一種多功能蛇形機器人的製作方法

2023-06-09 17:38:16

專利名稱：一種多功能蛇形機器人的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種機器人，具體地講是一種多功能蛇形機器人。
背景技術：
機器人的越障、攀爬技術是當前機器人技術的研究熱點之一，在高空、危險、救援、 探險等作業中有著廣泛的應用，在其他行業也具有一定的應用前景，因此需要多種形式的多功能機器人。

發明內容
本發明的目的是提供一種多功能蛇機器人。本發明的技術方案該機器人由多個基本節通過接頭(3)連接而成。基本節由基本節主體(I)和驅動輪(2)組成，在基本節主體(I)的兩側和下面都裝有驅動輪(2)，驅動輪 (2 )由裝在基本節主體(I)內的步進電機驅動；接頭(3 )由垂直軸支架(301)、垂直軸(302 )、 橫向軸支架(303 )、橫向軸(304)和縱向軸(305 )組成，三軸中任意兩軸相互垂直，縱向軸 (305)包括縱向軸內軸(3051)和縱向軸外套(3052)兩部分，垂直軸支架(301)和橫向軸支架(303)分別安裝在前後基本節上進行連接，垂直軸(302)、橫向軸(304)和縱向軸(305)通過離合裝置與步進電機連接，實現基本節之間的不同位姿關係。在該機器人上裝有壓力傳感器、障礙判斷傳感器等電器裝置，各驅動電機的動作、 壓力大小的控制、障礙判斷等由電氣測控系統統一控制。有益效果該機器人能實現跨越溝槽、跨越臺階和爬杆等功能；該機器人結構簡單，製造容易。


圖I是該機器人2個基本節連接的三維示意圖。圖2是該機器人接頭的三維示意圖。圖3是該機器人跨越溝槽的示意圖。圖4是該機器人跨越臺階的示意圖。圖5是該機器人爬杆示意圖。I一基本節王體,2一驅動輪，3一接頭，301 一垂直軸支架，302一垂直軸，303一橫向軸支架，304—橫向軸，305—縱向軸，3051—縱向軸內軸，3052—縱向軸外套，4一桿柱。
具體實施例方式根據圖I、圖2、圖3、圖4和圖5對本發明的具體實施方案詳細說明。從圖I和圖2的三維示意圖可以看出該多功能蛇形機器人的結構。該機器人由多個基本節通過接頭3連接而成。基本節由基本節主體I和驅動輪2組成，在基本節主體I的兩側和下面都裝有驅動輪2，驅動輪2由裝在基本節主體I內的步進電機驅動；接頭3由垂直軸支架301、垂直軸302、橫向軸支架303、橫向軸304和縱向軸305組成，三軸中任意兩軸相互垂直，縱向軸305包括縱向軸內軸3051和縱向軸外套3052兩部分，垂直軸支架301和橫向軸支架303分別安裝在前後基本節上進行連接，垂直軸302、橫向軸304和縱向軸305 通過離合裝置與步進電機連接，實現基本節之間的不同位姿關係，當某軸的離合裝置斷開時，該軸處於自由狀態，可自由轉動，當某軸的離合裝置連接時，該軸只能在步進電機的驅動下轉動。在該機器人上裝有壓力傳感器、障礙判斷傳感器等電器裝置，各驅動電機的動作、 壓力大小的控制、障礙判斷等由電氣測控系統統一控制。圖3是該機器人跨越溝槽的示意圖，其工作原理是當該機械人在平的地面上行走時(如圖3(a))，各軸的離合裝置處於斷開狀態，軸可自由轉動，以適應地面凹凸不平的變化，當要跨越溝槽時，各軸的離合裝置處於連接狀態，步進電機驅動第一個基本節的橫向軸304，使第一個基本節略微向上抬起(如圖3 (b))，當第一個基本節跨越溝槽後，通過驅動第一個基本節的橫向軸304，使第一個基本節與地面接觸(如圖3 (c))，然後繼續前進，直到整個機器人完全跨越溝槽，再使各軸的離合裝置處於斷開狀態(如圖3 (d))。圖4是該機器人跨越臺階的示意圖，其工作原理是當該機械人在平的地面上行走時(如圖4(a))，各軸的離合裝置處於斷開狀態，軸可自由轉動，以適應地面凹凸不平的變化，當要跨越臺階時，各軸的離合裝置處於連接狀態，步進電機驅動前幾個基本節的橫向軸304,使前幾個基本節向上抬起(如圖4 (b)),當第一個基本節高於臺階後,通過驅動第一個基本節的橫向軸304，使第一個基本節與地面接觸，然後繼續前進，並依次通過驅動各個基本節橫向軸304，以滿足各基本節適應跨越臺階的需要(如圖4 (c))，直到整個機器人完全跨越臺階，再使各軸的離合裝置處於斷開狀態(如圖4 (d))。圖5是該機器人爬杆示意圖，其工作原理是當該機械人在平的地面上行走時(如圖5(a))，各軸的離合裝置處於斷開狀態，軸可自由轉動，以適應地面凹凸不平的變化，當要爬杆時，各軸的離合裝置處於連接狀態，在前進的過程中，當各個基本節接觸到杆柱4時， 步進電機驅動依次驅動各個基本節的垂直軸302，使各個基本節側面緊貼杆柱4，將杆柱4 環繞(如圖5 (b))，當該機器人繞杆柱4環繞達到2/3時，步進電機驅動依次驅動各個基本節的橫向軸304，使各個基本節依次向上傾斜，使機器人在環繞運動的同時向上運動，形成一個螺旋線形(如圖5 (C))。在以上各種應用中，各步進電機需要協調動作，所有動作都由電氣測控系統統一控制。
權利要求
1.一種多功能蛇形機器人，其特徵是由多個基本節通過接頭(3)連接而成，基本節由基本節主體(I)和驅動輪(2)組成，在基本節主體(I)的兩側和下面都裝有驅動輪(2)，驅動輪(2)由裝在基本節主體(I)內的步進電機驅動；接頭(3)由垂直軸支架(301)、垂直軸 (302 )、橫向軸支架(303 )、橫向軸(304 )和縱向軸(305 )組成，縱向軸(305 )包括縱向軸內軸 (3051)和縱向軸外套(3052 )兩部分，垂直軸支架(301)和橫向軸支架(303 )分別安裝在前後基本節上進行連接，垂直軸(302)、橫向軸(304)和縱向軸(305)通過離合裝置與步進電機連接，實現基本節之間的不同位置關係；各步進電機需要協調動作，所有動作都由電氣測控系統統一控制。
2.根據權利要求I所述的多功能蛇形機器人，其特徵在於接頭(3)的垂直軸(302)、 橫向軸(304)和縱向軸(305)三軸任意兩軸相互垂直，相當於一個球鉸鏈運動副。
全文摘要
本發明涉及一種多功能蛇形機器人。該機器人由多個基本節通過接頭連接而成。基本節由基本節主體和驅動輪組成，在基本節主體的兩側和下面都裝有驅動輪，驅動輪由裝在基本節主體內的步進電機驅動；接頭由垂直軸支架、垂直軸、橫向軸支架、橫向軸和縱向軸組成，三軸中任意兩軸相互垂直，縱向軸包括縱向軸內軸和縱向軸外套兩部分，垂直軸支架和橫向軸支架分別安裝在前後基本節上進行連接，垂直軸、橫向軸和縱向軸通過離合裝置與步進電機連接，實現基本節之間的不同位姿關係，當某軸的離合裝置斷開時，該軸處於自由狀態，可自由轉動，當某軸的離合裝置連接時，該軸只能在步進電機的驅動下轉動。各步進電機的協調動作都由電氣測控系統統一控制。
文檔編號B25J11/00GK102528805SQ20121004145
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月23日 優先權日2012年2月23日
發明者朱維兵, 王強, 秦小嶼, 郭七星 申請人:西華大學