一種帶有彈簧驅(qū)動機(jī)械臂的兩輪自主移動平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種帶有彈黃驅(qū)動機(jī)械臂的兩輪自主移動平臺。設(shè)及專利分類號B25 手動工具;輕便機(jī)動工具;手動器械的手柄;車間設(shè)備;機(jī)械手B25J機(jī)械手;裝有操縱裝置的 容器。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著對輪式智能車輛(輪式移動機(jī)器人）的研究不斷深入，其應(yīng)用領(lǐng)域不 斷擴(kuò)大，且該類無人自主探測車輛在工作過程中經(jīng)常會遇到工作區(qū)域狹窄、需要經(jīng)常轉(zhuǎn)向、 爬坡等極端情況。為此人們根據(jù)需要提出了一種兩輪移動機(jī)器人或兩輪自主移動平臺，該 兩輪移動機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)小巧、轉(zhuǎn)向靈活、能耗小、效率高等特點，適合在復(fù)雜多變的非結(jié) 構(gòu)化環(huán)境(如地震廢墟、核福射地區(qū)設(shè)置行星表面等）中執(zhí)行自主探測任務(wù)。機(jī)械臂是一種 自動化裝置，廣范應(yīng)用于工業(yè)制造、醫(yī)學(xué)治療、軍事W及太空探索等領(lǐng)域。盡管它們各自有 著不同的形態(tài)W及不同的特點并且發(fā)揮運(yùn)各自的不同的作用，但它們都有一個相同的點， 就是能夠接受指令，精確地定位到Ξ維或者二維空間上的某一點進(jìn)行作業(yè)?，F(xiàn)有技術(shù)中的 機(jī)械臂主要根據(jù)工廠或特定場合的需求進(jìn)行定制化，其空間位置固定，所完成的動作固定 化，質(zhì)量大且很少用于車載或具有可移動性。同時傳統(tǒng)機(jī)械臂采用電機(jī)驅(qū)動，機(jī)構(gòu)質(zhì)量大、 成本局。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對W上問題的提出，而研制的一種帶有彈黃驅(qū)動機(jī)械臂的兩輪自主移動 平臺，包括多個由關(guān)節(jié)活動連接的子機(jī)械臂和承載機(jī)械臂的車體;所述的多個子機(jī)械臂組 成在豎直方向伸縮的機(jī)械臂；
[0004] 所述的關(guān)節(jié)內(nèi)部設(shè)有扭轉(zhuǎn)彈黃；
[0005] 相鄰的兩子機(jī)械臂分別設(shè)有相對設(shè)置的吸合部；
[0006] 折疊狀態(tài)下:所述的吸合部工作，相鄰的兩子機(jī)械臂在吸合部的作用下貼合，完成 機(jī)械臂的折疊；
[0007] 展開狀態(tài)下：所述的吸合部停止工作，相鄰的兩子機(jī)械臂在扭轉(zhuǎn)彈黃彈力的作用 下展開至預(yù)設(shè)角度。
[000引作為優(yōu)選的實施方式，當(dāng)機(jī)械臂處于折疊狀態(tài)時，所述的吸合部的吸合力巧與所 述的扭轉(zhuǎn)彈黃的彈力化滿足如下關(guān)系式：
[0009] Fp+mg > Fe
[0010] 其中，m為處于上方的子機(jī)械臂的質(zhì)量。
[0011] 作為優(yōu)選的實施方式，當(dāng)機(jī)械臂處于展開狀態(tài)時，相鄰子機(jī)械臂滿足如下關(guān)系：
[001 ^ Μ (辯）> 巧塔/ cos 食
[0013]其中，M(p)為扭轉(zhuǎn)彈黃26在旋轉(zhuǎn)角g時的扭矩，1表示位于上部的子機(jī)械臂的質(zhì) 屯、到關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中屯、的距離，e為相鄰兩子機(jī)械臂張角的一半。
[0014] 作為優(yōu)選的實施方式，所述的吸合部為電磁鐵。
[0015] 更進(jìn)一步的，所述機(jī)械臂中最上方設(shè)有由電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的聯(lián)接器;最下方的機(jī)械 臂末端連接有機(jī)械臂向設(shè)定方向伸展的姿態(tài)調(diào)整電機(jī)。
[0016] 更進(jìn)一步的，所述車體上方設(shè)有旋轉(zhuǎn)基座，所述的旋轉(zhuǎn)基座所述的彈黃驅(qū)動機(jī)械 臂下端的姿態(tài)調(diào)整電機(jī)活動連接；
[0017] 所述的車體兩側(cè)分別通過連桿連接由輪穀電機(jī)驅(qū)動的電動輪。
[0018] 作為優(yōu)選的實施方式，兩個所述電動輪對稱設(shè)置在車體兩側(cè)。
[0019] 由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明公開的彈黃驅(qū)動機(jī)械臂及安裝有該機(jī)械臂的 兩輪自主移動平臺具備如下優(yōu)點。
[0020] 1、本發(fā)明將兩輪自主移動平臺與機(jī)械臂相結(jié)合，能夠在充分發(fā)揮兩輪移動機(jī)器人 的轉(zhuǎn)向靈活、能耗小、效率高的特點的同時，使得機(jī)械臂作業(yè)范圍不受空間位置的約束，更 好的發(fā)揮機(jī)械臂的作用。
[0021] 2、本發(fā)明采用扭轉(zhuǎn)彈黃來驅(qū)動機(jī)械臂，使得機(jī)械臂具有結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量小，載荷沖 擊小，體積小等特點。
[0022] 3、本發(fā)明所設(shè)計的帶有彈黃驅(qū)動機(jī)械臂的兩輪移動平臺適合在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境(地 震廢墟，行星表面等）中進(jìn)行探測，可靠性高。
【附圖說明】
[0023] 為了更清楚的說明本發(fā)明的實施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是 本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可 W根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他的附圖。
[0024] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實施方式】
[0025] 為使本發(fā)明的實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的描述：
[0026] 實施例1，如圖1所示，為了直觀的反映移動平臺的結(jié)構(gòu)，機(jī)械臂僅采用包括2個子 機(jī)械臂，W機(jī)械臂一和機(jī)械臂二表示。
[0027] 本發(fā)明包括有一兩輪自主移動平臺1和設(shè)置在移動平臺1上表面的基座2,兩輪自 主移動平臺由左輪11和右輪12驅(qū)動，左輪11和右輪12分別由位于輪穀內(nèi)的左輪穀電機(jī)13和 右輪穀電機(jī)14獨(dú)立驅(qū)動，左輪11和右輪12分別通過連桿15和連桿16與車體17相連。
[0028] 基座21可W在車體17上表面旋轉(zhuǎn)，上端通過關(guān)節(jié)一 23與機(jī)械臂一 25連接;機(jī)械臂 一 25另一端通過關(guān)節(jié)二28與機(jī)械臂二29連接，機(jī)械臂二29另一端通過關(guān)節(jié)Ξ211與聯(lián)接器 21巧目連。
[0029] 關(guān)節(jié)一23由姿態(tài)調(diào)整電機(jī)22驅(qū)動，通過姿態(tài)調(diào)整電機(jī)22來調(diào)節(jié)機(jī)械臂一25的角 度。關(guān)節(jié)二28內(nèi)裝有扭轉(zhuǎn)彈黃26,扭轉(zhuǎn)彈黃26套在軸27上，機(jī)械臂一 25和機(jī)械臂二29的一端 同時與軸27相連，扭轉(zhuǎn)彈黃26的兩臂搭接在機(jī)械臂一 25和機(jī)械臂二29上，通過扭轉(zhuǎn)彈黃26 的彈力來驅(qū)動機(jī)械臂二29。姿態(tài)調(diào)整電機(jī)二213通過關(guān)節(jié)Ξ211來調(diào)節(jié)聯(lián)接器212的角度。
[0030] 由于采用了扭轉(zhuǎn)彈黃，在執(zhí)行諸如鉆孔任務(wù)等振動和沖擊較大的作業(yè)認(rèn)為時，鉆 頭所受到的力經(jīng)由機(jī)械臂向車身傳導(dǎo)，在此過程中可能會造成一些機(jī)械零部件的的振動， 常時間會影響零部件運(yùn)動精度，嚴(yán)重時會造成零部件損壞。扭轉(zhuǎn)彈黃由于自身的結(jié)構(gòu)特點， 具有很強(qiáng)的吸能的作用，使得機(jī)械臂在執(zhí)行此類作業(yè)時，受到的載荷沖擊大大減少，增強(qiáng)了 機(jī)械臂的工作壽命。
[0031] 機(jī)械臂一 25和機(jī)械臂二29上分別裝有電磁鐵一 24和電磁鐵二210。在非工作狀態(tài) 下，電磁鐵一24和電磁鐵二210內(nèi)因通有電流而相吸合，設(shè)電磁鐵一24和電磁鐵二210之間 的吸合力為Fp，扭轉(zhuǎn)彈黃26的彈力Fe，要使得機(jī)械臂一化和機(jī)械臂二29在電磁鐵一 24和電磁 鐵二210作用下不彈開，則要保證W下不等式成立：
[003^ Fp+mg 含 Fe
[0033] 其中，m為機(jī)械臂二29及其附件的質(zhì)量。運(yùn)樣使得機(jī)械臂一 25和機(jī)械臂二29的重屯、 降低，機(jī)構(gòu)的總體高度減小，使得兩輪自主移動平臺在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中能夠通過狹窄空間 實施探測活動。
[0034] 在工作狀態(tài)下，電磁鐵一24和電磁鐵二210內(nèi)因內(nèi)部斷電而沒有吸合作用，通過扭 轉(zhuǎn)彈黃26的彈力作用，機(jī)械臂一25和機(jī)械臂二29之間張開一角度，在此過程中要滿足力的 關(guān)系式：
[0035]
[0036] 其中，Μ始)為扭轉(zhuǎn)彈黃26在旋轉(zhuǎn)角夢時的扭矩，1表示機(jī)械臂二29質(zhì)屯、到關(guān)節(jié)二 28中屯、的距離，Θ表示機(jī)械臂一 25和機(jī)械臂二29之間張角的一半。
[0037] 聯(lián)接器212上可安裝探測需要的器具（如探頭，機(jī)械手，鉆頭等），實現(xiàn)機(jī)械臂的抓 取、探視等功能。
[0038] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加 W等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種帶有彈黃驅(qū)動機(jī)械臂的兩輪自主移動平臺，其特征在于包括多個由關(guān)節(jié)活動連 接的子機(jī)械臂和承載機(jī)械臂的車體;所述的多個子機(jī)械臂組成在豎直方向伸縮的機(jī)械臂； 所述的關(guān)節(jié)內(nèi)部設(shè)有扭轉(zhuǎn)彈黃； 相鄰的兩子機(jī)械臂分別設(shè)有相對設(shè)置的吸合部； 折疊狀態(tài)下:所述的吸合部工作，相鄰的兩子機(jī)械臂在吸合部的作用下貼合，完成機(jī)械 臂的折疊； 展開狀態(tài)下:所述的吸合部停止工作，相鄰的兩子機(jī)械臂在扭轉(zhuǎn)彈黃彈力的作用下展 開至預(yù)設(shè)角度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有彈黃驅(qū)動機(jī)械臂的兩輪自主移動平臺，其特征還在 于當(dāng)機(jī)械臂處于折疊狀態(tài)時，所述的吸合部的吸合力Fp與所述的扭轉(zhuǎn)彈黃的彈力Fe滿足如 下關(guān)系式： Fp < mg > Fe 其中，m為處于上方的子機(jī)械臂的質(zhì)量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有彈黃驅(qū)動機(jī)械臂的兩輪自主移動平臺，其特征還在 于當(dāng)機(jī)械臂處于展開狀態(tài)時，相鄰子機(jī)械臂滿足如下關(guān)系：其中，M(0)為扭轉(zhuǎn)彈黃26在旋轉(zhuǎn)角P時的扭矩，1表示位于上部的子機(jī)械臂的質(zhì)屯、到關(guān) 節(jié)旋轉(zhuǎn)中屯、的距離，Θ為相鄰兩子機(jī)械臂張角的一半。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有彈黃驅(qū)動機(jī)械臂的兩輪自主移動平臺，其特征還在 于所述的吸合部為電磁鐵。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項所述的一種帶有彈黃驅(qū)動機(jī)械臂的兩輪自主移動平臺， 其特征還在于所述機(jī)械臂中最上方設(shè)有由電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的聯(lián)接器;最下方的機(jī)械臂末端連 接有機(jī)械臂向設(shè)定方向伸展的姿態(tài)調(diào)整電機(jī)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種帶有彈黃驅(qū)動機(jī)械臂的兩輪自主移動平臺，其特征還在 于所述車體上方設(shè)有旋轉(zhuǎn)基座，所述的旋轉(zhuǎn)基座所述的彈黃驅(qū)動機(jī)械臂下端的姿態(tài)調(diào)整電 機(jī)活動連接； 所述的車體兩側(cè)分別通過連桿連接由輪穀電機(jī)驅(qū)動的電動輪。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有彈黃驅(qū)動機(jī)械臂的兩輪自主移動平臺，其特征還在 于兩所述電動輪對稱設(shè)置在車體兩側(cè)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有彈簧驅(qū)動機(jī)械臂的兩輪自主移動平臺。機(jī)械臂主要包括多個由關(guān)節(jié)活動連接的子機(jī)械臂，多個子機(jī)械臂組成在豎直方向伸縮的機(jī)械臂；所述的關(guān)節(jié)內(nèi)部設(shè)有扭轉(zhuǎn)彈簧；相鄰的兩子機(jī)械臂分別設(shè)有相對設(shè)置的吸合部；折疊狀態(tài)下：所述的吸合部工作，相鄰的兩子機(jī)械臂在吸合部的作用下貼合，完成機(jī)械臂的折疊；展開狀態(tài)下：所述的吸合部停止工作，相鄰的兩子機(jī)械臂在扭轉(zhuǎn)彈簧彈力的作用下展開形成角度。兩輪自主移動平臺包括車體和車體上方的旋轉(zhuǎn)基座，所述的旋轉(zhuǎn)基座與彈簧驅(qū)動機(jī)械臂下端的姿態(tài)調(diào)整電機(jī)連接；所述的車體兩側(cè)分別通過連桿連接由輪轂電機(jī)驅(qū)動的電動輪。
【IPC分類】B25J5/00, B25J9/00
【公開號】CN105563453
【申請?zhí)枴緾N201610130783
【發(fā)明人】岳明, 馬騰, 蔣娟, 侯小強(qiáng)
【申請人】大連理工大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年3月8日