專利名稱：夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是ー種機(jī)器人領(lǐng)域的攀爬機(jī)器人。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，高層建筑物數(shù)量不斷増加，人們?cè)诟呖者M(jìn)行作業(yè)的情況也越來(lái)越多。在從事高空作業(yè)時(shí)，工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、危險(xiǎn)程度高，其人身安全難以得到可靠的保證。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)的技術(shù)應(yīng)用需求的夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機(jī)器人。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機(jī)器人，其特征是包括夾緊部分、內(nèi)伸縮管、外伸縮管、伸縮電機(jī)、伸縮管連架、翻轉(zhuǎn)架、翻轉(zhuǎn)電機(jī)，所述的夾緊部分包括夾緊手爪、夾緊電機(jī)、夾緊電機(jī)架、導(dǎo)向軸、手爪絲杠，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(dǎo)向軸和手爪絲杠上，夾緊電機(jī)安裝在夾緊電機(jī)架上并通過(guò)手爪絲杠驅(qū)動(dòng)第一夾緊手爪和第二夾緊手爪；翻轉(zhuǎn)架包括第一翻轉(zhuǎn)架和第二翻轉(zhuǎn)架，翻轉(zhuǎn)電機(jī)包括第一翻轉(zhuǎn)電機(jī)和第二翻轉(zhuǎn)電機(jī)，第一翻轉(zhuǎn)電機(jī)安裝在第一翻轉(zhuǎn)架上，第ニ翻轉(zhuǎn)電機(jī)安裝在第二翻轉(zhuǎn)架上，所述的內(nèi)伸縮管、外伸縮管包括第一內(nèi)伸縮管、第二內(nèi)伸縮管、第一外伸縮管、第二外伸縮管，第一內(nèi)伸縮管和第二內(nèi)伸縮管安裝在第二翻轉(zhuǎn)架上，第一外伸縮管和第二外伸縮管安裝在第一翻轉(zhuǎn)架上，第一外伸縮管、第二外伸縮管分別套在第一內(nèi)伸縮管、第二內(nèi)伸縮上，第一外伸縮管和第二外伸縮管通過(guò)伸縮管連架相連，伸縮電機(jī)連接伸縮管連架并驅(qū)動(dòng)伸縮管連架直線運(yùn)動(dòng)；所述的夾緊部分有兩個(gè)，兩個(gè)夾緊部分分別位于夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機(jī)器人本體的兩端、通過(guò)各自的夾緊電機(jī)架與各自相對(duì)應(yīng)的翻轉(zhuǎn)電機(jī)相連。本實(shí)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杠以螺旋傳動(dòng)連接，旋向相反。2、所述的夾緊手爪為雙層的半六邊形結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于I、應(yīng)用螺旋絲杠傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)了伸縮機(jī)構(gòu)，使機(jī)器人能進(jìn)行快速伸縮式的直線攀爬。2、伸縮翻轉(zhuǎn)一體化的設(shè)計(jì)方式可令機(jī)器人具備更好的地形適應(yīng)能力。3、伸縮部分采用內(nèi)外伸縮管結(jié)構(gòu)，不承受徑向力。伸縮管上下滑動(dòng)時(shí)摩檫カ較小，降低了功率損耗。4、機(jī)器人一端的兩夾緊手爪的螺紋旋向相反。當(dāng)與旋向一定的絲杠配合時(shí)，兩夾緊手爪的運(yùn)動(dòng)方向相反。同時(shí)應(yīng)用兩根導(dǎo)向軸進(jìn)行定位導(dǎo)向，能夠?qū)崿F(xiàn)手爪的快速夾緊和松開(kāi)動(dòng)作。精度高，夾持カ大。5、機(jī)器人一端的單側(cè)夾緊手爪采用雙層的半六邊形構(gòu)型設(shè)計(jì)。第一，這種設(shè)計(jì)方式令手爪部分能夠提供較大的夾持力。第二，此設(shè)計(jì)減小了機(jī)器人翻轉(zhuǎn)時(shí)的縱向小位移、提高了穩(wěn)定性與精度。第三，半六邊形手爪構(gòu)型可適應(yīng)桿狀物截面為圓面、橢圓面，矩形面的攀爬環(huán)境，從而令機(jī)器人具備了較好的地形適應(yīng)能力。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a 圖2d為機(jī)器人攀爬動(dòng)作I過(guò)程示意圖；圖3a 圖3d為機(jī)器人攀爬動(dòng)作II過(guò)程示意圖；圖4a 圖4d為機(jī)器人攀爬動(dòng)作III過(guò)程示意圖；圖5a 圖5d為機(jī)器人攀爬動(dòng)作IV過(guò)程示意圖；圖6a 圖6f為機(jī)器人攀爬動(dòng)作V過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖I 6，本實(shí)用新型包含的部件機(jī)器人主要是由夾緊手爪1、10、11、24、伸縮電機(jī)17、翻轉(zhuǎn)電機(jī)3、15、手爪夾緊電機(jī)8、23、手爪絲杠2、9、絲杠18、翻轉(zhuǎn)架4、16、伸縮機(jī)構(gòu) 5、6、20、21 構(gòu)成。本實(shí)用新型采取了如下的技術(shù)方案夾緊部分由夾緊手爪II、夾緊手爪IV22、手爪絲杠12和夾緊電機(jī)1121構(gòu)成。夾緊手爪Il和夾緊手爪IV24與導(dǎo)向軸11125、導(dǎo)向軸IV26采取了滑動(dòng)配合的安裝方式見(jiàn)圖I。夾緊電機(jī)架1122與翻轉(zhuǎn)電機(jī)13固連。夾緊電機(jī)1123安裝于夾緊電機(jī)架1122中心處見(jiàn)圖I并與手爪絲杠12通過(guò)聯(lián)軸器固連。夾緊手爪II、夾緊手爪IV24分別與手爪絲杠12以螺旋傳動(dòng)相連接，但旋向相反。當(dāng)夾緊電機(jī)II驅(qū)動(dòng)螺紋旋向一定的手爪絲杠12轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV26的運(yùn)動(dòng)方向相反，可實(shí)現(xiàn)手爪的夾緊和松開(kāi)動(dòng)作。伸縮部分由內(nèi)伸縮管15、內(nèi)伸縮管1120、外伸縮管16、外伸縮管1121、伸縮管連架19、伸縮電機(jī)17、伸縮電機(jī)架7和絲杠18組成。內(nèi)伸縮管15、內(nèi)伸縮管1120與翻轉(zhuǎn)架1116固連，外伸縮管16與外伸縮管1121通過(guò)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(zhuǎn)架14固連。伸縮電機(jī)17安裝于伸縮電機(jī)架7上。伸縮電機(jī)架7、內(nèi)伸縮管15、內(nèi)伸縮管1120三者固連。伸縮管連架19與絲杠18為螺紋傳動(dòng)配合。根據(jù)以上連接關(guān)系，伸縮電機(jī)17驅(qū)動(dòng)絲杠18輸出的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)即可轉(zhuǎn)化為伸縮管連架19的直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的伸縮動(dòng)作見(jiàn)圖2。翻轉(zhuǎn)部分由翻轉(zhuǎn)電機(jī)13、翻轉(zhuǎn)架14和夾緊電機(jī)架1122組成。翻轉(zhuǎn)電機(jī)13輸出端與翻轉(zhuǎn)架14固連，翻轉(zhuǎn)電機(jī)13機(jī)體與夾緊電機(jī)架1122固連。當(dāng)手爪機(jī)構(gòu)夾緊目標(biāo)并固定時(shí)，翻轉(zhuǎn)電機(jī)13轉(zhuǎn)動(dòng)可驅(qū)動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)動(dòng)作。見(jiàn)圖3機(jī)器人在豎桿127上進(jìn)行攀爬的情況如圖2所示首先，夾緊電機(jī)I驅(qū)動(dòng)手爪絲杠
I2轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24的夾緊動(dòng)作，夾緊豎桿127。夾緊電機(jī)II反向轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll張開(kāi)的動(dòng)作脫離豎桿127。此時(shí)，機(jī)器人處于伸展?fàn)顟B(tài)見(jiàn)圖2a。其次，伸縮電機(jī)17轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)螺紋傳動(dòng)關(guān)系轉(zhuǎn)化為伸縮管連架19的直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)內(nèi)伸縮管5進(jìn)入外伸縮管6。此時(shí)，機(jī)器人處于收縮狀態(tài)見(jiàn)圖2b。再次，夾緊手爪
Il與夾緊手爪IV24實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作夾緊豎桿127，同時(shí)，令?yuàn)A緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實(shí)現(xiàn)手爪張開(kāi)動(dòng)作脫離豎桿127。在伸縮電機(jī)17反向驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)內(nèi)伸縮管5退出外伸縮管6見(jiàn)圖2c。最后，機(jī)器人整體重復(fù)以上動(dòng)作即可進(jìn)行快速的直線式攀爬動(dòng)作I見(jiàn)圖2d。機(jī)器人在豎桿127攀爬時(shí)遇到小障礙物31的翻轉(zhuǎn)攀爬情況如圖3所示首先，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作夾緊豎桿127，同時(shí)，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實(shí)現(xiàn)手爪張開(kāi)動(dòng)作脫離豎桿127。此時(shí)，機(jī)器人收縮至最短狀態(tài)以保證翻轉(zhuǎn)カ矩最短見(jiàn)圖3a。其次，翻轉(zhuǎn)電機(jī)1115驅(qū)動(dòng)夾緊手爪1110、夾緊手爪IIIll轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角度約為180°見(jiàn)圖3b。再次，翻轉(zhuǎn)電機(jī)13驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)架14轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)前文所述固連關(guān)系令機(jī)器人實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)動(dòng)作見(jiàn)圖3c。最后，當(dāng)機(jī)器人處于翻轉(zhuǎn)角度約為180°的位置吋，夾緊電機(jī)1123驅(qū)動(dòng)夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作夾緊豎桿127，并越過(guò)小障礙物31見(jiàn)圖3d。至此，機(jī)器人完成了ー個(gè)周期的攀爬動(dòng)作II。重復(fù)上述動(dòng)作即可完成連續(xù)的翻轉(zhuǎn)攀爬 動(dòng)作。機(jī)器人在豎桿127上攀爬時(shí)遇到橫桿28的翻轉(zhuǎn)攀爬情況如圖4所示首先，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作夾緊豎桿127，同時(shí)，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實(shí)現(xiàn)手爪張開(kāi)動(dòng)作脫離豎桿127見(jiàn)圖4a。其次，翻轉(zhuǎn)電機(jī)13驅(qū)動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行翻轉(zhuǎn)動(dòng)作翻轉(zhuǎn)至合適角度位置見(jiàn)圖4b，此過(guò)程中應(yīng)盡量保證機(jī)器人長(zhǎng)度最短，カ矩最小。再次，翻轉(zhuǎn)電機(jī)II15驅(qū)動(dòng)夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll轉(zhuǎn)動(dòng)至合適角度位置。同時(shí)，夾緊手爪IIio與夾緊手爪IIIll實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作夾緊橫桿128，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實(shí)現(xiàn)手爪張開(kāi)動(dòng)作脫離豎桿127見(jiàn)圖4c。最后，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24轉(zhuǎn)動(dòng)至合適角度位置，夾緊橫桿128見(jiàn)圖4d。至此，機(jī)器完成了攀爬動(dòng)作III。機(jī)器人可在兩并行的豎桿127和豎桿1129完成如圖5的攀爬動(dòng)作過(guò)程首先，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作夾緊豎桿127，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實(shí)現(xiàn)手爪張開(kāi)動(dòng)作脫離豎桿127。此時(shí)機(jī)器人處于豎直狀態(tài)見(jiàn)圖5a。其次，在翻轉(zhuǎn)電機(jī)1115驅(qū)動(dòng)下，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)動(dòng)作轉(zhuǎn)動(dòng)至水平位置，同時(shí)配合伸縮電機(jī)17驅(qū)動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)伸展，令?yuàn)A緊手爪Il與夾緊手爪IV24至合適位置，夾緊豎桿1129見(jiàn)圖5b。再次，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實(shí)現(xiàn)張開(kāi)動(dòng)作脫離豎桿1129，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實(shí)現(xiàn)手爪夾緊動(dòng)作夾緊豎桿127。同時(shí)，翻轉(zhuǎn)電機(jī)1115驅(qū)動(dòng)機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行方向向上的攀爬動(dòng)作，配合伸縮電機(jī)17驅(qū)動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)伸縮，令?yuàn)A緊手爪Il與夾緊手爪IV24至合適位置，夾緊豎桿1129見(jiàn)圖5c。最后，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實(shí)現(xiàn)張開(kāi)動(dòng)作脫離豎桿127，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作夾緊豎桿1129。同時(shí)，翻轉(zhuǎn)電機(jī)13驅(qū)動(dòng)機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)，伸縮電機(jī)17驅(qū)動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)伸縮，令?yuàn)A緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll至合適位置，夾緊豎桿127見(jiàn)圖5d。至此，機(jī)器人完成了ー個(gè)周期的攀爬動(dòng)作IV。重復(fù)上述動(dòng)作過(guò)程即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的攀爬動(dòng)作。機(jī)器人可完成從豎桿127攀爬至以豎桿127的上端附近位置為起點(diǎn)的豎桿III30的攀爬動(dòng)作，如圖7所示首先，機(jī)器人攀爬至豎桿127的上端極限位置見(jiàn)圖6a、b。其次，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作夾緊豎桿127。同時(shí)，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實(shí)現(xiàn)手爪張開(kāi)動(dòng)作脫離豎桿127，伸縮電機(jī)17與翻轉(zhuǎn)電機(jī)1115驅(qū)動(dòng)機(jī)器人分別實(shí)現(xiàn)伸縮與夾緊手爪的轉(zhuǎn)動(dòng)，令?yuàn)A緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll至合適范圍內(nèi)位置見(jiàn)圖6c。再次，翻轉(zhuǎn)電機(jī)13驅(qū)動(dòng)機(jī)器人翻轉(zhuǎn)，夾緊電機(jī)1123實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作，使夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll夾緊豎桿11130。同時(shí)，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實(shí)現(xiàn)手爪張開(kāi)動(dòng)作脫離豎 桿127，翻轉(zhuǎn)電機(jī)1115驅(qū)動(dòng)二者轉(zhuǎn)動(dòng)至合適位置見(jiàn)圖6d、e。最后，翻轉(zhuǎn)電機(jī)13驅(qū)動(dòng)機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24至適位置見(jiàn)圖6f。同時(shí)，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作夾緊豎桿11130。至此，機(jī)器人完成攀爬動(dòng)作V。
權(quán)利要求1.夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機(jī)器人，其特征是包括夾緊部分、內(nèi)伸縮管、外伸縮管、伸縮電機(jī)、伸縮管連架、翻轉(zhuǎn)架、翻轉(zhuǎn)電機(jī)，所述的夾緊部分包括夾緊手爪、夾緊電機(jī)、夾緊電機(jī)架、導(dǎo)向軸、手爪絲杠，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(dǎo)向軸和手爪絲杠上，夾緊電機(jī)安裝在夾緊電機(jī)架上并通過(guò)手爪絲杠驅(qū)動(dòng)第一夾緊手爪和第二夾緊手爪；翻轉(zhuǎn)架包括第一翻轉(zhuǎn)架和第二翻轉(zhuǎn)架，翻轉(zhuǎn)電機(jī)包括第一翻轉(zhuǎn)電機(jī)和第二翻轉(zhuǎn)電機(jī)，第一翻轉(zhuǎn)電機(jī)安裝在第一翻轉(zhuǎn)架上，第二翻轉(zhuǎn)電機(jī)安裝在第二翻轉(zhuǎn)架上，所述的內(nèi)伸縮管、外伸縮管包括第一內(nèi)伸縮管、第二內(nèi)伸縮管、第一外伸縮管、第二外伸縮管，第一內(nèi)伸縮管和第二內(nèi)伸縮管安裝在第二翻轉(zhuǎn)架上，第一外伸縮管和第二外伸縮管安裝在第一翻轉(zhuǎn)架上，第一外伸縮管、第二外伸縮管分別套在第一內(nèi)伸縮管、第二內(nèi)伸縮上，第一外伸縮管和第二外伸縮管通過(guò)伸縮管連架相連，伸縮電機(jī)連接伸縮管連架并驅(qū)動(dòng)伸縮管連架直線運(yùn)動(dòng)；所述的夾緊部分有兩個(gè)，兩個(gè)夾緊部分分別位于夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機(jī)器人本體的兩端、通過(guò)各自的夾緊電機(jī)架與各自相對(duì)應(yīng)的翻轉(zhuǎn)電機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機(jī)器人，其特征是所述的第一夾緊手爪和第二夾緊手爪與手爪絲杠以螺旋傳動(dòng)連接，旋向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機(jī)器人，其特征是所述的夾緊手爪為雙層的半六邊形結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型的目的在于提供夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機(jī)器人，包括夾緊部分、內(nèi)伸縮管、外伸縮管、伸縮電機(jī)、伸縮管連架、翻轉(zhuǎn)架、翻轉(zhuǎn)電機(jī)，所述的夾緊部分包括夾緊手爪、夾緊電機(jī)、夾緊電機(jī)架、導(dǎo)向軸、手爪絲杠，所述的夾緊部分有兩個(gè)，兩個(gè)夾緊部分分別位于夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機(jī)器人本體的兩端、通過(guò)各自的夾緊電機(jī)架與各自相對(duì)應(yīng)的翻轉(zhuǎn)電機(jī)相連。本實(shí)用新型應(yīng)用螺旋絲杠傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)了伸縮機(jī)構(gòu)，使機(jī)器人能進(jìn)行快速伸縮式的直線攀爬；伸縮翻轉(zhuǎn)一體化的設(shè)計(jì)方式可令機(jī)器人具備更好的地形適應(yīng)能力；伸縮部分采用內(nèi)外伸縮管結(jié)構(gòu)，不承受徑向力。
文檔編號(hào)B62D57/024GK202608929SQ20122017397
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者劉少剛, 郭云龍, 魚展, 林珊穎, 劉錚, 周釗, 張麗, 徐震, 劉輕塵, 廖粵峰 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)