tái)、中間平臺(tái)、下平臺(tái)及連接它們的第一電動(dòng)推桿、第二電動(dòng)推桿、第三電動(dòng)推桿、第四電動(dòng)推桿、第五電動(dòng)推桿、第六電動(dòng)推桿、第七電動(dòng)推桿、第八電動(dòng)推桿、第九電動(dòng)推桿。

上平臺(tái)含有第一鉸鏈組件、第二鉸鏈組件、第三鉸鏈組件以及連接它們的第十電動(dòng)推桿、第十一電動(dòng)推桿、第十二電動(dòng)推桿。

第一鉸鏈組件含有第一三角型連接件、第二三角型連接件、第一支鏈連接件、第二支鏈連接件、套筒以及銷桿，銷桿依次穿過第二三角型連接件的a孔、第二支鏈連接件的a孔、套筒、第一支鏈連接件的a孔、第一三角型鏈接件的a孔，軸向用螺母緊固，使第一支鏈連接件、第二支鏈連接件繞著套筒形成轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

所述的三個(gè)鉸鏈組件組成結(jié)構(gòu)尺寸相同。

第十電動(dòng)推桿的b端與第一鉸鏈組件中第二三角型連接件的b孔連接，a端與第三鉸鏈組件中第一三角型連接件的b孔連接，通過頂絲固定。

第十一電動(dòng)推桿的b端與第二鉸鏈組件中第二三角型連接件的b孔連接，a端與第一鉸鏈組件中第一三角型連接件的b孔連接，通過頂絲固定。

第十二電動(dòng)推桿的b端與第三鉸鏈組件中第二三角型連接件的b孔連接，a端與第二鉸鏈組件中第一三角型連接件的b孔連接，通過頂絲固定。

中間平臺(tái)含有第四鉸鏈組件、第五鉸鏈組件、第六鉸鏈組件以及連接它們的第十三電動(dòng)推桿、第十四電動(dòng)推桿、第十五電動(dòng)推桿，所述中間平臺(tái)的結(jié)構(gòu)與連接關(guān)系與上平臺(tái)相同。

下平臺(tái)含有第七鉸鏈組件、第八鉸鏈組件、第九鉸鏈組件以及連接它們的第十六電動(dòng)推桿、第十七電動(dòng)推桿、第十八電動(dòng)推桿，所述下平臺(tái)的結(jié)構(gòu)與連接關(guān)系與上平臺(tái)相同。

上平臺(tái)、中間平臺(tái)和下平臺(tái)通過第一電動(dòng)推桿、第二電動(dòng)推桿、第三電動(dòng)推桿、第四電動(dòng)推桿、第五電動(dòng)推桿、第六電動(dòng)推桿、第七電動(dòng)推桿、第八電動(dòng)推桿、第九電動(dòng)推桿連接為一個(gè)整體，具體連接關(guān)系如下：

第一電動(dòng)推桿的b端與第一鉸鏈組件中的第二支鏈連接件的b孔連接，第一電動(dòng)推桿的a端與第四鉸鏈組件中的第一支鏈連接件的b孔連接，通過頂絲固定；第二電動(dòng)推桿的b端與第四鉸鏈組件中的第二支鏈連接件的b孔連接，第二電動(dòng)推桿的a端與第七鉸鏈組件中的第一支鏈連接件的b孔連接，通過頂絲固定；第三電動(dòng)推桿的b端與第七鉸鏈組件中的第二支鏈連接件的b孔連接，第三電動(dòng)推桿的a端與第一鉸鏈組件中的第一支鏈連接件的b孔連接，通過頂絲固定。

第四電動(dòng)推桿的b端與第二鉸鏈組件中的第二支鏈連接件的b孔連接，第四電動(dòng)推桿的a端與第五鉸鏈組件中的第一支鏈連接件的b孔連接，通過頂絲固定；第五電動(dòng)推桿的b端與第五鉸鏈組件中的第二支鏈連接件的b孔連接，第五電動(dòng)推桿的a端與第八鉸鏈組件中的第一支鏈連接件的b孔連接，通過頂絲固定；第六電動(dòng)推桿的b端與第八鉸鏈組件中的第二支鏈連接件的b孔連接，第六電動(dòng)推桿的a端與第二鉸鏈組件中的第一支鏈連接件的b孔連接，通過頂絲固定。

第七電動(dòng)推桿的b端與第三鉸鏈組件中的第二支鏈連接件的b孔連接，第七電動(dòng)推桿的a端與第六鉸鏈組件中的第一支鏈連接件的b孔連接，通過頂絲固定；第八電動(dòng)推桿的b端與第六鉸鏈組件中的第二支鏈連接件的b孔連接，第八電動(dòng)推桿的a端與第九鉸鏈組件中的第一支鏈連接件的b孔連接，通過頂絲固定；第九電動(dòng)推桿的b端與第九鉸鏈組件中的第二支鏈連接件的b孔連接，第九電動(dòng)推桿的a端與第三鉸鏈組件中的第一支鏈連接件的b孔連接，通過頂絲固定。

對(duì)于上平臺(tái)，第一鉸鏈組件中，第一三角型連接件b孔的軸線與第二三角型連接件b孔的軸線共面且夾角為60°；第二鉸鏈組件中，第一三角型連接件b孔的軸線與第二三角型連接件b孔的軸線共面且夾角為60°；第三鉸鏈組件中，第一三角型連接件b孔的軸線與第二三角型連接件b孔的軸線共面且夾角為60°。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明所述的翻涌運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過控制上、中、下三個(gè)平臺(tái)的依次縮放，實(shí)現(xiàn)了一種整體的無限循環(huán)的翻涌運(yùn)動(dòng)。以此翻涌運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，可開發(fā)出更適用于管道的管道機(jī)器人，或者作為洞體盾構(gòu)機(jī)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等。

附圖說明

圖1翻涌運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)整體三維圖；

圖2第一鉸鏈組件爆炸三維圖；

圖3第一三角形連接件三維圖；

圖4第一支鏈連接件三維圖；

圖5第一電動(dòng)推桿三維圖；

圖6上中下三平臺(tái)連接方式示意圖；

圖7運(yùn)動(dòng)過程順序示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

一種翻涌運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖1所示，包括：上平臺(tái)(A)、中間平臺(tái)(B)、下平臺(tái)(C)及連接它們的第一電動(dòng)推桿(1)、第二電動(dòng)推桿(2)、第三電動(dòng)推桿(3)、第四電動(dòng)推桿(4)、第五電動(dòng)推桿(5)、第六電動(dòng)推桿(6)、第七電動(dòng)推桿(7)、第八電動(dòng)推桿(8)、第九電動(dòng)推桿(9)。

上平臺(tái)(A)含有第一鉸鏈組件(A1)、第二鉸鏈組件(A2)、第三鉸鏈組件(A3)以及連接它們的第十電動(dòng)推桿(10)、第十一電動(dòng)推桿(11)、第十二電動(dòng)推桿(12)。

第一鉸鏈組件(A1)，如圖2所示，含有第一三角型連接件(19)、第二三角型連接件(21)、第一支鏈連接件(20)、第二支鏈連接件(22)、套筒(23)以及銷桿(24)。

其中第一三角型連接件(19)、第二三角型連接件(21)形狀尺寸完全相同，如圖3所示；第一支鏈連接件(20)、第二支鏈連接件(22)形狀尺寸完全相同，如圖4所示。

銷桿(24)依次穿過第二三角型連接件(21)的a孔、第二支鏈連接件(22)的a孔、套筒(23)、第一支鏈連接件(20)的a孔、第一三角型鏈接件(19)的a孔，軸向用螺母緊固，使第一支鏈連接件(20)、第二支鏈連接件(22)繞著套筒(23)形成轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

所述的三個(gè)鉸鏈組件(A1)、(A2)、(A3)組成結(jié)構(gòu)尺寸相同。

對(duì)機(jī)構(gòu)中所有推桿，分別規(guī)定a、b端如圖5所示。

第十電動(dòng)推桿(10)的b端與第一鉸鏈組件(A1)中第二三角型連接件(21)的b孔連接，a端與第三鉸鏈組件(A3)中第一三角型連接件(19)的b孔連接，通過頂絲固定。

第十一電動(dòng)推桿(11)的b端與第二鉸鏈組件(A2)中第二三角型連接件(21)的b孔連接，a端與第一鉸鏈組件(A1)中第一三角型連接件(19)的b孔連接，通過頂絲固定。

第十二電動(dòng)推桿(12)的b端與第三鉸鏈組件(A3)中第二三角型連接件(21)的b孔連接，a端與第二鉸鏈組件(A2)中第一三角型連接件(19)的b孔連接，通過頂絲固定。

中間平臺(tái)(B)含有第四鉸鏈組件(B1)、第五鉸鏈組件(B2)、第六鉸鏈組件(B3)以及連接它們的第十三電動(dòng)推桿(13)、第十四電動(dòng)推桿(14)、第十五電動(dòng)推桿(15)，所述中間平臺(tái)(B)的結(jié)構(gòu)與連接關(guān)系與上平臺(tái)(A)相同。

下平臺(tái)(C)含有第七鉸鏈組件(C1)、第八鉸鏈組件(C2)、第九鉸鏈組件(C3)以及連接它們的第十六電動(dòng)推桿(16)、第十七電動(dòng)推桿(17)、第十八電動(dòng)推桿(18)，所述下平臺(tái)(C)的結(jié)構(gòu)與連接關(guān)系與上平臺(tái)(A)相同。

上平臺(tái)(A)、中間平臺(tái)(B)和下平臺(tái)(C)通過第一電動(dòng)推桿(1)、第二電動(dòng)推桿(2)、第三電動(dòng)推桿(3)、第四電動(dòng)推桿(4)、第五電動(dòng)推桿(5)、第六電動(dòng)推桿(6)、第七電動(dòng)推桿(7)、第八電動(dòng)推桿(8)、第九電動(dòng)推桿(9)連接為一個(gè)整體，具體連接關(guān)系如下：

如圖6所示，第一電動(dòng)推桿(1)的b端與第一鉸鏈(A1)組件中的第二支鏈連接件(22)的b孔連接，第一電動(dòng)推桿(1)的a端與第四鉸鏈(B1)組件中的第一支鏈連接件(20)的b孔連接，通過頂絲固定；第二電動(dòng)推桿(2)的b端與第四鉸鏈(B1)組件中的第二支鏈連接件(22)的b孔連接，第二電動(dòng)推桿(2)的a端與第七鉸鏈(C1)組件中的第一支鏈連接件(20)的b孔連接，通過頂絲固定；第三電動(dòng)推桿(3)的b端與第七鉸鏈(C1)組件中的第二支鏈連接件(22)的b孔連接，第三電動(dòng)推桿(3)的a端與第一鉸鏈(A1)組件中的第一支鏈連接件(20)的b孔連接，通過頂絲固定；

第四電動(dòng)推桿(4)的b端與第二鉸鏈(A2)組件中的第二支鏈連接件(22)的b孔連接，第四電動(dòng)推桿(4)的a端與第五鉸鏈(B2)組件中的第一支鏈連接件(20)的b孔連接，通過頂絲固定；第五電動(dòng)推桿(5)的b端與第五鉸鏈(B2)組件中的第二支鏈連接件的b孔連接，第五電動(dòng)推桿(5)的a端與第八鉸鏈(C2)組件中的第一支鏈連接件(20)的b孔連接，通過頂絲固定；第六電動(dòng)推桿(6)的b端與第八鉸鏈(C2)組件中的第二支鏈連接件(22)的b孔連接，第六電動(dòng)推桿(6)的a端與第二鉸鏈(A2)組件中的第一支鏈連接件(20)的b孔連接，通過頂絲固定；

第七電動(dòng)推桿(7)的b端與第三鉸鏈(A3)組件中的第二支鏈連接件(22)的b孔連接，第七電動(dòng)推桿(7)的a端與第六鉸鏈(B3)組件中的第一支鏈連接件(20)的b孔連接，通過頂絲固定；第八電動(dòng)推桿(8)的b端與第六鉸鏈(B3)組件中的第二支鏈連接件(22)的b孔連接，第八電動(dòng)推桿(8)的a端與第九鉸鏈(C3)組件中的第一支鏈連接件(20)的b孔連接，通過頂絲固定；第九電動(dòng)推桿(9)的b端與第九鉸鏈(C3)組件中的第二支鏈連接件(22)的b孔連接，第九電動(dòng)推桿(9)的a端與第三鉸鏈(A3)組件中的第一支鏈連接件(20)的b孔連接，通過頂絲固定。

對(duì)于上平臺(tái)(A)，第一鉸鏈組件(A1)中，第一三角型連接件b孔的軸線與第二三角型連接件b孔的軸線共面且夾角為60°；第二鉸鏈組件(A2)中，第一三角型連接件沉孔(b)的軸線與第二三角型連接件沉孔(b)的軸線共面且夾角為60°；第三鉸鏈組件(A3)中，第一三角型連接件b孔的軸線與第二三角型連接件b孔的軸線共面且夾角為60°。

機(jī)構(gòu)在開始運(yùn)動(dòng)前處于如圖1所示初始狀態(tài)，開始運(yùn)動(dòng)后，上平臺(tái)(A)不斷放大，同時(shí)中間平臺(tái)(B)、下平臺(tái)(C)不斷縮小，如圖7(1)-(2)所示；當(dāng)下平臺(tái)(C)達(dá)到最小狀態(tài)后，下平臺(tái)(C)、上平臺(tái)(A)同時(shí)持續(xù)放大，中間平臺(tái)(B)繼續(xù)縮小，如圖7(3)-(4)所示；當(dāng)上平臺(tái)(A)達(dá)到最大狀態(tài)后，上平臺(tái)(A)、中間平臺(tái)(B)同時(shí)持續(xù)縮小，下平臺(tái)(C)繼續(xù)放大，如圖7(5)-(6)所示；當(dāng)中間平臺(tái)(B)達(dá)到最小狀態(tài)后，中間平臺(tái)(B)、下平臺(tái)(C)同時(shí)持續(xù)放大，上平臺(tái)(A)繼續(xù)縮小，如圖7(7)-(8)所示；當(dāng)下平臺(tái)(C)達(dá)到最大狀態(tài)后，下平臺(tái)(C)、上平臺(tái)(A)同時(shí)持續(xù)縮小，中間平臺(tái)(B)繼續(xù)放大，如圖7(9)-(10)所示；當(dāng)上平臺(tái)(A)達(dá)到最小狀態(tài)后，上平臺(tái)(A)、中間平臺(tái)(B)同時(shí)持續(xù)放大，下平臺(tái)(C)繼續(xù)縮小，如圖7(11)-(12)所示，直至達(dá)到如圖7(1)所示狀態(tài)。至此機(jī)構(gòu)完成一次翻涌運(yùn)動(dòng)。