電動六足爬行機構的製作方法

2023-06-03 12:12:21 3

專利名稱：電動六足爬行機構的製作方法
技術領域：
一種電動六足爬行機構，屬於機器人領域，可用於製作高科技玩具。
背景技術：
智能型的電動機器寵物屬於中高檔玩具，已經是當前玩具市場的熱點，如Tiger智能機器寵物系列的普奇狗。但因其只有四條腿，機械結構原理過於簡單，行走動作趣味性不強，智能不高。而電動六足爬行玩具在市場上尚屬空白。

發明內容
本實用新型的目的是公開一種電動六足爬行機構，它可用於製作行走動作趣味性強、智能性高的高科技玩具。
電動六足爬行機構由軀體、肢體、抬足驅動、方向切換、縱向驅動、橫向驅動和動力源七部分組成。其中軀體部分由三塊相同的機身板(亦稱翻板)、一根縱向中心軸和三組相同的軸承座以及鉛垂支板、主軸承組成；肢體部分由三組相同的杆繫結構和兩根腿間連杆組成，每組杆系都包括一對腿，一對腳掌、一根胯杆；抬足驅動部分包括翻板驅動輪、滑塊、帶滑槽的翻板擺杆、翻板擺板、弧狀連杆；方向切換部分包括方向切換輪、方向切換滑塊、方向切換滑槽、方向切換齒輪組件；縱向驅動部分包括縱向驅動輪、縱向錐形傳動輪、縱向擺杆驅動輪、縱向滑塊、縱向帶滑槽擺杆；橫向驅動部分包括橫向驅動輪、橫向拉杆、萬向節、橫向滑杆、橫向滑槽滑塊、橫向滑槽、橫向伸縮八連杆機構；動力源部分包括主驅動電機、主驅動輪、方向切換電機、電池盒。
它們的連接方式如下
一根中心軸穿過固定於三塊機身板下面的三組軸承座形成六足爬行機構的軀體，三塊機身板可獨立地繞中心軸轉動。中間的機身板和其上的鉛垂支板是六足爬行機構零部件的主要載體。肢體部分中的每一條腿的內端與一根胯杆的一端鉸接，而腿的下端與腳掌鉸接。這樣組成的三組杆繫結構分別安裝於三塊機身板下面，為了保證三對腿同步運動，需用兩根腿間連杆分別把相鄰兩根胯杆的左側和右側連接起來，且中間一根胯杆以橫向滑槽上端為軸並藉助主軸承繞機身板的鉛垂中軸線轉動，另兩根胯杆也可繞各自上邊機身板的鉛垂中軸線轉動。用於抬足驅動的翻板擺板鉸接在位於中間的機身板上面，沿翻板擺板橫向固定一根帶滑槽的翻板擺杆，滑槽內有一個固定於翻板驅動輪邊緣的滑塊(用以形成曲柄連杆機構)，於是當固定在中間機身板上面的主驅動電機帶動翻板驅動輪轉動時，翻板擺板可以繞鉸接點相對於中間機身板橫向擺動；又由於兩根弧狀連杆穿過翻板擺板後，端部分別固定在兩側的機身板上，故當翻板驅動輪轉動時，兩側的機身板也繞中心軸同步擺動。當然，按著六足運動機構的要求，中間的機身板與其兩側的機身板的運動方向應相反。事實上，只要翻板擺板擺動即可達到此目的。用於方向切換的方向切換電機固定於中間的機身板上面，邊緣帶有一個方向切換滑塊的方向切換輪固裝在方向切換電機的軸頭上，方向切換滑塊插裝在方向切換滑槽一端的鉛垂槽道內(用以形成曲柄連杆機構)，而包括兩個相互嚙合介輪的方向切換齒輪組件的端部亦有一個滑塊插裝在方向切換滑槽另一端的鉛垂槽道內(用以形成曲柄連杆機構)，於是當方向切換電機轉動時，方向切換滑槽可在中間機身板板面上的橫嚮導軌內運動，並帶動方向切換齒輪組件繞其鉛垂支板上的軸橫向擺動，其結果是方向切換齒輪組件或者與主驅動輪、縱向驅動輪形成一條傳動鏈，以便實現六足爬行機構的縱向運動；或者與主驅動輪、橫向驅動輪形成一條傳動鏈，以便實現六足爬行機構的橫向運動。用於縱向驅動的縱向驅動輪的轉軸安裝在中間機身板上面的鉛垂支板上並通過縱向錐形傳動輪將縱向驅動輪繞水平軸的轉動轉換為繞鉛垂軸的轉動，並帶動與縱向錐形傳動輪同軸連接的、帶有一個滑塊的縱向擺杆驅動輪轉動，由於該滑塊與縱向帶滑槽擺杆也組成一套曲柄滑塊機構，縱向帶滑槽擺杆又是與位於中間的胯杆固連的，於是該胯杆前後擺動，再藉助於兩根腿間連杆即可實現三對腿的前後(縱向)運動。用於橫向驅動的橫向驅動輪通過一端鉸接於其輪緣上的橫向拉杆、萬向節和橫向滑杆拉動橫向滑塊在沿鉛垂方向固定於中間胯杆上的橫向滑槽內上下運動。由於橫向滑塊位於一組能使一對腿分開、合攏的可橫向伸縮的八連杆機構的中間鉸接點上，且該八連杆機構的兩端各與一條腿鉸接，而與橫向滑塊相對的鉸接點固定在橫向滑槽內的下端，故當橫向滑塊在橫向滑槽內上下運動時，一對腿將分開或合攏。
可以看出，抬足、橫向或縱向邁步的動作都是藉助電機的轉動和曲柄連杆機構實現的；而且在電動六足爬行機構的縱向、橫向運動中，中間一對腿始終是主動腿，兩側的兩對腿是被動腿，靠腿間連杆聯動；同時需要單片機協調和遙控器控制。例如，橫向運動的程序應該是方向切換電機轉動，藉助曲柄連杆機構使方向切換齒輪組件擺動，形成橫向運動傳遞鏈；主驅動電機正轉(或反轉)，其動力一方面經抬足運動鏈，藉助翻板擺板的擺動和弧狀連杆的牽引使中間一對腿中的一條腿(左腿或右腿)逐漸抬起，同時又經橫向運動鏈，藉助曲柄連杆機構和橫向伸縮八連杆機構使中間一對腿分開，即向左(右)邁出，著地後改變主驅動電機轉向，抬起右(左)腿，且使兩腿併攏，著地後整個機構向左(右)邁出一步；依此類推。
本專利申請提供的一種電動六足爬行機構目前可用於製作高科技玩具，填補市場上缺少電動六足爬行玩具這一空白。
本實用新型所實現的六足運動具有知識性和趣味性，如果在機構外面加裝某些動物的外形則更具吸引力。


圖1是六足爬行機構主視示意圖圖2是六足爬行機構俯視示意圖圖3是六足爬行機構仰視示意圖圖4是圖2所示的六足爬行機構A-A向剖視示意圖圖5是圖2所示的六足爬行機構B-B向剖視示意圖具體實施方式
下面給出實施本實用新型的優選方案，並結合附圖加以說明。
一種電動六足爬行機構由軀體、肢體、抬足驅動、方向切換、縱向驅動、橫向驅動和動力源七部分組成。其中軀體部分(如圖1、圖5所示的)由三塊機身板(亦稱翻板)02、一根縱向中心軸01和三對軸承座03以及鉛垂支板04、主軸承05組成；肢體部分(如圖3、圖4所示的)由三組杆繫結構組成，每組杆系都包括一對腿11，一對腳掌12、一根胯杆13和兩根腿間連杆14；抬足驅動部分(如圖2所示的)包括翻板驅動輪21、滑塊22、帶滑槽的翻板擺杆23、翻板擺板24、弧狀連杆25；方向切換部分(如圖2、圖5所示的)包括方向切換輪51、方向切換滑塊52、方向切換滑槽53、方向切換齒輪組件54；縱向驅動部分(如圖2、圖5所示的)包括縱向驅動輪31、縱向錐形傳動輪32、縱向擺杆驅動輪33、縱向滑塊34、縱向帶滑槽擺杆35；橫向驅動部分(如圖5所示的)包括橫向驅動輪41、橫向拉杆42、萬向節43、橫向滑杆44、橫向滑塊45、橫向滑槽46、橫向伸縮八連杆機構47；動力源部分(如圖1、圖2、圖5所示的)包括主驅動電機61、主驅動輪62、方向切換電機63、電池盒64。
它們的連接方式如下一根中心軸01穿過固定於三塊機身板02下面的三組軸承座03形成六足爬行機構的軀體，三塊機身板02可獨立地繞縱向中心軸01轉動。中間的機身板02和其上的鉛垂支板04是六足爬行機構零部件的主要載體。肢體部分中的每一條腿11的內端與一根胯杆13的一端鉸接，腿11的下端與腳掌12鉸接，這樣組成的三組杆繫結構分別位於三塊機身板02下面，為了保證三對腿11同步運動，需用兩根腿間連杆14分別把相鄰兩根胯杆13的左側和右側連接起來，且中間一根胯杆13以橫向滑槽46上端為軸並藉助主軸承05繞機身板02的鉛垂中軸線轉動，另兩根胯杆13也可繞各自上邊機身板02的鉛垂中軸線轉動。用於抬足驅動的翻板擺板24鉸接在位於中間的機身板02上面，沿翻板擺板24橫向固定一根帶滑槽的翻板擺杆23，滑槽內有一個固定於翻板驅動輪21邊緣的滑塊22(用以形成曲柄連杆機構)，於是當固定在中間機身板02上面的主驅動電機61帶動翻板驅動輪21轉動時，翻板擺板24可以繞鉸接點相對於中間機身板02橫向擺動；又由於兩根弧狀連杆25穿過翻板擺板24後，端部分別固定在兩側的機身板02上，故當翻板驅動輪21轉動時，兩側的機身板02也繞中心軸01同步擺動，並可實現中間的機身板02與兩側的機身板02的運動方向相反。用於方向切換的方向切換電機63固定於中間的機身板02上面，邊緣帶有一個方向切換滑塊52的方向切換輪51固裝在方向切換電機63的軸頭上，方向切換滑塊52插裝在方向切換滑槽53一端的鉛垂槽道內(用以形成曲柄連杆機構)，而包括兩個相互嚙合介輪的方向切換齒輪組件54的端部亦有一個滑塊插裝在方向切換滑槽53另一端的鉛垂槽道內(用以形成曲柄連杆機構)，於是當方向切換電機63轉動時，方向切換滑槽53可在中間機身板02板面上的橫嚮導軌內運動，並帶動方向切換齒輪組件54繞其鉛垂支板04上的軸橫向擺動，其結果是方向切換齒輪組件54或者與主驅動輪62、橫向驅動輪41形成一條傳動鏈，以便實現六足爬行機構的橫向運動；或者與主驅動輪62、縱向驅動輪31形成一條傳動鏈，以便實現六足爬行機構的縱向運動。用於縱向驅動的縱向驅動輪31的轉軸安裝在鉛垂支板04上並通過縱向錐形傳動輪32將縱向驅動輪31繞水平軸的轉動轉換為繞鉛垂軸的轉動，並帶動與縱向錐形傳動輪32同軸連接的、帶有一個縱向滑塊34的縱向擺杆驅動輪33轉動，由於該縱向滑塊34與縱向帶滑槽擺杆35也組成一套曲柄滑塊機構，縱向帶滑槽擺杆35又是與位於中間的胯杆13固連的，於是胯杆13前後擺動，再藉助於兩根腿間連杆14即可實現三對腿11的前後運動。用於橫向驅動的橫向驅動輪41通過一端鉸接於其輪緣上的橫向拉杆42、萬向節43和穿過橫向滑槽46上端的橫向滑杆44拉動橫向滑塊45在橫向滑槽46內上下運動。由於橫向滑塊45位於一組能使一對腿11分開、合攏的可橫向伸縮的八連杆機構47的中間鉸接點上，且該八連杆機構47的兩端各與一條腿11鉸接，而與橫向滑塊45相對的鉸接點固定在橫向滑槽46內的下端，故當橫向滑塊45在橫向滑槽46內上下運動時，一對腿11將分開或合攏。
全部運動需由單片機組成的線路協調和遙控器控制。
本專利申請提供的一種電動六足爬行機構目前可用於製作高科技玩具，填補市場上缺少電動六足爬行玩具這一空白。
本實用新型所實現的六足運動具有知識性和趣味性，如果在機構外面加裝某些動物的外形則更具吸引力。
權利要求1.一種電動六足爬行機構，它由軀體、肢體、抬足驅動、縱向驅動、橫向驅動、方向切換和動力源七部分組成，其特徵在於軀體部分是用一根縱向中心軸(01)將三塊相同的機身板(02)連接起來形成，每塊機身板(02)可獨立地繞中心軸(01)轉動，中間的機身板(02)和其上的鉛垂支板(04)是六足爬行機構零部件的主要載體；肢體部分是由三組分別安裝於三塊機身板(02)下面的杆系組成，連接三對腿(11)的三根胯杆(13)可繞各自對應的機身板(02)的鉛垂中軸線轉動，用以協調三對腿(11)同步動作的兩根腿間連杆(14)分別把相鄰兩根胯杆(13)的左側和右側連接起來；抬足運動是靠主驅動電機(61)帶動一套曲柄連杆機構使翻板擺板(24)繞中間機身板(02)上的鉸接點擺動並通過兩根穿過翻板擺板(24)的弧狀連杆(25)拉動兩側的機身板(02)產生；通過固定於中間機身板(02)上的方向切換電機(63)帶動曲柄連杆機構和由兩個介輪組成的方向切換齒輪組件(54)橫向擺動，其結果是方向切換齒輪組件(54)或者與主驅動電機(61)帶動的主驅動輪(62)、縱向驅動輪(31)形成一條縱向運動傳動鏈，或者與主驅動輪(62)、橫向驅動輪(41)形成一條橫向運動傳動鏈；縱向運動就在將縱向驅動輪(31)繞水平軸的轉動變換為繞鉛垂軸的轉動後再藉助一套曲柄連杆機構和兩根腿間連杆(14)帶動三根胯杆(13)各繞自身上面的機身板(02)中軸線轉動中實現；橫向運動也在橫向驅動輪(41)轉動的基礎上藉助一套曲柄連杆機構和一組兩端與腿(11)鉸接的橫向伸縮八連杆機構(47)的伸縮中實現。
2.如權利要求1所述的電動六足爬行機構，其特徵在於方向切換電機(63)軸頭上固裝一個邊緣帶有一個方向切換滑塊(52)的方向切換輪(51)，方向切換滑塊(52)插裝在方向切換滑槽(53)一端的鉛垂槽道內，而包括兩個相互嚙合介輪的方向切換齒輪組件(54)的端部亦有一個滑塊插裝在方向切換滑槽(53)另一端的鉛垂槽道內；方向切換滑槽(53)可在第二塊機身板(02)板面的橫嚮導軌內運動，並帶動方向切換齒輪組件(54)繞其在鉛垂支板(04)上的軸橫向擺動。
3.如權利要求1所述的電動六足爬行機構，其特徵在於縱向驅動輪(31)的轉軸安裝在鉛垂支板(04)上並在藉助縱向錐形傳動輪(32)將縱向驅動輪(31)繞水平軸的轉動轉換為繞鉛垂軸的轉動後帶動與縱向錐形傳動輪(32)同軸連接的、帶有一個縱向滑塊(34)的縱向擺杆驅動輪(33)轉動，縱向滑塊(34)與縱向帶滑槽擺杆(35)組成一套曲柄連杆機構，縱向帶滑槽擺杆(35)與位於中間的胯杆(13)固連。
4.如權利要求1所述的電動六足爬行機構，其特徵在於橫向驅動輪(41)通過一端鉸接於其輪緣上的橫向拉杆(42)、萬向節(43)和穿過橫向滑槽(46)上端的橫向滑杆(44)拉動橫向滑塊(45)在橫向滑槽(46)內上下運動；橫向滑塊(45)位於一組可橫向伸縮的八連杆機構(47)的中間鉸接點上，而相對的鉸接點固定在橫向滑槽(46)內的下端，該八連杆機構(47)的兩端各與一條腿(11)鉸接。
專利摘要一種電動六足爬行機構，它由軀體、肢體、抬足驅動、方向切換、縱向驅動、橫向驅動和動力源七部分組成。其中軀體部分是由三塊可繞縱向中心軸獨立轉動的機身板組成；構成肢體部分的三組杆系可繞機身板中軸線同步轉動；在方向切換齒輪組實現縱向運動和橫向運動的切換之後，主驅動電機經曲柄連杆機構、翻板擺板、弧狀連杆實現抬足運動，並經曲柄連杆機構、胯杆和腿間連杆實現縱向運動，或經曲柄連杆機構、可橫向伸縮的八連杆機構實現橫向運動。全部運動需由單片機組成的線路協調和遙控器控制。本實用新型所實現的六足運動具有知識性和趣味性，如果在機構外面加裝某些動物的外形則更具吸引力。
文檔編號B25J9/06GK2668346SQ0326061
公開日2005年1月5日 申請日期2003年9月27日 優先權日2003年9月27日
發明者呂廣強, 劉秀清, 任正義 申請人:哈爾濱工程大學