夾緊式伸縮翻轉一體化攀爬機器人的製作方法
2023-05-29 02:18:51
專利名稱：夾緊式伸縮翻轉一體化攀爬機器人的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是ー種機器人領域的攀爬機器人。
背景技術：
隨著現代社會的發展，高層建築物數量不斷増加，人們在高空進行作業的情況也越來越多。在從事高空作業時，工作人員勞動強度大、危險程度高，其人身安全難以得到可靠的保證。
發明內容本實用新型的目的在於提供能夠實現相應的執行現場任務的技術應用需求的夾緊式伸縮翻轉一體化攀爬機器人。本實用新型的目的是這樣實現的本實用新型夾緊式伸縮翻轉一體化攀爬機器人，其特徵是包括夾緊部分、內伸縮管、外伸縮管、伸縮電機、伸縮管連架、翻轉架、翻轉電機，所述的夾緊部分包括夾緊手爪、夾緊電機、夾緊電機架、導向軸、手爪絲槓，所述的夾緊手爪包括第一夾緊手爪和第二夾緊手爪，第一夾緊手爪和第二夾緊手爪安裝在導向軸和手爪絲槓上，夾緊電機安裝在夾緊電機架上並通過手爪絲槓驅動第一夾緊手爪和第二夾緊手爪；翻轉架包括第一翻轉架和第二翻轉架，翻轉電機包括第一翻轉電機和第二翻轉電機，第一翻轉電機安裝在第一翻轉架上，第ニ翻轉電機安裝在第二翻轉架上，所述的內伸縮管、外伸縮管包括第一內伸縮管、第二內伸縮管、第一外伸縮管、第二外伸縮管，第一內伸縮管和第二內伸縮管安裝在第二翻轉架上，第一外伸縮管和第二外伸縮管安裝在第一翻轉架上，第一外伸縮管、第二外伸縮管分別套在第一內伸縮管、第二內伸縮上，第一外伸縮管和第二外伸縮管通過伸縮管連架相連，伸縮電機連接伸縮管連架並驅動伸縮管連架直線運動；所述的夾緊部分有兩個，兩個夾緊部分分別位於夾緊式伸縮翻轉一體化攀爬機器人本體的兩端、通過各自的夾緊電機架與各自相對應的翻轉電機相連。本實用新型還可以包括I、所述的第一夾緊手爪和第二夾緊手爪與手爪絲槓以螺旋傳動連接，旋向相反。2、所述的夾緊手爪為雙層的半六邊形結構。本實用新型的優勢在於I、應用螺旋絲槓傳動原理設計了伸縮機構，使機器人能進行快速伸縮式的直線攀爬。2、伸縮翻轉一體化的設計方式可令機器人具備更好的地形適應能力。3、伸縮部分採用內外伸縮管結構，不承受徑向力。伸縮管上下滑動時摩檫カ較小，降低了功率損耗。4、機器人一端的兩夾緊手爪的螺紋旋向相反。當與旋向一定的絲槓配合時，兩夾緊手爪的運動方向相反。同時應用兩根導向軸進行定位導向，能夠實現手爪的快速夾緊和鬆開動作。精度高，夾持カ大。5、機器人一端的單側夾緊手爪採用雙層的半六邊形構型設計。第一，這種設計方式令手爪部分能夠提供較大的夾持力。第二，此設計減小了機器人翻轉時的縱向小位移、提高了穩定性與精度。第三，半六邊形手爪構型可適應杆狀物截面為圓面、橢圓面，矩形面的攀爬環境，從而令機器人具備了較好的地形適應能力。
圖I為本實用新型結構示意圖；圖2a 圖2d為機器人攀爬動作I過程示意圖；圖3a 圖3d為機器人攀爬動作II過程示意圖；圖4a 圖4d為機器人攀爬動作III過程示意圖；圖5a 圖5d為機器人攀爬動作IV過程示意圖；圖6a 圖6f為機器人攀爬動作V過程示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述結合圖I 6，本實用新型包含的部件機器人主要是由夾緊手爪1、10、11、24、伸縮電機17、翻轉電機3、15、手爪夾緊電機8、23、手爪絲槓2、9、絲槓18、翻轉架4、16、伸縮機構 5、6、20、21 構成。本實用新型採取了如下的技術方案夾緊部分由夾緊手爪II、夾緊手爪IV22、手爪絲槓12和夾緊電機1121構成。夾緊手爪Il和夾緊手爪IV24與導向軸11125、導向軸IV26採取了滑動配合的安裝方式見圖I。夾緊電機架1122與翻轉電機13固連。夾緊電機1123安裝於夾緊電機架1122中心處見圖I並與手爪絲槓12通過聯軸器固連。夾緊手爪II、夾緊手爪IV24分別與手爪絲槓12以螺旋傳動相連接，但旋向相反。當夾緊電機II驅動螺紋旋向一定的手爪絲槓12轉動時，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV26的運動方向相反，可實現手爪的夾緊和鬆開動作。伸縮部分由內伸縮管15、內伸縮管1120、外伸縮管16、外伸縮管1121、伸縮管連架19、伸縮電機17、伸縮電機架7和絲槓18組成。內伸縮管15、內伸縮管1120與翻轉架1116固連，外伸縮管16與外伸縮管1121通過伸縮管連架19固連為一體。外伸縮管16和外伸縮管1121分別與翻轉架14固連。伸縮電機17安裝於伸縮電機架7上。伸縮電機架7、內伸縮管15、內伸縮管1120三者固連。伸縮管連架19與絲槓18為螺紋傳動配合。根據以上連接關係，伸縮電機17驅動絲槓18輸出的迴轉運動即可轉化為伸縮管連架19的直線運動，從而實現機器人的伸縮動作見圖2。翻轉部分由翻轉電機13、翻轉架14和夾緊電機架1122組成。翻轉電機13輸出端與翻轉架14固連，翻轉電機13機體與夾緊電機架1122固連。當手爪機構夾緊目標並固定時，翻轉電機13轉動可驅動機器人實現翻轉動作。見圖3機器人在豎杆127上進行攀爬的情況如圖2所示首先，夾緊電機I驅動手爪絲槓
I2轉動實現夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24的夾緊動作，夾緊豎杆127。夾緊電機II反向轉動實現夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll張開的動作脫離豎杆127。此時，機器人處於伸展狀態見圖2a。其次，伸縮電機17轉動，通過螺紋傳動關係轉化為伸縮管連架19的直線運動，帶動內伸縮管5進入外伸縮管6。此時，機器人處於收縮狀態見圖2b。再次，夾緊手爪
Il與夾緊手爪IV24實現夾緊動作夾緊豎杆127，同時，令夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實現手爪張開動作脫離豎杆127。在伸縮電機17反向驅動下，帶動內伸縮管5退出外伸縮管6見圖2c。最後，機器人整體重複以上動作即可進行快速的直線式攀爬動作I見圖2d。機器人在豎杆127攀爬時遇到小障礙物31的翻轉攀爬情況如圖3所示首先，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現夾緊動作夾緊豎杆127，同時，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實現手爪張開動作脫離豎杆127。此時，機器人收縮至最短狀態以保證翻轉カ矩最短見圖3a。其次，翻轉電機1115驅動夾緊手爪1110、夾緊手爪IIIll轉動，轉動角度約為180°見圖3b。再次，翻轉電機13驅動翻轉架14轉動，通過前文所述固連關係令機器人實現翻轉動作見圖3c。最後，當機器人處於翻轉角度約為180°的位置吋，夾緊電機1123驅動夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實現夾緊動作夾緊豎杆127，並越過小障礙物31見圖3d。至此，機器人完成了ー個周期的攀爬動作II。重複上述動作即可完成連續的翻轉攀爬 動作。機器人在豎杆127上攀爬時遇到橫杆28的翻轉攀爬情況如圖4所示首先，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現夾緊動作夾緊豎杆127，同時，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實現手爪張開動作脫離豎杆127見圖4a。其次，翻轉電機13驅動機器人進行翻轉動作翻轉至合適角度位置見圖4b，此過程中應儘量保證機器人長度最短，カ矩最小。再次，翻轉電機II15驅動夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll轉動至合適角度位置。同時，夾緊手爪IIio與夾緊手爪IIIll實現夾緊動作夾緊橫杆128，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現手爪張開動作脫離豎杆127見圖4c。最後，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24轉動至合適角度位置，夾緊橫杆128見圖4d。至此，機器完成了攀爬動作III。機器人可在兩並行的豎杆127和豎杆1129完成如圖5的攀爬動作過程首先，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現夾緊動作夾緊豎杆127，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實現手爪張開動作脫離豎杆127。此時機器人處於豎直狀態見圖5a。其次，在翻轉電機1115驅動下，機器人實現翻轉動作轉動至水平位置，同時配合伸縮電機17驅動機器人機構伸展，令夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24至合適位置，夾緊豎杆1129見圖5b。再次，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現張開動作脫離豎杆1129，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實現手爪夾緊動作夾緊豎杆127。同時，翻轉電機1115驅動機器人轉動進行方向向上的攀爬動作，配合伸縮電機17驅動機器人機構伸縮，令夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24至合適位置，夾緊豎杆1129見圖5c。最後，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實現張開動作脫離豎杆127，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現夾緊動作夾緊豎杆1129。同時，翻轉電機13驅動機器人轉動，伸縮電機17驅動機器人機構伸縮，令夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll至合適位置，夾緊豎杆127見圖5d。至此，機器人完成了ー個周期的攀爬動作IV。重複上述動作過程即可實現連續的攀爬動作。機器人可完成從豎杆127攀爬至以豎杆127的上端附近位置為起點的豎杆III30的攀爬動作，如圖7所示首先，機器人攀爬至豎杆127的上端極限位置見圖6a、b。其次，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現夾緊動作夾緊豎杆127。同時，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實現手爪張開動作脫離豎杆127，伸縮電機17與翻轉電機1115驅動機器人分別實現伸縮與夾緊手爪的轉動，令夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll至合適範圍內位置見圖6c。再次，翻轉電機13驅動機器人翻轉，夾緊電機1123實現夾緊動作，使夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll夾緊豎杆11130。同時，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現手爪張開動作脫離豎 杆127，翻轉電機1115驅動二者轉動至合適位置見圖6d、e。最後，翻轉電機13驅動機器人轉動，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24至適位置見圖6f。同時，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現夾緊動作夾緊豎杆11130。至此，機器人完成攀爬動作V。
權利要求1.夾緊式伸縮翻轉一體化攀爬機器人，其特徵是包括夾緊部分、內伸縮管、外伸縮管、伸縮電機、伸縮管連架、翻轉架、翻轉電機，所述的夾緊部分包括夾緊手爪、夾緊電機、夾緊電機架、導向軸、手爪絲槓，所述的夾緊手爪包括第一夾緊手爪和第二夾緊手爪，第一夾緊手爪和第二夾緊手爪安裝在導向軸和手爪絲槓上，夾緊電機安裝在夾緊電機架上並通過手爪絲槓驅動第一夾緊手爪和第二夾緊手爪；翻轉架包括第一翻轉架和第二翻轉架，翻轉電機包括第一翻轉電機和第二翻轉電機，第一翻轉電機安裝在第一翻轉架上，第二翻轉電機安裝在第二翻轉架上，所述的內伸縮管、外伸縮管包括第一內伸縮管、第二內伸縮管、第一外伸縮管、第二外伸縮管，第一內伸縮管和第二內伸縮管安裝在第二翻轉架上，第一外伸縮管和第二外伸縮管安裝在第一翻轉架上，第一外伸縮管、第二外伸縮管分別套在第一內伸縮管、第二內伸縮上，第一外伸縮管和第二外伸縮管通過伸縮管連架相連，伸縮電機連接伸縮管連架並驅動伸縮管連架直線運動；所述的夾緊部分有兩個，兩個夾緊部分分別位於夾緊式伸縮翻轉一體化攀爬機器人本體的兩端、通過各自的夾緊電機架與各自相對應的翻轉電機相連。
2.根據權利要求I所述的夾緊式伸縮翻轉一體化攀爬機器人，其特徵是所述的第一夾緊手爪和第二夾緊手爪與手爪絲槓以螺旋傳動連接，旋向相反。
3.根據權利要求I或2所述的夾緊式伸縮翻轉一體化攀爬機器人，其特徵是所述的夾緊手爪為雙層的半六邊形結構。
專利摘要本實用新型的目的在於提供夾緊式伸縮翻轉一體化攀爬機器人，包括夾緊部分、內伸縮管、外伸縮管、伸縮電機、伸縮管連架、翻轉架、翻轉電機，所述的夾緊部分包括夾緊手爪、夾緊電機、夾緊電機架、導向軸、手爪絲槓，所述的夾緊部分有兩個，兩個夾緊部分分別位於夾緊式伸縮翻轉一體化攀爬機器人本體的兩端、通過各自的夾緊電機架與各自相對應的翻轉電機相連。本實用新型應用螺旋絲槓傳動原理設計了伸縮機構，使機器人能進行快速伸縮式的直線攀爬；伸縮翻轉一體化的設計方式可令機器人具備更好的地形適應能力；伸縮部分採用內外伸縮管結構，不承受徑向力。
文檔編號B62D57/024GK202608929SQ20122017397
公開日2012年12月19日 申請日期2012年4月23日 優先權日2012年4月23日
發明者劉少剛, 郭雲龍, 魚展, 林珊穎, 劉錚, 周釗, 張麗, 徐震, 劉輕塵, 廖粵峰 申請人:哈爾濱工程大學