復(fù)合式爬梯機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種機(jī)器人，具體地說是爬梯機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人是集機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、傳感器、控制技術(shù)等多門學(xué)科為一體的綜合技術(shù)，反映了一個(gè)國家的智能化和自動(dòng)化的研宄水平，同時(shí)也是一個(gè)國家高科技技術(shù)的綜合表現(xiàn)。爬梯機(jī)器人是眾多機(jī)器人中的一種，其爬行機(jī)構(gòu)一般包括可上下運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)臂和能使機(jī)器人掛在梯子上的吊掛部分，以實(shí)現(xiàn)攀爬功能。爬梯機(jī)構(gòu)根據(jù)工作原理一般可分為履帶式、輪組式、步行式三種，爬梯機(jī)構(gòu)的發(fā)展與進(jìn)步大大提高了機(jī)器人的應(yīng)用范圍，可以在具有樓梯地形的條件下進(jìn)行探險(xiǎn)、勘察。
[0003]不同運(yùn)動(dòng)形式的爬梯機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)各不相同，步行式爬梯機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行平穩(wěn)，場地適應(yīng)性好；缺點(diǎn)是控制復(fù)雜，可操作性差。履帶式爬梯機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)效率高，場地適應(yīng)性好；缺點(diǎn)是質(zhì)量比較大，轉(zhuǎn)向困難。輪組式爬梯機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是移動(dòng)的范圍大，運(yùn)動(dòng)靈活；缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差，且重心起伏波動(dòng)大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供解決以往爬梯機(jī)構(gòu)爬梯速度慢、穩(wěn)定性差、傳動(dòng)效率不高等問題的復(fù)合式爬梯機(jī)器人。
[0005]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本實(shí)用新型復(fù)合式爬梯機(jī)器人，其特征是:包括機(jī)架、電機(jī)、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、大移動(dòng)塊、小移動(dòng)塊，機(jī)架包括上層滑道、下層第一橫梁、下層第二橫梁，下層第一橫梁和下層第二橫梁的兩端分別通過第一機(jī)架連接塊和第二機(jī)架連接塊相連，第一機(jī)架連接塊上固定有第一支撐塊和第二支撐塊，第一支撐塊和第二支撐塊上固定第一滑道固定板，第二機(jī)架連接塊上固定有第三支撐塊和第四支撐塊，第三支撐塊和第四支撐塊上固定第二滑道固定板，第一滑道固定板和第二滑道固定板之間固定有滑道，電機(jī)安裝在第二機(jī)架連接塊上，電機(jī)的輸出軸為主動(dòng)軸，主動(dòng)軸上套有第一同步帶輪，第一支撐塊和第二支撐塊之間安裝從動(dòng)軸，從動(dòng)軸上套有第二同步帶輪，第一同步帶輪和第二同步帶輪上纏繞同步帶，同步帶位于第一同步帶輪上方的位置上固定安裝有大移動(dòng)塊，大移動(dòng)塊上方固定滑塊，滑塊位于滑道下方并與滑道配合，同步帶位于第一同步帶下方的位置上固定安裝小移動(dòng)塊，大移動(dòng)塊的兩端分別固定第一爪子連接塊和第二爪子連接塊，小移動(dòng)塊的兩端分別固定第三爪子連接塊和第四爪子連接塊，第一爪子通過第一旋轉(zhuǎn)軸安裝在第一爪子連接塊上，第一爪子下端與第一爪子連接塊上端之間安裝實(shí)現(xiàn)第一爪子復(fù)位的第一皮筋，第二爪子連接塊、第三爪子連接塊、第四爪子連接塊上分別安裝第二爪子、第三爪子、第四爪子，第二爪子、第三爪子、第四爪子的安裝方式與第一爪子相同。
[0007]本實(shí)用新型還可以包括:
[0008]1、第一爪子前端高出機(jī)架底部平面部分的長度為第一爪子整體長度的三分之二，第二爪子、第三爪子、第四爪子的結(jié)構(gòu)與第一爪子相同。
[0009]2、第一爪子連接塊上安裝第一爪子的部分為實(shí)現(xiàn)90度轉(zhuǎn)動(dòng)限位的圓弧限位結(jié)構(gòu)，該圓弧限位結(jié)構(gòu)的形狀為扣除四分之一的圓，第二爪子連接塊、第三爪子連接塊、第四爪子連接塊的結(jié)構(gòu)與第一爪子連接塊相同。
[0010]本實(shí)用新型的優(yōu)勢在于:
[0011]1、本實(shí)用新型突破了傳統(tǒng)爬梯的三種方式:履帶式、輪組式、步行式，采用了傳動(dòng)方式復(fù)合的方法，更高效的完成了機(jī)器人的爬梯動(dòng)作。
[0012]2、本實(shí)用新型在爬梯的速度上更加的快，能充分利用電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中用時(shí)6.5s完成了 6個(gè)梁、間距為250mm的梯子的攀爬。
[0013]3、本實(shí)用新型運(yùn)動(dòng)更加的平穩(wěn)。本機(jī)構(gòu)利用了同步帶輪和同步齒形帶的傳動(dòng)方式，因?yàn)榫哂泄潭ǖ膫鲃?dòng)比，從而提高了運(yùn)動(dòng)傳遞的平穩(wěn)性，同時(shí)加入滑塊、滑道作為移動(dòng)導(dǎo)向，使機(jī)構(gòu)整體的剛性得到了提高，從而大大提高了爬梯的平穩(wěn)性。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖a ；
[0015]圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖b ；
[0016]圖3是本實(shí)用新型的主視圖；
[0017]圖4是本實(shí)用新型爪子連接塊的機(jī)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5是本實(shí)用新型爪子整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖6是本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置平臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述:
[0021]結(jié)合圖1?6，整個(gè)爬梯機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源是電機(jī)4，電機(jī)4與電機(jī)座6通過螺栓連接固定在機(jī)架I上，主動(dòng)軸9和同步帶輪5也用這種方式固定，同步帶輪5與同步齒形帶15嚙合緊湊，同時(shí)帶動(dòng)從動(dòng)軸10轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將電機(jī)4的動(dòng)力傳遞到了同步齒形帶15上。大移動(dòng)塊11和小移動(dòng)塊12分布在同步齒形帶15的兩側(cè)，同時(shí)與滑塊8通過連接板連接到滑道7和同步齒形帶15上，從而將同步齒形帶15的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榇笮∫苿?dòng)塊11、12的直線運(yùn)動(dòng)。爪子的整體結(jié)構(gòu)是由爪子2、爪子連接塊14、皮筋3三部分組成，爪子2通過連接塊14固定在移動(dòng)塊11、12上，跟隨移動(dòng)塊11、12 —起移動(dòng)，而皮筋3的作用是提供一個(gè)彈性力，使爪子2與運(yùn)動(dòng)方向垂直，當(dāng)爪子2遇到障礙物的時(shí)候，皮筋3拉伸，爪子2轉(zhuǎn)動(dòng)90度，越過障礙物；當(dāng)越過障礙物的時(shí)候，皮筋3收縮，利用其存儲(chǔ)的彈性力將爪子2拉回來。
[0022]本實(shí)用新型的爬梯工作過程如下:以攀爬圓管型的梯子為例。將小移動(dòng)塊12上的爪子2放在梯子的底端圓管上，啟動(dòng)電機(jī)4，電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)主動(dòng)軸9轉(zhuǎn)動(dòng)，通過同步帶輪5、同步齒形帶15、從動(dòng)軸10的傳動(dòng)，將動(dòng)力傳遞給大移動(dòng)塊11，從而帶動(dòng)大移動(dòng)塊11上的爪子2向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到上一級(jí)的圓管后，爪子2就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)90度，越過管子，之后通過皮筋3的彈性力將爪子2的狀態(tài)恢復(fù)到初始位置即爪子2搭在圓管上。以后的動(dòng)作和上述的工作過程一樣了，通過調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)4的正反轉(zhuǎn)，大、小移動(dòng)塊11、12上下往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為爪子2的上下運(yùn)動(dòng)，從而完成梯子的攀爬。
[0023]復(fù)合爬梯機(jī)器人由機(jī)架、電機(jī)、滑塊、滑道、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、同步帶輪、帶輪座、同步齒形帶、大小移動(dòng)塊、爪子、爪子連接塊、皮筋組成。機(jī)架是主要的支撐部分，電機(jī)是動(dòng)力源，帶輪固定在帶輪座上，從而與機(jī)架連接固定，爪子安裝到爪子的連接塊上完成90度轉(zhuǎn)動(dòng)限位，構(gòu)成爪子的整體結(jié)構(gòu)，同時(shí)通過螺栓與滑塊、移動(dòng)塊連接，整個(gè)裝置就可以在滑道上完成平移運(yùn)動(dòng)，通過電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為大小移動(dòng)塊的上下滑動(dòng)，爪子與梯子圓管相接觸，產(chǎn)生一個(gè)反作用力，從而帶動(dòng)整個(gè)爬梯機(jī)構(gòu)完成梯子的攀爬。
[0024]爪子的整體結(jié)構(gòu)是由爪子、爪子連接塊、皮筋組成的。爪子連接塊上設(shè)計(jì)有90度的限位，并且與皮筋相連，儲(chǔ)存了一定的彈性力。
[0025]爪子前端高出機(jī)架底部平面部分的長度為爪子整體長度的三分之二。
[0026]爪子90度轉(zhuǎn)動(dòng)限位是通過設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)機(jī)械限位完成的，爪子連接塊與爪子連接部分的圓弧扣除四分之一。
[0027]機(jī)架由兩根橫截面積為20mmX20mm的方形鋁管組成，由機(jī)架連接片通過螺栓連接的方式固定。
[0028]同步帶輪通過螺栓與帶輪座剛性連接，并固定在機(jī)架上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.復(fù)合式爬梯機(jī)器人，其特征是:包括機(jī)架、電機(jī)、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、大移動(dòng)塊、小移動(dòng)塊，機(jī)架包括上層滑道、下層第一橫梁、下層第二橫梁，下層第一橫梁和下層第二橫梁的兩端分別通過第一機(jī)架連接塊和第二機(jī)架連接塊相連，第一機(jī)架連接塊上固定有第一支撐塊和第二支撐塊，第一支撐塊和第二支撐塊上固定第一滑道固定板，第二機(jī)架連接塊上固定有第三支撐塊和第四支撐塊，第三支撐塊和第四支撐塊上固定第二滑道固定板，第一滑道固定板和第二滑道固定板之間固定有滑道，電機(jī)安裝在第二機(jī)架連接塊上，電機(jī)的輸出軸為主動(dòng)軸，主動(dòng)軸上套有第一同步帶輪，第一支撐塊和第二支撐塊之間安裝從動(dòng)軸，從動(dòng)軸上套有第二同步帶輪，第一同步帶輪和第二同步帶輪上纏繞同步帶，同步帶位于第一同步帶輪上方的位置上固定安裝有大移動(dòng)塊，大移動(dòng)塊上方固定滑塊，滑塊位于滑道下方并與滑道配合，同步帶位于第一同步帶下方的位置上固定安裝小移動(dòng)塊，大移動(dòng)塊的兩端分別固定第一爪子連接塊和第二爪子連接塊，小移動(dòng)塊的兩端分別固定第三爪子連接塊和第四爪子連接塊，第一爪子通過第一旋轉(zhuǎn)軸安裝在第一爪子連接塊上，第一爪子下端與第一爪子連接塊上端之間安裝實(shí)現(xiàn)第一爪子復(fù)位的第一皮筋，第二爪子連接塊、第三爪子連接塊、第四爪子連接塊上分別安裝第二爪子、第三爪子、第四爪子，第二爪子、第三爪子、第四爪子的安裝方式與第一爪子相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式爬梯機(jī)器人，其特征是:第一爪子前端高出機(jī)架底部平面部分的長度為第一爪子整體長度的三分之二，第二爪子、第三爪子、第四爪子的結(jié)構(gòu)與第一爪子相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合式爬梯機(jī)器人，其特征是:第一爪子連接塊上安裝第一爪子的部分為實(shí)現(xiàn)90度轉(zhuǎn)動(dòng)限位的圓弧限位結(jié)構(gòu)，該圓弧限位結(jié)構(gòu)的形狀為扣除四分之一的圓，第二爪子連接塊、第三爪子連接塊、第四爪子連接塊的結(jié)構(gòu)與第一爪子連接塊相同。
【專利摘要】本實(shí)用新型的目的在于提供復(fù)合式爬梯機(jī)器人，由機(jī)架、電機(jī)、滑塊、滑道、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、同步帶輪、帶輪座、同步齒形帶、大小移動(dòng)塊、爪子、爪子連接塊、皮筋組成。機(jī)架是主要的支撐部分，電機(jī)是動(dòng)力源，帶輪固定在帶輪座上，從而與機(jī)架連接固定，爪子安裝到爪子的連接塊上完成90度轉(zhuǎn)動(dòng)限位，構(gòu)成爪子的整體結(jié)構(gòu)，同時(shí)通過螺栓與滑塊、移動(dòng)塊連接，整個(gè)裝置就可以在滑道上完成平移運(yùn)動(dòng)，通過電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為大小移動(dòng)塊的上下滑動(dòng)，爪子與梯子圓管相接觸，產(chǎn)生一個(gè)反作用力，從而帶動(dòng)整個(gè)爬梯機(jī)構(gòu)完成梯子的攀爬。本實(shí)用新型采用了傳動(dòng)方式復(fù)合的方法，更高效的完成了機(jī)器人的爬梯動(dòng)作。
【IPC分類】B62D57-024
【公開號(hào)】CN204355186
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420843535
【發(fā)明人】陳東良, 李思宇, 李琪, 崔洪亮, 陳佳吉, 劉玉, 李寧, 喬春光, 黃新禹, 閆昱晟
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日