自動滑冰車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動滑冰車，包括座椅、控制器、承載平臺、第一運動關節(jié)、第二運動關節(jié)、第三運動關節(jié)，座椅安裝在承載平臺上方，控制器安裝在承載平臺上，第一運動關節(jié)包括：移動關節(jié)和旋轉(zhuǎn)關節(jié)，旋轉(zhuǎn)關節(jié)安裝在移動關節(jié)的下方，控制器連接與控制第一至第三運動關節(jié)的第一步進電機和第二步進電機。第一運動關節(jié)、第二運動關節(jié)、第三運動關節(jié)安裝在承載平臺的下方。本發(fā)明通過控制機械運動能夠?qū)崿F(xiàn)自動滑冰車的直線運動和旋轉(zhuǎn)運動。
【專利說明】自動滑冰車
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于運動機械領域，特別涉及一種采用控制機械運動的方式實現(xiàn)的自動滑冰車。
【背景技術】
[0002]冰車歷史悠久，早期的冰車是從雪上爬犁演變過來的，它可以適用于封凍的江面及河面拖拉物品，速度較雪上更快，隨后就逐步演變成一種可供人們休閑娛樂的玩具。
[0003]東北地區(qū)入冬以后滑冰是一項比較盛行的運動項目，但因現(xiàn)在的滑冰器械靈活性不好，而且還存在一定的危險因素，滑起來“平衡”特別難掌握。目前國內(nèi)的冰車都是以游玩者自主滑動為主，滑起來也是比較費勁的，容易使人產(chǎn)生疲倦感，達不到休閑娛樂的效果，目前的冰車沒有采用機械的方式實現(xiàn)冰車的自主滑動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種具有自動控制功能的自動滑冰車。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0006]自動滑冰車，包括座椅4、控制器33、承載平臺34、第一運動關節(jié)1、第二運動關節(jié)
2、第三運動關節(jié)3，座椅4安裝在承載平臺34上方，控制器33安裝在承載平臺34上，
[0007]第一運動關節(jié)I包括:移動關節(jié)和旋轉(zhuǎn)關節(jié)，移動關節(jié)包括:安裝座11、光軸滑塊110、光軸滑塊1115、移動螺母14、光軸121、光軸1116、絲桿20、步進電機座17、第二步進電機18、第一支撐座12、第二支撐座28、第三支撐座29、第四支撐座30、第五支撐座31、第六支撐座32，步進電機座17安裝在承載平臺34的下面，第二步進電機18安裝在步進電機座17上，移動螺母14安裝在安裝座11上，光軸滑塊IlO和光軸滑塊1115分別位于移動螺母14的兩側(cè)并固定在安裝座11上，光軸121穿過光軸滑塊110、兩端分別安裝在第一支撐座12和第四支撐座30上，光軸1116穿過光軸滑塊1115、兩端分別安裝在第三支撐座29和第六支撐座32上，絲桿20穿過移動螺母14、第一端安裝在第二支撐座28上，絲桿20第二端安裝在第五支撐座31上并與第二步進電機18的輸出軸連接，第一支撐座12、第二支撐座28、第三支撐座29、第四支撐座30、第五支撐座31、第六支撐座32安裝在承載平臺34的下面；
[0008]旋轉(zhuǎn)關節(jié)包括:固定板8、第一步進電機7、滑冰板5、滑冰板支撐桿6、同步帶輪123、同步帶輪1125、同步帶24、旋轉(zhuǎn)軸26，固定板8兩端分別安裝一個支撐柱9，滑冰板支撐桿6第一端與滑冰板5連接，滑冰板支撐桿6第二端與旋轉(zhuǎn)軸26的第一端連接，旋轉(zhuǎn)軸26的第二端穿過固定板8安裝有同步帶輪1125，第一步進電機7安裝在固定板8上，同步帶輪123安裝在第一步進電機7的輸出軸上，同步帶24套在同步帶輪123和同步帶輪1125上，固定板8通過兩個支撐柱9安裝在移動關節(jié)的安裝座11下方；
[0009]第二運動關節(jié)2與第一運動關節(jié)I結(jié)構(gòu)相同，第三運動關節(jié)3與第一運動關節(jié)I結(jié)構(gòu)相同，第一運動關節(jié)1、第二運動關節(jié)2、第三運動關節(jié)3安裝在承載平臺34的下方；[0010]控制器33連接與控制第一至第三運動關節(jié)的第一步進電機和第二步進電機。
[0011]本發(fā)明還可以包括:
[0012]座椅4位于承載平臺34的正中央，第一運動關節(jié)1、第二運動關節(jié)2、第三運動關節(jié)3以承載平臺34的中心成120°分布在承載平臺34的下方。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
[0014](I)采用機械運動的方式，突破了傳統(tǒng)冰車需要人工滑動才能實現(xiàn)運動的不足，實現(xiàn)了自動控制；
[0015](2)自動滑冰車作為一種冰面運動機器人，也可搭載其它實驗平臺，運用于極地勘探、冰面搜救、雪地探測、景區(qū)監(jiān)控等諸多領域，具有廣闊的應用前景；
[0016](3)特有的運動模式實現(xiàn)了在光滑表面移動時滑移很小，具有良好的運動穩(wěn)定性和可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明的運動關節(jié)不意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)關節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是本發(fā)明的移動關節(jié)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0021]圖5是本發(fā)明的運動關節(jié)在移動平臺上的分布示意圖；
[0022]圖6是本發(fā)明的直線運動原理圖；
[0023]圖7是本發(fā)明的繞幾何中心旋轉(zhuǎn)的原理圖；
[0024]圖8是本發(fā)明的繞某個滑冰板旋轉(zhuǎn)的運動原理圖。
【具體實施方式】
[0025]下面根據(jù)附圖1?附圖8對本發(fā)明進行詳細說明。
[0026]自動滑冰車主要由移動平臺、座椅、控制系統(tǒng)組成，移動平臺主要由三個相同的運動關節(jié)組成。座椅通過螺栓連接安裝在移動平臺正中央，三個運動關節(jié)成120°，加上墊片通過螺栓安裝在移動平臺徑向位置上，安裝的時候與移動平臺邊沿齊平。
[0027]自動滑冰車的運動關節(jié)，其特征在于:該關節(jié)由滑冰板、滑冰板支撐桿、旋轉(zhuǎn)軸、軸套、步進電機、固定板、同步帶輪、同步帶、支撐柱、絲杠、光軸、移動螺母、光軸滑塊、安裝座、支撐座、聯(lián)軸器組成?；逋ㄟ^螺栓與滑冰板支撐桿連接，連接點在滑冰板的中心上，滑冰板支撐桿的另一端與旋轉(zhuǎn)軸一端通過螺栓連到一起，旋轉(zhuǎn)軸加上軸承套在軸套里，軸承與軸套為過盈配合，軸承與軸為間隙配合，軸套通過螺栓安裝在固定板幾何中心位置上，步進電機通過螺栓安裝在固定板縱向四分之一位置上，一個同步帶輪通過過盈配合安裝在旋轉(zhuǎn)軸的另一端，另一個同步帶輪通過過盈配合安裝在步進電機的輸出軸上，同步帶裝在兩個同步帶輪上，兩個支撐柱通過螺栓安裝在固定板橫向的邊沿處，旋轉(zhuǎn)關節(jié)通過支撐柱加上螺栓安裝在安裝座的正下方，移動螺母通過螺栓安裝在安裝座側(cè)壁的幾何中心處，光軸滑塊左右對稱的分布在移動螺母的兩側(cè)，光軸滑塊通過螺母固定在安裝座上，絲杠、光軸安裝在支撐座上，通過內(nèi)六角螺釘固定在支撐座上，移動螺母安裝在絲杠上，光軸滑塊與光軸通過間隙配合安裝在一起，步進電機座通過螺栓安裝在承載平臺上，移動關節(jié)的步進電機通過螺栓安裝在電機座上，移動關節(jié)的步進電機的輸出軸與絲杠的一端通過聯(lián)軸器連在一起。
[0028]如圖一所示:自動滑冰車由第一運動關節(jié)1、第二運動關節(jié)2、第三運動關節(jié)3、座椅4、控制器33組成。座椅4安裝在承載平臺34的正中央，第一運動關節(jié)1、第二運動關節(jié)
2、第三運動關節(jié)3通過螺栓成120°固定在承載平臺34相應的位置上，控制器33固定在承載平臺34相應的位置上。
[0029]如圖二所示:運動關節(jié)由旋轉(zhuǎn)關節(jié)和移動關節(jié)組成。旋轉(zhuǎn)關節(jié)如圖三所示，由固定板8、第一步進電機7、軸套22組成、同步帶輪23、同步帶24、同步帶輪25、旋轉(zhuǎn)軸26組成，步進電機I和軸套22通過螺栓固定在固定板8相應位置上，同步帶輪23通過過盈配合安裝在第一步進電機7的輸出軸上，同步帶輪25通過過盈配合裝在旋轉(zhuǎn)軸的一端，同步帶24安裝在兩個同步帶輪上，滑冰板支撐桿6 —端固定在旋轉(zhuǎn)軸的另一端，滑冰板支撐桿6的另一端與滑冰板5固連在一起，連接點在滑冰板正中心。第一步進電機7的運動通過同步帶帶動旋轉(zhuǎn)軸26作旋轉(zhuǎn)運動，旋轉(zhuǎn)軸26最終帶動滑冰板5旋轉(zhuǎn)，這就能實現(xiàn)滑冰板5在冰面上的旋轉(zhuǎn)運動。移動關節(jié)如圖四所示，由光軸滑塊110、光軸滑塊1115、安裝座11、移動螺母14、光軸1116、步進電機座17、第二步進電機18、聯(lián)軸器19、光軸121、絲杠20組成，步進電機座17固定在承載平臺34上，第二步進電機18安裝在電機座17上，第二步進電機18的輸出軸通過聯(lián)軸器19與絲杠20的一端連接，移動螺母14套在絲杠20上，光軸滑塊套在光軸上，絲杠20、光軸121、光軸1116安裝在支撐座上，支撐座1、2、3、4、5、6通過螺栓加上墊片13安裝在承載平臺34上，移動螺母14、光軸滑塊110、光軸滑塊1115通過螺栓固定在安裝座11上，旋轉(zhuǎn)關節(jié)通過支撐柱19和支撐柱1127用螺栓連接到安裝座11上。第二步進電機18旋轉(zhuǎn)的時候帶動絲杠20作旋轉(zhuǎn)運動，絲杠20將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，這就實現(xiàn)了滑冰板5的直線移動。
[0030]控制器33連接與控制第一至第三運動關節(jié)的第一步進電機和第二步進電機。
[0031]該發(fā)明實施例有兩個運動相:直線運動相和旋轉(zhuǎn)運動相，旋轉(zhuǎn)運動分為繞冰車幾何中心的旋轉(zhuǎn)和繞某一個滑冰板旋轉(zhuǎn)。
[0032]具體工作過程如下:直線運動原理如圖6所示，直線運動模式包括四個階段的運動:步驟一，是前面的兩個滑冰板，圖6中滑冰板2和3旋轉(zhuǎn)Λ Θ 2和Λ Θ 3。步驟二，移動平臺的步進電機18驅(qū)動移動螺母14機構(gòu)，以提供所需的速度。步驟三，該機構(gòu)移動Ad2和Ad3，使圖a中滑冰板2和3縱向運動八巧和Ap3，移動平臺中心就沿直線運動一段距離Adb。步驟四，一旦移動螺母14達到其最大行程時，圖6中滑冰板2、3反向旋轉(zhuǎn)使其縱軸與其中心的徑向方向一致，最后三個滑冰板返回到它們的初始位置，這就實現(xiàn)了自動滑冰車的直線運動。
[0033]繞幾何中心旋轉(zhuǎn)的原理圖如圖7所示:步驟一，三個滑冰板在同一方向同時旋轉(zhuǎn)一定角度；步驟二，所有的步進電機18帶動三個滑冰板同時移動相同的距離。這種直線運動產(chǎn)生切向力，移動平臺就圍繞其中心旋轉(zhuǎn)一個角度。步驟三，步進電機18—旦達到其限制，三個滑冰板就反向旋轉(zhuǎn)使其縱軸與滑冰車徑向方向一致；步驟四，所有的步進電機18運行使三個滑冰板返回到它們的初始位置，這就實現(xiàn)了自動滑冰車繞幾何中心作旋轉(zhuǎn)運動。
[0034]繞某一個滑冰板旋轉(zhuǎn)的運動原理如圖8所示:在步驟一所示裝置中，圖8中的滑冰板1、2各旋轉(zhuǎn)一個角度。下一步，圖8中移動平臺I的步進電機18帶動相應的滑冰板通過移動一段距離就能使平臺產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。第三步，圖8中移動平臺1、2的滑冰板旋轉(zhuǎn)到徑向位置，第四步移動平臺的所有的步進電機18運動使滑冰板返回到初始位置，這就實現(xiàn)了自動滑冰車繞某一個滑冰板作旋轉(zhuǎn)運動。
[0035]通過改變移動平臺內(nèi)部三個運動關節(jié)徑向的相對運動，該滑冰車還可以在路徑的任何位置停止，所有滑冰板沿移動平臺中心的徑向。當對上述直線運動模式和轉(zhuǎn)動模式進行組合使用時，就可以實現(xiàn)移動平臺的運動路徑的規(guī)劃，進而完成任意軌跡的運動。
【權利要求】
1.自動滑冰車，其特征在于:包括座椅(4)、控制器(33)、承載平臺(34)、第一運動關節(jié)(I)、第二運動關節(jié)(2)、第三運動關節(jié)(3)，座椅(4)安裝在承載平臺(34)上方，控制器(33)安裝在承載平臺(34)上， 第一運動關節(jié)(I)包括:移動關節(jié)和旋轉(zhuǎn)關節(jié)，移動關節(jié)包括:安裝座(11)、光軸滑塊I(10)、光軸滑塊II (15)、移動螺母(14)、光軸I (21)、光軸II (16)、絲桿(20)、步進電機座(17)、第二步進電機(18)、第一支撐座(12)、第二支撐座(28)、第三支撐座(29)、第四支撐座(30)、第五支撐座(31)、第六支撐座(32)，步進電機座(17)安裝在承載平臺(34)的下面，第二步進電機(18)安裝在步進電機座(17)上，移動螺母(14)安裝在安裝座(11)上，光軸滑塊I (10)和光軸滑塊II (15)分別位于移動螺母(14)的兩側(cè)并固定在安裝座(11)上，光軸I (21)穿過光軸滑塊I (10)、兩端分別安裝在第一支撐座(12)和第四支撐座(30)上，光軸II (16)穿過光軸滑塊II (15)、兩端分別安裝在第三支撐座(29)和第六支撐座(32)上，絲桿(20)穿過移動螺母(14)、第一端安裝在第二支撐座(28)上，絲桿(20)第二端安裝在第五支撐座(31)上并與第二步進電機(18)的輸出軸連接，第一支撐座(12)、第二支撐座(28)、第三支撐座(29)、第四支撐座(30)、第五支撐座(31)、第六支撐座(32)安裝在承載平臺(34)的下面； 旋轉(zhuǎn)關節(jié)包括:固定板(8)、第一步進電機(7)、滑冰板(5)、滑冰板支撐桿(6)、同步帶輪I (23)、同步帶輪II (25)、同步帶(24)、旋轉(zhuǎn)軸(26)，固定板(8)兩端分別安裝一個支撐柱(9)，滑冰板支撐桿(6)第一端與滑冰板(5)連接，滑冰板支撐桿(6)第二端與旋轉(zhuǎn)軸(26)的第一端連接，旋轉(zhuǎn)軸(26)的第二端穿過固定板(8)安裝有同步帶輪II (25)，第一步進電機(7)安裝在固定板(8)上，同步帶輪I (23)安裝在第一步進電機(7)的輸出軸上，同步帶(24)套在同步帶輪I (23)和同步帶輪II (25)上，固定板(8)通過兩個支撐柱(9)安裝在移動關節(jié)的安裝座(11)下方； 第二運動關節(jié)(2)與第一運動關節(jié)(I)結(jié)構(gòu)相同，第三運動關節(jié)(3)與第一運動關節(jié)(I)結(jié)構(gòu)相同，第一運動關節(jié)(I)、第二運動關節(jié)(2)、第三運動關節(jié)(3)安裝在承載平臺(34)的下方； 控制器(33)連接與控制第一至第三運動關節(jié)的第一步進電機和第二步進電機。
2.根據(jù)權利要求1所述的自動滑冰車，其特征在于:所述的座椅(4)位于承載平臺(34)的正中央，第一運動關節(jié)(I)、第二運動關節(jié)(2)、第三運動關節(jié)(3)以承載平臺(34)的中心成120°分布在承載平臺(34)的下方。
【文檔編號】A63C5/06GK103933723SQ201410143284
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權日:2014年4月10日
【發(fā)明者】方策, 王洪, 喬春光, 侯佳瑜, 肖俊, 宋鐵強, 張星星, 寧獻良 申請人:哈爾濱工程大學