一種用於機器人的伸展驅動機構的製作方法

2023-04-30 07:54:21 1

本發明屬於機器人技術領域，具體涉及一種用於機器人的伸展驅動機構。

背景技術：

現有的水下機器人大多採用固定式支撐機構，不可摺疊，故佔用空間較大，且難以攜帶；本申請針對上述缺點，研發用於機器人的摺疊式支撐機構，以及用於驅動該摺疊式支撐機構伸展和摺疊的伸展驅動機構。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種功能齊全、結構合理的用於機器人的伸展驅動機構。

實現本發明目的的技術方案是：一種用於機器人的伸展驅動機構，包括伸展驅動電機和兩個傳動組件；各傳動組件包括主動錐齒輪、從動錐齒輪、鉛垂滑杆和水平驅動杆組件；主動錐齒輪包括主動齒輪部和水平螺柱部，主動齒輪部固定設置在相應一個驅動輸出軸上，且在鉛垂面上往復轉動；各從動錐齒輪包括從動齒輪部、安裝部和鉛垂螺柱部；從動齒輪部在水平面上往復轉動；水平驅動杆組件包括主驅動杆和位於主驅動杆兩側的兩個副驅動杆，主驅動杆和副驅動杆均沿水平方向設置；主驅動杆的兩側端均設有外突的滑接凸柱，各副驅動杆的鄰接主驅動杆的一側端設有中心滑孔，各滑接凸柱插入相應一個中心滑孔並可沿該中心滑孔往復滑動；鉛垂滑杆位於相應一個鉛垂套管的鉛垂滑孔中，鉛垂滑杆的底端中處設有和鉛垂螺柱部適配的鉛垂螺孔，鉛垂滑杆的頂端設有和主驅動杆相連的連接部。

上述方案中，伸展驅動電機是一個雙出軸式電機，其驅動轉軸的兩端均伸出電機外形成兩個驅動輸出軸；該伸展驅動電機同步帶動兩個傳動組件動作。

上述方案中，主動錐齒輪的主動齒輪部和水平螺柱部一體製成，各從動錐齒輪的從動齒輪部、安裝部和鉛垂螺柱部一體製成。

上述方案中，連接部是一個套設在主驅動杆上的套環。

本發明具有積極的效果：結構較為合理緊湊，功能齊全，既能夠驅動相應的兩個外接摺疊支腿同步伸展和摺疊，還能同步驅動該兩個摺疊支腿彼此遠離和接近。

附圖說明

圖1為本發明的一種結構示意圖；

圖2為採用圖1所示伸展驅動機構所制機器人處於摺疊狀態的一種立體結構示意圖；

圖3為圖2所示機器人從另一角度觀察時的一種立體結構示意圖；

圖4為圖2所示機器人的一種爆炸圖；

圖5為圖2所示機器人的一種半剖結構示意圖；

圖6為圖2所示機器人處於伸展狀態的一種立體結構示意圖。

附圖標記為：殼體1，半球形觀察窗11，水平滑孔12，鉛垂套管13，鉛垂滑孔131，滾軸132，攝像模塊2，雲臺機構21，水平旋轉件211，水平旋轉驅動電機212，垂直旋轉件213，垂直旋轉驅動電機214，攝像頭22，摺疊支腿3，架板30，複合摺疊架31，x形架311，v形聯動杆32，傳動杆33，安裝杆34，水平螺孔341，支撐腳35，腰形滑孔351，滾動銷軸352，增強連杆組件36，第一連杆361，第二連杆363，滑柱部364，伸展驅動機構4，伸展驅動電機41，驅動轉軸411，驅動輸出軸412，傳動組件5，主動錐齒輪51，主動齒輪部511，水平螺柱部512，從動錐齒輪52，從動齒輪部521，安裝部522，鉛垂螺柱部523，鉛垂滑杆53，鉛垂螺孔531，連接部532，水平驅動杆組件54，主驅動杆541，滑接凸柱542，副驅動杆543，中心滑孔544。

具體實施方式

（實施例1）

本實施例是一種用於機器人的伸展驅動機構4，見圖1所示，包括一個伸展驅動電機41和兩個傳動組件5。

伸展驅動電機41是一個雙出軸式電機，其驅動轉軸411的兩端均伸出電機外，從而形成兩個驅動輸出軸412。

各傳動組件5包括主動錐齒輪51、從動錐齒輪52、鉛垂滑杆53和水平驅動杆組件54；

主動錐齒輪包括主動齒輪部511和水平螺柱部512，主動齒輪部固定設置在相應一個驅動輸出軸上，且在鉛垂面上往復轉動；本實施例中，主動錐齒輪的主動齒輪部和水平螺柱部一體製成，兩者同步運動；當主動錐齒輪被伸展驅動電機帶動時，水平螺柱部也隨之轉動。

各從動錐齒輪包括從動齒輪部521、安裝部522和鉛垂螺柱部523；從動齒輪部在水平面上往復轉動；本實施例中，各從動錐齒輪的從動齒輪部、安裝部和鉛垂螺柱部一體製成。各主動錐齒輪轉動時，帶動相應一個從動錐齒輪轉動，也即同步帶動相應的從動齒輪部和鉛垂螺柱部同步轉動。

水平驅動杆組件包括主驅動杆541和位於主驅動杆兩側的兩個副驅動杆543，主驅動杆和副驅動杆均沿水平方向設置；主驅動杆的兩側端均設有外突的滑接凸柱542，各副驅動杆的鄰接主驅動杆的一側端設有中心滑孔544，各滑接凸柱插入相應一個中心滑孔並可沿該中心滑孔往復滑動。也即主驅動杆和兩個副驅動杆形成可伸縮的連接，從而使得水平驅動杆組件的整體水平長度也隨之伸長或縮短。

鉛垂滑杆位於相應一個鉛垂套管的鉛垂滑孔中，鉛垂滑杆的底端中處設有和鉛垂螺柱部適配的鉛垂螺孔531，鉛垂滑杆的頂端設有和主驅動杆相連的連接部532；本實施例中，該連接部是一個套設在主驅動杆上的套環。當從動錐齒輪轉動時，其鉛垂螺柱部通過螺紋驅動方式帶動相應一個鉛垂滑杆往復轉動，使得該鉛垂滑杆往復移動，實現帶動水平驅動杆組件上升或下移。

（應用例1）

本應用例是採用上述實施例1製成的一種可攜式水下機器人，見圖2至圖6所示，包括本體和支撐機構；本體包括殼體1和內置於殼體中的攝像模塊2；支撐機構包括摺疊支腿3和伸展驅動機構4；摺疊支腿的數量是兩個且設置在殼體兩側，各摺疊支腿沿鉛垂線方向摺疊伸展；伸展驅動機構在帶動兩個摺疊支腿沿鉛垂線方向同步摺疊或伸展的同時，同步帶動兩個摺疊支腿彼此接近或遠離。

殼體的下部設有透明的半球形觀察窗11；攝像模塊包括內置於殼體中的具有驅動電機211的雲臺機構21、設置在雲臺機構上的攝像頭22和設置在雲臺機構上的照明燈（圖上未畫出）。攝像頭22固定設置在雲臺機構的底部，攝像頭正對半球形觀察窗的透明壁體。

各摺疊支腿3包括由多個x形架311組合形成的複合摺疊架31、與複合摺疊架中最上面一個x形架311相連的v形聯動杆32、與v形聯動杆轉動中心相連的傳動杆33、安裝杆34以及設置在複合摺疊架下方的支撐腳35；

各x形架311是由兩個架板30通過各自的中部鉸接相連形成，相鄰的兩個x形架中，上面一個x形架的兩個架板的底端和下面一個x形架的兩個架板的頂端轉動相連；

殼體相對兩側的壁體上設有兩個水平滑孔12，各安裝杆34是滑動設置在相應一個水平滑孔中的水平滑杆，各安裝杆的外端露出殼體；各複合摺疊架最上面的一個x形架通過一個銷釘轉動設置在相應一個安裝杆上，本應用例中，該銷釘設置在相應一個安裝杆的外端中心處，該x形架的兩個架板繞該銷釘轉動。這種結構使得各安裝杆可在相應一個水平滑孔中沿水平方向往復滑動。

v形聯動杆是由兩個架板30的鄰接端轉動相連組合形成，也即v形聯動杆的兩個架板的鄰接端形成鉸接端；各複合摺疊架中最上面一個x形架的兩個架板的頂端和v形聯動杆中的兩個架板的底端轉動相連；

傳動杆沿鉛垂線方向設置；傳動杆的底端和相應一個v形聯動杆的鉸接端轉動相連，本應用例中，v形聯動杆中兩個架板和相應一個傳動杆的底端是用一個銷軸實現的鉸接相連。

支撐腳上設有水平延伸的腰形滑孔351，各複合摺疊架中最下面一個x形架的兩個架板，其中一個架板的底端和支撐腳轉動相連，另一個架板的底端設有水平向滾動銷軸352，該滾動銷軸352位於相應一個腰形滑孔中；當該複合摺疊架伸展或摺疊時，滾動銷軸沿腰形滑孔滑動。

為了增加兩個摺疊支腿的強度及穩定性，兩個支撐腳之間還設有兩個增強連杆組件36。各增強連杆組件包括固定設置在一個支撐腳上的第一連杆361和固定設置在另一個支撐腳上的第二連杆363，第一連杆設有滑孔部，第二連杆設有滑柱部364，第二連杆的滑柱部位於第一連杆的滑孔部中。這種結構使得兩摺疊支腿彼此遠離時，第二連杆的滑柱部仍位於第一連杆的滑孔中，也即使得各增強連杆組件中的第一連杆和第二連杆形成可伸縮的連接，以適應兩摺疊支腿的彼此遠離和接近。

伸展驅動機構4包括一個伸展驅動電機41和兩個傳動組件5，伸展驅動電機通過兩個傳動組件同步帶動兩個傳動杆33沿鉛垂線方向往復移動，從而實現摺疊或展開兩個摺疊支腿。

伸展驅動電機41是一個雙出軸式電機，其驅動轉軸411的兩端均伸出電機外，從而形成兩個驅動輸出軸412。

各傳動組件5包括主動錐齒輪51、從動錐齒輪52、鉛垂滑杆53和水平驅動杆組件54；

主動錐齒輪包括主動齒輪部511和水平螺柱部512，主動齒輪部固定設置在相應一個驅動輸出軸上，且在鉛垂面上往復轉動；各安裝杆接近伸展驅動電機的一側端設有和水平螺柱部適配的水平螺孔341，水平螺柱部位於相應一個安裝杆的水平螺孔中；本應用例中，主動錐齒輪的主動齒輪部和水平螺柱部一體製成，兩者同步運動；當主動錐齒輪被伸展驅動電機帶動時，水平螺柱部通過螺紋驅動方式驅動相應一個安裝杆往復轉動，使得該安裝杆沿水平滑孔往復移動，實現兩個安裝杆向著殼體的兩側伸長或縮短，從而帶動兩摺疊支腿相互遠離或接近。

殼體頂部設有兩個具有鉛垂滑孔131的鉛垂套管13，各鉛垂套管的底端固定設有一滾軸132；各從動錐齒輪包括從動齒輪部521、安裝部522和鉛垂螺柱部523；從動齒輪部在水平面上往復轉動，安裝部位於鉛垂螺柱部的下部且安裝在相應一個滾軸中；本應用例中，各從動錐齒輪的從動齒輪部、安裝部和鉛垂螺柱部一體製成。各主動錐齒輪轉動時，帶動相應一個從動錐齒輪轉動，也即同步帶動相應的從動齒輪部和鉛垂螺柱部同步轉動。

本應用例中，各水平滑孔和鉛垂滑孔的外側端均設有防水密封環，從而防止液體經滑孔進入到殼體中。

水平驅動杆組件包括主驅動杆541和位於主驅動杆兩側的兩個副驅動杆543，主驅動杆和副驅動杆均沿水平方向設置，各副驅動杆的外側端通過銷釘和相應一個傳動杆相連；主驅動杆的兩側端均設有外突的滑接凸柱542，各副驅動杆的鄰接主驅動杆的一側端設有中心滑孔544，各滑接凸柱插入相應一個中心滑孔並可沿該中心滑孔往復滑動。也即主驅動杆和兩個副驅動杆形成可伸縮的連接。當兩個安裝杆向著殼體的兩側伸長或縮短時，由於主驅動杆的滑接凸柱可沿副驅動杆的中心滑孔往復滑動，從而使得水平驅動杆組件的整體水平長度也隨之伸長或縮短。本應用例中，水平驅動杆組件位於殼體的正上方。

鉛垂滑杆位於相應一個鉛垂套管的鉛垂滑孔中，鉛垂滑杆的底端中處設有和鉛垂螺柱部適配的鉛垂螺孔531，鉛垂滑杆的頂端設有和主驅動杆相連的連接部532；本應用例中，該連接部是一個套設在主驅動杆上的套環。當從動錐齒輪轉動時，其鉛垂螺柱部通過螺紋驅動方式帶動相應一個鉛垂滑杆往復轉動，使得該鉛垂滑杆沿鉛垂滑孔往復移動，實現帶動水平驅動杆組件上升或下移，進而帶動摺疊支腿中的傳動杆33。

本應用例中，伸展驅動電機同步帶動兩主動錐齒輪和兩從動錐齒輪同步轉動，兩個水平螺柱部驅動兩個安裝杆沿水平滑孔同步外伸或內縮，進而通過摺疊支腿帶動兩個副驅動杆外伸或內縮，使得兩摺疊支腿之間的距離增加或減小；當兩摺疊支腿的間距增加時，整體較為穩定，不易晃動；當兩摺疊支腿的間距減小時，整體佔用空間減小，便於攜帶。

兩個鉛垂螺柱部驅動兩個鉛垂滑杆和水平驅動杆組件上移或下降，進而帶動各摺疊支腿中的傳動杆上移或下降；傳動杆上移或下降時，帶動摺疊支腿的v形聯動杆，由於各摺疊支腿的最上面一個x形架安裝在安裝杆上，所以整個摺疊支腿隨著v形聯動杆的拉伸或壓縮而伸展或摺疊起來；當摺疊支腿完全伸展時，支撐腳下移至超過殼體底部，從而將殼體支撐起來，使得半球形觀察窗可以高出水底淤泥面；當摺疊支腿被摺疊時，整體佔用空間較小，易於攜帶。

顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬於本發明的實質精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍屬於本發明的保護範圍。