一种基于Sarrus机构的可变躯干机器人

本发明涉及一种基于sarrus机构的可变躯干机器人，具体涉及一种以空间单闭链连杆机构sarrus机构为基础，以变形舵机驱动躯干变形的轮式移动机器人。

背景技术：

1、基于sarrus机构的可变躯干机构具有独特的设计参数和布置方式，从而决定了它的特殊运动学和力学特性。该机构还具有过约束特性，使得机构刚度较高，从而提高机构的承载能力。同时它具有优秀的变形特性，作为机身可以帮助机器人进行更好的越障。

2、中国专利cn202111561149.3公开了“一种基于sarrus机构的多模式滚动机器人”，该机器人以空间六杆sarrus机构为基础，通过控制变形电机的正反转，来折展机器人的支链，改变机器人轮式移动下的模式，驱动机器人以多种模式进行直行及转向。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题：

2、常见的轮式移动机器人越障高度小、地形适应性差，在面对复杂地形时无法顺利通过，本技术提供一种基于sarrus机构的具有多种移动模式的可变躯干机器人，并且通过对机构的运动特性和力学特性分析，实现机构运动的稳定性和精确性。

3、一种基于sarrus机构的可变躯干机器人，其特征在于：一种基于sarrus机构的可变躯干机器人为单闭链机构，组成部分包括左前平台杆(1)、右前平台杆(2)、左后平台杆(3)、右后平台杆(4)、左前支链杆(5)、右前支链杆(6)、左后支链杆(7)、右后支链杆(8)、左前轮支架(9)、右前轮支架(10)、左后轮支架(11)、右后轮支架(12)、左前轮(13)、右前轮(14)、左后轮(15)、右后轮(16)。

4、构成机构的零件结构：

5、所述的左前平台杆(1)为空心直杆，具有大端(1-1)与小端(1-2)，在两端中段设有安装槽(1-3)，可在安装槽(1-3)的大端(1-1)侧安装驱动电机与左前轮支架(9)，在小端(1-2)处设有转动关节一(1-4)用以配合安装槽(1-3)安装舵机，转动关节一(1-4)的轴线与左前平台杆(1)垂直，并铰接左后平台杆(3)，在大端(1-1)处设有转动关节二(1-5)通过轴与左前支链杆(5)的转动关节一(5-4)形成转动铰接，转动关节二(1-5)的轴线与左前平台杆(1)共线；

6、所述的右前平台杆(2)为空心直杆，具有大端(2-1)与小端(2-2)，在两端中段设有安装槽(2-3)，可在安装槽(2-3)的小端(2-2)侧安装驱动电机与右前轮支架(10)，在大端(2-1)处设有转动关节一(2-4)用以配合安装槽(2-3)安装舵机，转动关节一(2-4)的轴线与右前平台杆(2)垂直，并铰接右后平台杆(4)，在小端(2-2)处设有转动关节二(2-5)通过轴与右前支链杆(6)的转动关节一(6-4)形成转动铰接，转动关节二(2-5)的轴线与右前平台杆(2)共线；

7、所述的左后平台杆(3)为空心直杆，具有大端(3-1)与小端(3-2)，在两端中段设有安装槽(3-3)，可在安装槽(3-3)的小端(3-2)侧安装驱动电机与左后轮支架(11)，在大端(3-1)处设有转动关节一(3-4)用以配合安装槽(3-3)安装舵机，转动关节一(3-4)的轴线与左后平台杆(3)垂直，并铰接左前平台杆(1)，在小端(3-2)处设有转动关节二(3-5)通过轴与左后支链杆(7)的转动关节一(7-4)形成转动铰接，转动关节二(3-5)的轴线与左后平台杆(3)共线；

8、所述的右后平台杆(4)为空心直杆，具有大端(4-1)与小端(4-2)，在两端中段设有安装槽(4-3)，可在安装槽(4-3)的大端(4-1)侧安装驱动电机与有后轮支架(12)，在小端(4-2)处设有转动关节一(4-4)用以配合安装槽(4-3)安装舵机，转动关节一(4-4)的轴线与右后平台杆(4)垂直，并铰接右前平台杆(2)，在大端(4-1)处设有转动关节二(4-5)通过轴与右后支链杆(8)的转动关节一(8-4)形成转动铰接，转动关节二(4-5)的轴线与右后平台杆(4)共线；

9、所述左前平台杆(1)、右前平台杆(2)、左后平台杆(3)与右后平台杆(4)外形结构完全相同；

10、所述的左前支链杆(5)为空心直杆，具有大端(5-1)与小端(5-2)，在小端段设有安装槽(5-3)在小端(5-2)处设有转动关节一(5-4)用以配合安装槽(5-3)安装舵机，并铰接左前平台杆(1)，在大端(5-1)处设有转动关节二(5-5)用以铰接右前支链杆(6)，转动关节一(5-4)与转动关节二(5-5)的轴线相互平行，且与左前支链杆(5)垂直；

11、所述的右前支链杆(6)为空心直杆，具有大端(6-1)与小端(6-2)，在大端段设有安装槽(6-3)在大端(6-1)处设有转动关节一(6-4)用以配合安装槽(6-3)安装舵机，并铰接右前平台杆(2)，在小端(6-2)处设有转动关节二(6-5)用以铰接左前支链杆(5)，转动关节一(6-4)与转动关节二(6-5)的轴线相互平行，且与右前支链杆(6)垂直；

12、所述的左后支链杆(7)为空心直杆，具有大端(7-1)与小端(7-2)，在小端段设有安装槽(7-3)在大端(7-1)处设有转动关节一(7-4)用以铰接左后平台杆(3)，在小端(7-2)处设有转动关节二(7-5)用以配合安装槽(7-3)安装舵机并铰接右后支链杆(8)，转动关节一(7-4)与转动关节二(7-5)的轴线相互平行，且与左后支链杆(7)垂直；

13、所述的右后支链杆(8)为空心直杆，具有大端(8-1)与小端(8-2)，在大端段设有安装槽(8-3)在小端(8-2)处设有转动关节一(8-4)用以铰接右后平台杆(4)，在大端(8-1)处设有转动关节二(8-5)用以配合安装槽(7-3)安装舵机并铰接左后支链杆(7)，转动关节一(8-4)与转动关节二(8-5)的轴线相互平行，且与右后支链杆(8)垂直；

14、所述左前支链杆(5)、右前支链杆(6)、左后支链杆(7)与右后支链杆(8)外形结构完全相同。

15、所述左前轮支架(9)中部设有安装槽(9-1)与左前平台杆的安装槽(1-3)配合固定支架，在安装槽下方设有转动关节(9-2)通过电机轴与左前轮(13)铰接；

16、所述右前轮支架(10)中部设有安装槽(10-1)与右前平台杆的安装槽(2-3)配合固定支架，在安装槽下方设有转动关节(10-2)通过电机轴与右前轮(14)铰接；

17、所述左后轮支架(11)中部设有安装槽(11-1)与左后平台杆的安装槽(3-3)配合固定支架，在安装槽下方设有转动关节(11-2)通过电机轴与左后轮(15)铰接；

18、所述右后轮支架(12)中部设有安装槽(12-1)与右后平台杆的安装槽(4-3)配合固定支架，在安装槽下方设有转动关节(12-2)通过电机轴与左后轮(16)铰接。

19、具体连接方式：

20、左前平台杆转动关节二(1-5)通过铰链与左前支链杆的转动关节一(5-4)连接，左前支链杆的转动关节二(5-5)与右前支链杆的转动关节一(6-4)通过铰链连接，右前支链杆通过转动关节二(6-5)与右前平台杆转动关节一(2-4)通过铰链配合链接，右前平台杆的转动关节二(2-5)通过铰链与右后平台杆的转动关节一(4-4)连接，右后平台杆的转动关节二(4-5)通过铰链与右后支链杆的转动关节一(8-4)连接，右后支链杆通过转动关节二(8-5)与左后支链杆的转动关节一(7-4)采用铰链连接，左后支链杆的转动关节二(7-5)通过铰链与左后平台杆的转动关节一(3-4)连接，左后平台杆的转动关节二(3-5)与左前平台杆的转动关节一(1-4)通过铰链连接，八个杆件形成一个完整的闭链机构。

21、一种基于sarrus机构的可变躯干机器人，其特征在于：所述所有平台杆与支链杆相互垂直。且各杆件长度相等，但各杆件的长度可同时增大或减小，杆件的外形并不局限于方形，例如圆形、菱形等。

22、一种基于sarrus机构的可变躯干机器人，其特征在于：所使用的驱动电机应采用d形输出轴电机，并通过套筒与轮相连。

23、一种基于sarrus机构的可变躯干机器人，其特征在于：所述左前轮(13)、右前轮(14)、左后轮(15)、右后轮(16)与地面不垂直时，可以通过安装在左前支链杆(5)与右前支链杆(6)的舵机进行调整。

24、一种基于sarrus机构的可变躯干机器人，其特征在于：在遇到狭小地形无法通过时，可以通过安装在左后支链杆(7)上的舵机调整左后支链杆(7)与右后支链杆(8)所成的角度，从而改变机器人躯干的形状使机器人通过。

25、一种基于sarrus机构的可变躯干机器人，其特征在于：在遇到台阶地形无法通过时，可以通过安装在左前平台杆(1)上的舵机改变机器人左前平台杆(1)与左后平台杆(3)的角度，通过与安装在右后平台杆(4)上的舵机改变右前平台杆(2)与右后平台杆(4)的角度，从而改变机器人躯干的形状使机器人越过台阶。

26、本发明的有益效果：本发明所述的基于sarrus机构的可变躯干机器人，具有稳定性强、运动精度高、结构简单、高可靠性、适应性强和可以实现多种运动方式的优势。采用了可变形的车身实现了轮式机器人的多运动模式切换，大大提高了机器人的适应能力，为轮式机器人的构建提供了新思路。