一種外牆清潔及維護多足機器人腿部機構的製作方法
2024-02-21 13:59:15
一種外牆清潔及維護多足機器人腿部機構的製作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及到機器人、機械設計、機械傳動和機械電子等技術領域，具體涉及到一種外牆清潔及維護多足機器人腿部機構。
【背景技術】
[0002]對於高層建築，外牆的清洗成為越來越重要的問題，以前人工需要通過吊繩從天台向下清洗建築高層玻璃外牆，這種方法危險，而且效率很低。高層外牆清洗機器人就是利用爬壁能力實現對外牆的清洗。這樣不再需要工人懸掛在空中清洗外牆，同時提高了清洗的效率。但是重量問題一直是限制外牆清潔及維護機器人發展的重要原因，由於吸附力無法提供足夠的支撐，使得機器人很難長時間在複雜的牆面上工作。目前，解決這類問題在於兩個方面:一是機器人的輕量化，二是尋求更大的吸盤或者真空發生器。其中機器人輕量化是研究的主流方向，具體包括機構的優化、使用輕量化材料等，機構優化主要集中在腿部結構的設計上。但是作為機器人重要的活動部件，其自由度直接影響著機器人越障性和靈活性，但是多自由度的驅動意味著多電機和減速器，這無法實現輕量化的要求。腿部作為連接機器人的重要部件，在多足機器人設計中佔有很大比重。
【發明內容】
[0003]本
【發明內容】
實質在有提供一種適用於外牆清潔及維護多足機器人腿部結構。旨在通過腿部結構輕量化結構設計，利用傳動機構與腿部結構的良好配合，減輕多足機器人腿部質量，並使多足機器人保持足夠的自由度跨越各種障礙。
[0004]本發明提出的一種外牆清潔及維護多足機器人腿部機構，其特徵在於包括下肢、小腿、吸盤、大腿、電機、第一級減速器、第二級減速器、聯軸器和若干個法蘭盤，大腿包括上下擋板和側板;其中:
I號電機通過聯軸器依次連接第一減速器和第二減速器，第二減速器的輸出軸通過法蘭盤與小腿固定連接；
大腿包括上擋板、下擋板和側板，上擋板和下擋板呈拱形結構，上擋板和下擋板的兩端分別通過螺栓連接，構成環形結構，側板的兩端分別固定於上擋板和下擋板兩端的連接處；2號電機通過聯軸器依次連接第三減速器和第四減速器;3號電機通過聯軸器依次連接第五減速器和第六減速器;2號電機和3號電機對稱布置，位於環形結構內，且2號電機和3號電機輸出軸共線，2號電機的第四減速器固定於上擋板和下擋板一端的連接處，3號電機的第六減速器固定於上擋板和下擋板另一端的連接處;2號電機第二減速器的輸出軸通過鍵和法蘭盤相連，所述法蘭盤與小腿固定連接；3號電機第六減速器的輸出軸通過鍵和法蘭盤相連，所述法蘭盤與下肢一端固定連接。
[0005]本發明中，I號電機的第二減速器、2號電機的第四減速器和3號電機的第六減速器均為錐齒輪嚙合傳動。
[0006]本發明中，小腿為長方形板，其上開有半環形的卡槽，法蘭盤上設有螺栓孔，法蘭盤上部插入所述卡槽內，法蘭盤通過其上的螺栓孔與小腿固定連接。
[0007]本發明中，上擋板和下擋板為不同弧度的拱形結構，側板形狀配合上擋板和下擋板結構，側板上設有管道，用於放置傳感器和電機線路。
[0008]本發明中，下肢上部為U型結構，用於安裝真空發生器、真空氣閥和真空傳感器，下肢上開有半環形的卡槽，所述卡槽用於卡住法蘭盤上部，並通過螺栓使下肢與法蘭盤固定相連。
[0009]本發明中，小腿和下肢採用輕質鋁合金材料，上擋板、下擋板和側板採用碳纖維材料。
[0010]本發明中，I號電機、2號電機和3號電機分別連接控制器。
[0011]本發明一種外牆清潔及維護多足機器人腿部機構，採用三個電機驅動三個關節，具有多自由度，可以保證機器人跨越各種障礙。各個部件結構簡單，裝配簡便，便於維修。腿部與機器人基體連接定位精度高，連接方便，適用於各種多足機器人。
【附圖說明】
[0012]圖1是機器人腿部立體結構示意圖；
圖2是小腿零件圖，a為主視圖，b為俯視圖；
圖3是大腿結構示意圖；
圖4是下肢結構圖，a為主視圖，b為右視圖；
圖5是上擋板結構示意圖；
圖6是小擋板結構示意圖；
圖7是側板結構示意圖；
圖8是法蘭盤結構示意圖；
圖9是小腿轉動副結構示意圖；
圖10是下肢轉動副結構示意圖；
圖中標號:I為I號電機，2為第一減速器，3為第二減速器，4為第四減速器，5為第三級減速器，6為上擋板，7為2號電機，8為3號電機，9為第五減速器，10為第六減速器，11為下肢，12為吸盤，13為側板，14為下擋板，15為小腿，16為法蘭盤，17為鍵，18為輸出軸。
【具體實施方式】
[0013]結合附圖和實施案例對本發明作以下說明。
[0014]實施例1:如圖1-10所示，本發明一種外牆清潔及維護多足機器人腿部機構主要包括下肢11、吸盤12、小腿15、大腿、I號電機I及其相應的第一級減速器2和第二級減速器3、2號電機7及其相應的第一級減速器4和第二級減速器5、3號電機8及其相應的第一級減速器9和第二級減速器10、若干個法蘭盤16，大腿包括上擋板6、下擋板14和側板13。其中:
如圖1、圖2和圖9所示，第二減速器3通過螺栓與多足機器人基體連接。第二減速器的輸出軸18通過鍵17與法蘭盤16相連，法蘭盤16通過螺栓孔與小腿15相連。I號電機的第二級減速器3通過錐齒輪傳動將電機動力變為驅動小腿15前後運動。小腿15為長方形結構，其上開有半環形的卡槽，卡槽周圍開有三個螺栓孔，通過半環形的卡槽與法蘭盤相切合，使法蘭盤16與小腿15固定連接。
[0015]如圖1和圖3、圖5、圖6和圖7所示，2號電機7通過聯軸器依次連接第三減速器5和第四減速器4，第四減速器4通過螺栓分別與上擋板6和下擋板14固定連接，3號電機8通過聯軸器依次連接第五減速器9和第六減速器10，第六減速器10亦通過分別螺栓與上擋板6和下擋板14固定連接;側板13通過螺栓分別固定在上擋板6和下擋板14上，上擋板6和下擋板14呈拱形，上擋板6和下擋板14的兩邊均具有用於螺栓連接的孔，側板13上有用於安放電路的通道和用於螺栓連接的孔。第四減速器的輸出軸18通過鍵17與法蘭盤16相連，法蘭盤16上有三個螺栓孔用於與小腿15固定連接，在小腿15上有容納法蘭盤16的半環形卡槽。2號電機7依次通過第三減速器5和第四減速器4傳動變向驅動下肢運動。
[0016]如圖1、圖4和圖10所示，下肢11上連接著吸盤12，其中下肢11上U型板上放置用於檢驗吸盤工作效果的傳感器和真空閥體，下肢11通過螺栓與法蘭盤16固定連接，法蘭盤16通過鍵17與第六減速器的輸出軸相連。法蘭盤16上有用於螺栓連接的孔，下肢IlU型板上方有放置法蘭盤的半環形的卡槽。3號電機8依次通過3號電機第五減速器9、第六減速器10傳動變向驅動下肢運動。吸盤12可以通過真空力使機器人吸附在牆面上。
[0017]本發明一種外牆清潔及維護多足機器人腿部機構結構簡單輕便，擁有三個驅動電機，適用於多足爬壁機器人，可以使其跨越各種障礙。
【主權項】
1.一種外牆清潔及維護多足機器人腿部機構，其特徵在於包括下肢、小腿、吸盤、大腿、電機、減速器、聯軸器和若干個法蘭盤，大腿包括上下擋板和側板;其特徵在於: I號電機通過聯軸器依次連接第一減速器和第二減速器，第二減速器的輸出軸通過法蘭盤與小腿固定連接； 大腿包括上擋板、下擋板和側板，上擋板和下擋板呈拱形結構，上擋板和下擋板的兩端分別通過螺栓連接，構成環形結構，側板的兩端分別固定於上擋板和下擋板兩端的連接處；2號電機通過聯軸器依次連接第三減速器和第四減速器;3號電機通過聯軸器依次連接第五減速器和第六減速器;2號電機和3號電機對稱布置，位於環形結構內，且2號電機和3號電機輸出軸共線，2號電機的第四減速器固定於上擋板和下擋板一端的連接處，3號電機的第六減速器固定於上擋板和下擋板另一端的連接處;2號電機第二減速器的輸出軸通過鍵和法蘭盤相連，所述法蘭盤與小腿固定連接；3號電機第六減速器的輸出軸通過鍵和法蘭盤相連，所述法蘭盤與下肢一端固定連接。2.根據權利要求1所述的一種外牆清潔及維護多足機器人腿部機構，其特徵在於:I號電機的第二減速器、2號電機的第四減速器和3號電機的第六減速器均為錐齒輪嗤合傳動。3.根據權利要求1所述的一種外牆清潔及維護多足機器人腿部機構，其特徵在於:小腿為長方形板，其上開有半環形的卡槽，法蘭盤上設有螺栓孔，法蘭盤上部插入所述卡槽內，法蘭盤通過其上的螺栓孔與小腿固定連接。4.根據權利要求1所述的一種外牆清潔及維護多足機器人腿部機構，其特徵在於:上擋板和下擋板為不同弧度的拱形結構，側板形狀配合上擋板和下擋板結構，側板上設有管道，用於放置傳感器和電機線路。5.根據權利要求1所述的一種外牆清潔及維護多足機器人腿部機構，其特徵在於:下肢上部為U型結構，用於安裝真空發生器、真空氣閥和真空傳感器，下肢上開有半環形的卡槽，所述卡槽用於卡住法蘭盤上部，並通過螺栓使下肢與法蘭盤固定相連。6.根據權利要求1所述的一種外牆清潔及維護多足機器人腿部機構，其特徵在於:小腿和下肢採用輕質鋁合金材料，上擋板、下擋板和側板採用碳纖維材料。7.根據權利要求1所述的一種外牆清潔及維護多足機器人腿部機構，其特徵在於:I號電機、2號電機和3號電機分別連接控制器。
【專利摘要】本發明是一種外牆清潔及維護多足機器人腿部機構，下肢、小腿、吸盤、大腿及1、2、3號電機及其相應的第一級減速器和第二級減速器、聯軸器、法蘭盤，大腿包括上、下擋板和側板。上、下擋板分別與位於小腿和大腿之間的第四減速器、大腿和下肢之間的第六減速器固定相連，並且保證兩電機輸出軸共線，側板通過孔與上下擋板成固定連接。電機、第一級減速器與第二級減速器依次通過聯軸器傳動，第二級減速器軸與法蘭盤通過鍵傳動，法蘭盤與大腿、小腿和下肢之間通過多螺栓固定連接，驅動小腿向前運動的第二級減速器固定在多足機器人基體上，下肢上安裝有吸盤。本發明適用於多足機器人或爬壁機器人等。
【IPC分類】B62D57/024
【公開號】CN105711674
【申請號】CN201610211302
【發明人】王昆, 牟玉壯
【申請人】同濟大學