專利名稱:一種模塊化可重構(gòu)履帶式爬壁機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種爬壁機(jī)器人,更特別地說,是指一種將多個(gè)模塊化設(shè)計(jì)的吸附關(guān) 節(jié)進(jìn)行首尾相接成可重構(gòu)履帶式爬壁機(jī)器人。
背景技術(shù):
爬壁機(jī)器人根據(jù)在非鐵磁性壁面上吸附的原理,可以劃分為三種①真空抽吸裝
置——靠高速氣流的抽吸作用排除吸盤固定密閉空間內(nèi)的氣體形成真空;②擴(kuò)容真空 裝置——利用定質(zhì)量氣體增加容積減低壓力的原理在密封腔(吸盤)內(nèi)產(chǎn)生真空;③ 旋翼吸附——借助螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的矢量推力把機(jī)器人壓向壁面。
總的來(lái)說,在面向小型化設(shè)計(jì)時(shí),它們都暴露出一些共性問題
(1) 本征矛盾與地面移動(dòng)相比,壁面移動(dòng)的難點(diǎn)在重力的影響。在壁面上,
吸附和移動(dòng)兩者始終構(gòu)成一對(duì)矛盾防止跌落,吸盤就須臾不可脫離墻壁,這有賴于
足夠的摩擦力,而獲得它的代價(jià)是必須保持強(qiáng)大的正壓力;但是要移動(dòng),吸盤又不得
不克服摩擦力沿壁面做切向滑動(dòng)。機(jī)器人正向壓迫壁面越重,摩擦力越大,就越安全, 但是移動(dòng)就越困難,顯然這是一種"內(nèi)斗"、"內(nèi)耗",降低了能量的利用效率。
(2) 尺度效應(yīng)如同飛行器,在翼展〈150mm后,傳統(tǒng)飛行理論已經(jīng)不再適 用,而需要低雷諾數(shù)、非定常條件下的氣動(dòng)力學(xué)理論,機(jī)翼也應(yīng)該改成撲翼。為了提 供足夠的吸附力以及適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù),上述①、②兩種吸附方式都需要相對(duì)較大的平 面吸盤面積,否則無(wú)法可靠地吸附。爬壁機(jī)器人在小型化時(shí)同樣面臨所謂"尺度效應(yīng)" 的困難,需要有創(chuàng)新的吸附理論來(lái)化解。
(3) 真空的維持吸盤難免泄漏,而吸附力對(duì)泄漏十分敏感,因此國(guó)內(nèi)外幾十 種有代表性的爬壁機(jī)器人中不乏巧妙的設(shè)計(jì)用以維系原來(lái)已經(jīng)形成的真空環(huán)境,不過 為此也付出了高昂的代價(jià)。如果面對(duì)粗糙壁面(工作面),如瓷磚、水泥砂漿、馬賽 克、土磚墻等,泄漏更是一個(gè)困擾因素。眾所周知,按照目前氣路設(shè)計(jì)的水平,為了 構(gòu)建和維持真空環(huán)境,大量氣流被白白地排空到大氣中,能源的利用率不會(huì)大于20 %。小型爬壁機(jī)器人具有輕巧、低功耗、低危險(xiǎn)性等特點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于建筑檢 測(cè)、城市搜救以及對(duì)未知環(huán)境的探測(cè)等。但由于其工作表面大多為復(fù)雜曲面,并需要 克服重力,已有的爬壁機(jī)器人很難兼顧結(jié)構(gòu)輕巧和運(yùn)動(dòng)靈活。發(fā)明 內(nèi) 容
為了解決小型爬壁機(jī)器人自由度低、越障能力差和運(yùn)動(dòng)靈活性弱等問題,本發(fā)明 設(shè)計(jì)出了一種模塊化可重構(gòu)履帶式爬壁機(jī)器人。該機(jī)器人采用多個(gè)吸附關(guān)節(jié)相接成可 重構(gòu)履帶式爬壁機(jī)器人,在前行方向上,通過多個(gè)吸附關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動(dòng)作使吸附于工作面 上的相應(yīng)吸盤壓下和抬起,從而達(dá)到前進(jìn)的目的。本發(fā)明應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)理念,對(duì)于 每一個(gè)吸附關(guān)節(jié)采用相同的結(jié)構(gòu),提高了機(jī)器人關(guān)節(jié)模塊的互換性,降低了制造成本, 減少了機(jī)械加工周期。
本發(fā)明的一種模塊化可重構(gòu)履帶式爬壁機(jī)器人,由七個(gè)或七個(gè)以上結(jié)構(gòu)相同的吸
附關(guān)節(jié)構(gòu)成一個(gè)履帶式爬壁機(jī)器人;
所述每一個(gè)吸附關(guān)節(jié)包括有U形架、支架、A殼體、B殼體、軸、軸套、舵機(jī)、 電磁鐵、A吸盤和B吸盤;
舵機(jī)安裝在支架的A面板、B面板和C面板之間,且B面板和C面板設(shè)置在同 一側(cè);
電磁鐵安裝在A売體與B殼體連接后形成的空腔中; A吸盤安裝在A売體的圓形凹槽內(nèi);
B吸盤安裝在B殼體的圓孔內(nèi),且用A擋片和B擋片作限位; 軸的一端安裝在支架的A面板的D光孔內(nèi);
軸套安裝在U形架的B支臂的半環(huán)凸臺(tái)上,且軸的另一端穿過B半環(huán)口后安裝 在軸孔內(nèi);
A殼體的C螺紋孔、D螺紋孔、B沉頭孔分別與B殼體的D沉頭孔、C沉頭孔、 E螺紋孔配合,分別采用螺釘實(shí)現(xiàn)A殼體與B殼體的連接; U形架的安裝板與A殼體的C面板連接在一起; 支架的D面板與B殼體的C面板連接在一起;
U形架為一體成型件,在U形架上設(shè)有A支臂、B支臂和安裝板,A支臂和B 支臂設(shè)置在安裝板的兩側(cè);
A支臂上設(shè)有A減重孔、A光孔、B光孔和C光孔,該三個(gè)光孔用于安裝舵柄; A支臂的端部設(shè)有A半環(huán)口,舵機(jī)的舵柄定位在A半環(huán)口內(nèi),且通過螺釘穿過該三 個(gè)光孔與螺母配合實(shí)現(xiàn)舵柄與A支臂固定連接;舵柄與安裝在相鄰吸附關(guān)節(jié)上的舵 機(jī)的舵機(jī)輸出軸嚙合;B支臂上設(shè)有B減重孔,B支臂的端部設(shè)有半環(huán)凸臺(tái)和B半環(huán)口,半環(huán)凸臺(tái)上 設(shè)有五個(gè)A螺紋孔,軸套安裝在半環(huán)凸臺(tái)上;
安裝板上^:有三個(gè)減重孔、A方孔和B方孔;
在A方孔內(nèi)放置A殼體的C面板上的B方形凸臺(tái),以及在B方孔內(nèi)放置A売 體的C面板上的A方形凸臺(tái),實(shí)現(xiàn)了 U形架與A殼體的定位固連;
支架為一體成型件,在支架上設(shè)有A面板、B面板、C面板和D面板;
A面板與B面板、C面板設(shè)在D面板的兩側(cè),且B面板與C面板設(shè)置在同一側(cè);
A面板上設(shè)有D光孔,該D光孔用于安裝軸的一端,軸的另一端穿過B半環(huán)口
后安裝在軸套的軸孔內(nèi);
D面板上設(shè)有四個(gè)A沉頭孔,該A沉頭孔用于與B殼體上的F螺紋孔配合后, 采用一螺釘實(shí)現(xiàn)支架與B殼體的連接;
B面板的外側(cè)上設(shè)有A定位塊,該A定位塊與B殼體的C面板上的B定位塊配 合,C面板與C定位塊配合,實(shí)現(xiàn)支架與B殼體的定位;
A殼體為一體成型件;A売體上設(shè)有A面板、B面板、C面板、A接合處和B 接合處;
A面板上設(shè)有圓形凹槽,圓形凹槽內(nèi)設(shè)有橢圓形 L;該圓形凹槽用于安裝A吸盤; 該橢圓形孔用于氣管通過;在本發(fā)明中,氣管的一端連接在A吸盤上,氣管的另一 端連接在B吸盤上,氣管的中部被電磁鐵夾緊,當(dāng)B吸盤與工作面接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生負(fù) 壓,使得通過B吸盤與工作面吸附,在電磁鐵的作用下,氣管將與A吸盤或者B吸 盤形成密閉空間;
B面板上設(shè)有F減重孔、G減重孔,該兩個(gè)減重孔能夠減輕B面板的重量; C面板上設(shè)有A方形凸臺(tái)、B方形凸臺(tái)、H減重孔、四個(gè)B螺紋孔和B沉頭孔, 該B沉頭孔設(shè)在C面板的下方,A方形凸臺(tái)和B方形凸臺(tái)平行設(shè)在C面板的外側(cè)面 上,該A方形凸臺(tái)卡合在U形架上的B方孔內(nèi),該B方形凸臺(tái)卡合在U形架上的A 方孔內(nèi),凸臺(tái)與方孔的定位配合,能夠方便地實(shí)現(xiàn)A殼體與U形架的裝配;
A接合處設(shè)有C螺紋孔,該C螺紋孔與D沉頭孔配合;B接合處設(shè)有D螺紋孔, 該D螺紋孔與C沉頭孔配合;然后,通過螺釘順次穿過沉頭孔、螺紋孔實(shí)現(xiàn)A売體 與B殼體的固定連接;
7在A売體上設(shè)有多個(gè)減重孔,其目的是減輕A殼體的重量; B売體為一體成型件;B殼體上設(shè)有A面板、B面板、C面板和安裝座; A面板上設(shè)有圓孔,在該圓孔內(nèi)的對(duì)稱設(shè)有A擋片、B擋片,B吸盤安裝在圓孔 內(nèi),且由兩個(gè)擋片支撐;
B面板上設(shè)有I減重孔、J減重孔、C沉頭孔,該I減重孔和J減重孔減輕了B 面板的重量,該C沉頭孔與D螺紋孔配合,通過螺釘實(shí)現(xiàn)A殼體與B殼體的連接; C面板上設(shè)有K減重孔、L減重孔、M減重孔、六個(gè)F螺紋孔、B定位塊、C 定位塊和D沉頭孔;該三個(gè)減重孔用于減輕了C面板的重量;六個(gè)螺紋孔用于與支 架的D面板上的六個(gè)A沉頭孔相配合,B定位塊與A定位塊配合,C定位塊與C面 板的面配合,D沉頭孔與C螺紋孔配合,實(shí)現(xiàn)支架與B殼體的連接。 本發(fā)明的一種模塊化可重構(gòu)履帶式爬壁機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)在于
(1) 相同模塊化的吸附關(guān)節(jié),便于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的可重構(gòu)。
(2) 通過前一吸附關(guān)節(jié)的U形架與后一吸附關(guān)節(jié)的舵機(jī)輸出軸和軸的連接構(gòu)成了 機(jī)器人的串聯(lián)履帶式結(jié)構(gòu),使得機(jī)器人具有多自由度的特征。
(3) 采用七個(gè)或七個(gè)以上結(jié)構(gòu)相同的吸附關(guān)節(jié)相接構(gòu)成履帶式機(jī)器人,增強(qiáng)了機(jī)器 人的運(yùn)動(dòng)靈活性、吸附可靠性和越障能力。
(4) 每個(gè)吸附關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)有獨(dú)立的骨架,該骨架由A殼體、B殼體、支架和U形架 組成,骨架能夠使電磁鐵的通/斷與舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)互不干涉。
(5) 每個(gè)吸附關(guān)節(jié)中設(shè)計(jì)兩個(gè)對(duì)稱安裝的吸盤,該兩個(gè)吸盤互相起到吸附和排氣作 用,提高了機(jī)械結(jié)構(gòu)的緊湊性。
(6) 在A殼體與B殼體形成的空腔中安裝電磁鐵,減小了機(jī)器人的體積,降低了 加工成本。
(7) 舵機(jī)釆用立式安裝,減小了吸附關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)力臂,增加了壓縮吸盤的作用力, 降低了能耗,延長(zhǎng)了舵機(jī)使用壽命。
圖1是采用七個(gè)吸附關(guān)節(jié)構(gòu)成的本發(fā)明履帶式爬壁機(jī)器人的結(jié)構(gòu)圖。 圖2是多個(gè)吸附關(guān)節(jié)構(gòu)成的本發(fā)明履帶式爬壁機(jī)器人的結(jié)構(gòu)圖。 圖3是本發(fā)明吸附關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)圖。圖3A是本發(fā)明吸附關(guān)節(jié)的另一視角結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明骨架的結(jié)構(gòu)圖。
圖4A是本發(fā)明骨架的分解圖。
圖5是本發(fā)明U形架的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是本發(fā)明支架的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是本發(fā)明A売體的結(jié)構(gòu)圖。
圖7A是本發(fā)明A殼體的另一視角結(jié)構(gòu)圖。
圖8是本發(fā)明B殼體的結(jié)構(gòu)圖。
圖8A是本發(fā)明B殼體的另一視角結(jié)構(gòu)圖。
圖中 l.A吸附關(guān)節(jié) 2.B吸附關(guān)節(jié) 3.C吸附關(guān)節(jié)
4.D吸附關(guān)節(jié) 5.E吸附關(guān)節(jié) 6.F吸附關(guān)節(jié) 7.G吸附關(guān)節(jié)
13.U形架131.A支臂131a.A半環(huán)口131b.A光孔131c.B光孔
131d.C光孔131e.A減重孔132.B支臂132a.B半環(huán)口132b.半環(huán)凸臺(tái)
132c.A螺紋孔132d.B減重孔133.安裝板133a.A方孔133b.B方孔
133c.C減重孔133d.D減重孔133e.E減重孔14.支架141.A面板
141a.D光孔142.B面板142a.E光孔143.C面板143a.F光孔
144.A定位塊H5,D面板145a.A沉頭孔15.A殼體151.A面板
151a.圓形凹槽151b.橢圓形孔152.B面板152a.F減重孔152b.G減重孔
153.C面板153a.H減重孔153b.B螺紋孔153c.B沉頭孔153d.A方形凸臺(tái)
153e.B方形凸臺(tái)154.A接合處154a,C螺紋孔155.B接合處
155a.D螺紋孔16.B殼體161.A面板161a.圓孔161b.A擋片
161c.B擋片162.B面板162a.I減重孔162b.J減重孔162c.C沉頭孔
163.C面板163a.K減重孔163b.F螺紋孔163c丄減重孔163d.M減重孔
163e.D沉頭孔17.軸18.軸套181.切口182.G光孔
183.H光孔184.軸孔11.舵機(jī)lla.舵柄llb.舵機(jī)輸出軸
12.電磁鐵19a.A吸盤19b.B吸盤
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。塊化可重構(gòu)履帶式爬壁機(jī)器人,該爬壁機(jī) 器人采用前一吸附關(guān)節(jié)的U形架上的舵柄和軸套分別與后一吸附關(guān)節(jié)的支架上的舵 機(jī)輸出軸和軸的軸孔配合形成履帶式爬壁機(jī)器人。舵機(jī)的舵機(jī)輸出軸嚙合在舵柄上, 該舵機(jī)安裝在支架上,該舵柄安裝在U形架上;軸與軸套的裝配和舵機(jī)輸出軸與舵 柄的裝配,能夠?qū)崿F(xiàn)前一吸附關(guān)節(jié)和后一吸附關(guān)節(jié)相對(duì)于舵機(jī)輸出軸和軸轉(zhuǎn)動(dòng)。該軸 安裝在支架上,該軸套安裝在U形架上。在本發(fā)明中,每個(gè)吸附關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)有獨(dú)立的 骨架,該骨架由A殼體、B殼體、支架和U形架組成,A殼體與B殼體的連接形成 一個(gè)長(zhǎng)方體,且該長(zhǎng)方體內(nèi)為一空腔(空腔內(nèi)放置有電磁鐵),A殼體與U形架連接, B殼體與支架連接,支架上安裝舵機(jī)和軸,U形架上安裝舵柄和軸套(參見圖4、圖 4八所示)。該骨架能夠使電磁鐵的通/斷與舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)互不干涉。多個(gè)吸附關(guān)節(jié)上的 舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng)相應(yīng)的吸附關(guān)節(jié)聯(lián)合運(yùn)動(dòng),相應(yīng)的吸盤與工作面(如地面、墻面、 玻璃幕墻)吸附形成履帶式爬壁機(jī)器人。
參見圖1所示, 一個(gè)具有七個(gè)關(guān)節(jié)的履帶式爬壁機(jī)器人由結(jié)構(gòu)相同的A吸附關(guān) 節(jié)1、 B吸附關(guān)節(jié)2、 C吸附關(guān)節(jié)3、 D吸附關(guān)節(jié)4、 E吸附關(guān)節(jié)5、 F吸附關(guān)節(jié)6 和G吸附關(guān)節(jié)7順次連接構(gòu)成;七個(gè)吸附關(guān)節(jié)的連接關(guān)系為
A吸附關(guān)節(jié)1的U形架13上的舵柄1 la與B吸附關(guān)節(jié)2上的舵機(jī)的舵機(jī)輸出 軸嚙合(簡(jiǎn)稱為驅(qū)動(dòng)方向嚙合),A吸附關(guān)節(jié)1的U形架13上的軸套18與B吸附 關(guān)節(jié)2上的軸的軸孔配合(簡(jiǎn)稱為隨動(dòng)配合),且在支架上的舵機(jī)輸出軸與軸的位置 關(guān)系為同軸;即驅(qū)動(dòng)方向嚙合和隨動(dòng)配合實(shí)現(xiàn)A吸附關(guān)節(jié)1的U形架13與B吸附 關(guān)節(jié)2的支架的活動(dòng)連接。
A吸附關(guān)節(jié)1的舵機(jī)11的舵機(jī)輸出軸1 la與G吸附關(guān)節(jié)7的U形架上的舵柄 嚙合(驅(qū)動(dòng)方向嚙合),A吸附關(guān)節(jié)1的軸17與G吸附關(guān)節(jié)7的U形架上的軸套的 軸孔配合(隨動(dòng)配合);即驅(qū)動(dòng)方向嚙合和隨動(dòng)配合實(shí)現(xiàn)G吸附關(guān)節(jié)7的U形架與A 吸附關(guān)節(jié)1的支架14的活動(dòng)連接。
由于本發(fā)明為模塊化設(shè)計(jì),且七個(gè)吸附關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)相同,因此根據(jù)A吸附關(guān)節(jié)1 分別與B吸附關(guān)節(jié)2和G吸附關(guān)節(jié)7的活動(dòng)連接,可以得到B吸附關(guān)節(jié)2與C吸 附關(guān)節(jié)3的活動(dòng)連接、C吸附關(guān)節(jié)3與D吸附關(guān)節(jié)4的活動(dòng)連接、D吸附關(guān)節(jié)4與 E吸附關(guān)節(jié)5的活動(dòng)連接、E吸附關(guān)節(jié)5與F吸附關(guān)節(jié)6的活動(dòng)連接、F吸附關(guān)節(jié)6 與G吸附關(guān)節(jié)7的活動(dòng)連接。參見圖2所示,采用七個(gè)以上結(jié)構(gòu)相同的吸附關(guān)節(jié)相接構(gòu)成履帶式機(jī)器人,增 強(qiáng)了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)靈活性、吸附可靠性和越障能力。
參見圖3、圖3A所示,本發(fā)明中的A吸附關(guān)節(jié)1包括有U形架13、支架14、 A殼體15、 B殼體16、軸17、軸套18、舵機(jī)11、電磁鐵12、 A吸盤19a和B 吸盤19b;
舵機(jī)11安裝在支架14的A面板141、 B面板142和C面板143之間,且B 面板142和C面板143設(shè)置在同一側(cè);
電磁鐵12安裝在A殼體15與B殼體16連接后形成的空腔中;電磁鐵12起 到通斷氣管(該氣管圖中未示出,氣管的兩端分別與A吸盤和B吸盤連接)的作用。
A吸盤19a安裝在A殼體15的圓形凹槽151a內(nèi);
B吸盤19b安裝在B殼體16的圓孔161a內(nèi),且用A擋片161b和B擋片161c 作限位;
軸17的一端安裝在支架14的A面板141的D光孔141a內(nèi);
軸套18安裝在U形架13的B支臂132的半環(huán)凸臺(tái)132b上,且軸17的另一
端穿過B半環(huán)口 132a后安裝在軸孔184內(nèi);
A殼體15的C螺紋孔154a、 D螺紋孔155a、 B沉頭孔153c分別與B売體
16的D沉頭孔163e、 C沉頭孔162c、 E螺紋孔164a配合,分別釆用螺釘實(shí)現(xiàn)A
殼體15與B殼體16的連接。
U形架13的安裝板133與A殼體15的C面板153連接在一起; 支架14的D面板145與B殼體16的C面板163連接在一起。 (一)U形架13
參見圖5所示,U形架13為一體成型件,在U形架13上設(shè)有A支臂131、 B 支臂132和安裝板133, A支臂131和B支臂132設(shè)置在安裝板133的兩側(cè)。
A支臂131上設(shè)有A減重孔131e、A光孔131b、B光孔131c和C光孔131d, 該三個(gè)光孔(A光孔131b、 B光孔131c和C光孔131d)用于安裝舵柄lla; A 支臂131的端部設(shè)有A半環(huán)口 131a,舵機(jī)ll的舵柄lla定位在A半環(huán)口 131a 內(nèi),且通過螺釘穿過三個(gè)光孔與螺母配合實(shí)現(xiàn)舵柄lla與A支臂131固定連接。舵 柄1 la與安裝在另一個(gè)吸附關(guān)節(jié)上的舵機(jī)的舵機(jī)輸出軸嚙合。
11B支臂132上設(shè)有B減重孔132d, B支臂132的端部設(shè)有半環(huán)凸臺(tái)132b和 B半環(huán)口 132a,半環(huán)凸臺(tái)132b上設(shè)有五個(gè)A螺紋孔132c,軸套18安裝在半環(huán) 凸臺(tái)132b上。
安裝板133上設(shè)有三個(gè)減重孔(C減重孔133c、 D減重孔133d、 E減重孔 133e)、 A方孔133a和B方孑L 133b;
在A方孔133a內(nèi)放置A殼體15的C面板153上的B方形凸臺(tái)153e,以及 在B方孔133b內(nèi)放置A殼體15的C面板153上的A方形凸臺(tái)153d,實(shí)現(xiàn)了 U 形架13與A殼體15的定位固連。
(二) 支架14
參見圖6所示,支架14為一體成型件,在支架14上設(shè)有A面板141、 B面板 142、 C面板143和D面板145;
A面板141與B面板142、 C面板143設(shè)在D面板145的兩側(cè),且B面板 142與C面板143設(shè)置在同一側(cè);
A面板141上設(shè)有D光孔141a,該D光孔141a用于安裝軸17的一端,軸 17的另一端穿過B半環(huán)口 132b后安裝在軸套18的軸孔184內(nèi)。
D面板145上設(shè)有四個(gè)A沉頭孔145a,該A沉頭孔145a用于與B殼體16 上的F螺紋孔163b配合后,釆用一螺釘實(shí)現(xiàn)支架14與B殼體16的連接。
B面板142的外側(cè)上設(shè)有A定位塊144,該A定位塊144與B殼體16的C 面板163上的B定位塊165配合,C面板143與C定位塊166配合,實(shí)現(xiàn)支架 14與B売體18的定位。
(三) A売體15
參見圖7、圖7A所示,A売體15為一體成型件。A殼體15上設(shè)有A面板151、 B面板152、 C面板153、 A接合處154和B接合處155。
A面板151上設(shè)有圓形凹槽151a,圓形凹槽151a內(nèi)設(shè)有橢圓形孔151b。該 圓形凹槽151a用于安裝A吸盤19a。該橢圓形孔151b用于氣管通過。在本發(fā)明 中,氣管的一端連接在A吸盤19a上,氣管的另一端連接在B吸盤19b (B吸盤 19b安裝在B殼體16的A面板161上)上,氣管的中部被電磁鐵12夾緊,當(dāng)B 吸盤19b與工作面接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓,使得通過B吸盤19b與工作面吸附,在電磁 鐵12的作用下,氣管將與A吸盤19a或者B吸盤19b形成密閉空間。B面板152上設(shè)有F減重孔152a、 G減重孔152b,該兩個(gè)減重孔能夠減輕B 面板152的重量。
C面板153上設(shè)有A方形凸臺(tái)153d、 B方形凸臺(tái)153e、 H減重孔153a、四 個(gè)B螺紋孔153d和B沉頭孔153c,該B沉頭孔153c設(shè)在C面板153的下方, A方形凸臺(tái)153d和B方形凸臺(tái)153e平行設(shè)在C面板153的外側(cè)面上,該A方形 凸臺(tái)153d卡合在U形架13上的B方孔133b內(nèi),該B方形凸臺(tái)153e卡合在U 形架13上的A方孔133a內(nèi),凸臺(tái)與方孔的定位配合,能夠方便地實(shí)現(xiàn)A殼體15 與U形架13的裝配。
A接合處154設(shè)有C螺紋孔154a,該C螺紋孔154a與D沉頭孔162e配合; B接合處155設(shè)有D螺紋孔155a,該D螺紋孔155a與C沉頭孔162c配合;然 后,通過螺釘順次穿過沉頭孔、螺紋孔實(shí)現(xiàn)A殼體15與B殼體16的固定連接。
在A殼體15上設(shè)有多個(gè)減重孔(F減重孔152a、 G減重孔152b、 H減重孔 153a),其目的是減輕A殼體15的重量。 (四)B殼體16
參見圖8、圖8A所示,B殼體16為一體成型件。B売體16上設(shè)有A面板161、 B面板162、 C面板163和安裝座164。
A面板161上設(shè)有圓孔161a,在該圓孔161a內(nèi)的對(duì)稱設(shè)有A擋片161b、 B 擋片161c, B吸盤19b安裝在圓孔161a內(nèi),且由兩個(gè)擋片支撐。
B面板162上設(shè)有I減重孔162a、 J減重孔162b、 C沉頭孔162c,該I減重 孔162a和J減重孔162b減輕了 B面板162的重量,該C沉頭孔162c與D螺紋 孔l55a配合,通過螺釘實(shí)現(xiàn)A殼體15與B殼體16的連接。
C面板163上設(shè)有K減重孔163a、 L減重孔163c、 M減重孔163d、六個(gè)F 螺紋孔163b、 B定位塊165、 C定位塊166和D沉頭孔163e;該三個(gè)減重孔用于 減輕了 C面板163的重量;六個(gè)螺紋孔163b用于與支架14的D面板145上的六 個(gè)A沉頭孔145a相配合,B定位塊165與A定位塊144配合,C定位塊166與 C面板163的面配合,D沉頭孔163e與C螺紋孔154a配合,實(shí)現(xiàn)支架14與B 殼體16的連接。
本發(fā)明的一種模塊化可重構(gòu)履帶式爬壁機(jī)器人,通過前一吸附關(guān)節(jié)的U形架與 后一吸附關(guān)節(jié)的舵機(jī)輸出軸和軸的連接構(gòu)成了機(jī)器人的串聯(lián)履帶式結(jié)構(gòu),使得機(jī)器人 具有多自由度的特征。通過釆用七個(gè)或七個(gè)以上結(jié)構(gòu)相同的吸附關(guān)節(jié)相接構(gòu)成履帶式 機(jī)器人,增強(qiáng)了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)靈活性、吸附可靠性和越障能力。
權(quán)利要求
1、一種模塊化可重構(gòu)履帶式爬壁機(jī)器人,其特征在于由七個(gè)或七個(gè)以上結(jié)構(gòu)相同的吸附關(guān)節(jié)構(gòu)成一個(gè)履帶式爬壁機(jī)器人;所述每一個(gè)吸附關(guān)節(jié)包括有U形架(13)、支架(14)、A殼體(15)、B殼體(16)、軸(17)、軸套(18)、舵機(jī)(11)、電磁鐵(12)、A吸盤(19a)和B吸盤(19b);舵機(jī)(11)安裝在支架(14)的A面板(141)、B面板(142)和C面板(143)之間,且B面板(142)和C面板(143)設(shè)置在同一側(cè);電磁鐵(12)安裝在A殼體(15)與B殼體(16)連接后形成的空腔中;A吸盤(19a)安裝在A殼體(15)的圓形凹槽(151a)內(nèi);B吸盤(19b)安裝在B殼體(16)的圓孔(161a)內(nèi),且用A擋片(161b)和B擋片(161c)作限位;軸(17)的一端安裝在支架(14)的A面板(141)的D光孔(141a)內(nèi);軸套(18)安裝在U形架(13)的B支臂(132)的半環(huán)凸臺(tái)(132b)上,且軸(17)的另一端穿過B半環(huán)口(132a)后安裝在軸孔(184)內(nèi);A殼體(15)的C螺紋孔(154a)、D螺紋孔(155a)、B沉頭孔(153c)分別與B殼體(16)的D沉頭孔(163e)、C沉頭孔(162c)、E螺紋孔(164a)配合,分別采用螺釘實(shí)現(xiàn)A殼體(15)與B殼體(16)的連接;U形架(13)的安裝板(133)與A殼體(15)的C面板(153)連接在一起;支架(14)的D面板(145)與B殼體(16)的C面板(163)連接在一起;U形架(13)為一體成型件,在U形架(13)上設(shè)有A支臂(131)、B支臂(132)和安裝板(133),A支臂(131)和B支臂(132)設(shè)置在安裝板(133)的兩側(cè);A支臂(131)上設(shè)有A減重孔(131e)、A光孔(131b)、B光孔(131c)和C光孔(131d),該三個(gè)光孔用于安裝舵柄(11a);A支臂(131)的端部設(shè)有A半環(huán)口(131a),舵機(jī)(11)的舵柄(11a)定位在A半環(huán)口(131a)內(nèi),且通過螺釘穿過該三個(gè)光孔與螺母配合實(shí)現(xiàn)舵柄(11a)與A支臂(131)固定連接;舵柄(11a)與安裝在相鄰吸附關(guān)節(jié)上的舵機(jī)的舵機(jī)輸出軸嚙合;B支臂(132)上設(shè)有B減重孔(132d),B支臂(132)的端部設(shè)有半環(huán)凸臺(tái)(132b)和B半環(huán)口(132a),半環(huán)凸臺(tái)(132b)上設(shè)有五個(gè)A螺紋孔(132c),軸套(18)安裝在半環(huán)凸臺(tái)(132b)上;安裝板(133)上設(shè)有三個(gè)減重孔(C減重孔133c、D減重孔133d、E減重孔133e)、A方孔(133a)和B方孔(133b);在A方孔(133a)內(nèi)放置A殼體(15)的C面板(153)上的B方形凸臺(tái)(153e),以及在B方孔(133b)內(nèi)放置A殼體(15)的C面板(153)上的A方形凸臺(tái)(153d),實(shí)現(xiàn)了U形架(13)與A殼體(15)的定位固連;支架(14)為一體成型件,在支架(14)上設(shè)有A面板(141)、B面板(142)、C面板(143)和D面板(145);A面板(141)與B面板(142)、C面板(143)設(shè)在D面板(145)的兩側(cè),且B面板(142)與C面板(143)設(shè)置在同一側(cè);A面板(141)上設(shè)有D光孔(141a),該D光孔(141a)用于安裝軸(17)的一端,軸(17)的另一端穿過B半環(huán)口(132b)后安裝在軸套(18)的軸孔(184)內(nèi);D面板(145)上設(shè)有四個(gè)A沉頭孔(145a),該A沉頭孔(145a)用于與B殼體(16)上的F螺紋孔(163b)配合后,采用一螺釘實(shí)現(xiàn)支架(14)與B殼體(16)的連接;B面板(142)的外側(cè)上設(shè)有A定位塊(144),該A定位塊(144)與B殼體(16)的C面板(163)上的B定位塊(165)配合,C面板(143)與C定位塊(166)配合,實(shí)現(xiàn)支架(14)與B殼體(18)的定位;A殼體(15)為一體成型件;A殼體(15)上設(shè)有A面板(151)、B面板(152)、C面板(153)、A接合處(154)和B接合處(155);A面板(151)上設(shè)有圓形凹槽(151a),圓形凹槽(151a)內(nèi)設(shè)有橢圓形孔(151b);該圓形凹槽(151a)用于安裝A吸盤(19a);該橢圓形孔(151b)用于氣管通過;在本發(fā)明中,氣管的一端連接在A吸盤(19a)上,氣管的另一端連接在B吸盤(19b)(B吸盤19b安裝在B殼體16的A面板161上)上,氣管的中部被電磁鐵(12)夾緊,當(dāng)B吸盤(19b)與工作面接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓,使得通過B吸盤(19b)與工作面吸附,在電磁鐵(12)的作用下,氣管將與A吸盤(19a)或者B吸盤(19b)形成密閉空間;B面板(152)上設(shè)有F減重孔(152a)、G減重孔(152b),該兩個(gè)減重孔能夠減輕B面板(152)的重量;C面板(153)上設(shè)有A方形凸臺(tái)(153d)、B方形凸臺(tái)(153e)、H減重孔(153a)、四個(gè)B螺紋孔(153d)和B沉頭孔(153c),該B沉頭孔(153c)設(shè)在C面板(153)的下方,A方形凸臺(tái)(153d)和B方形凸臺(tái)(153e)平行設(shè)在C面板(153)的外側(cè)面上,該A方形凸臺(tái)(153d)卡合在U形架(13)上的B方孔(133b)內(nèi),該B方形凸臺(tái)(153e)卡合在U形架(13)上的A方孔(133a)內(nèi),凸臺(tái)與方孔的定位配合,能夠方便地實(shí)現(xiàn)A殼體(15)與U形架(13)的裝配;A接合處(154)設(shè)有C螺紋孔(154a),該C螺紋孔(154a)與D沉頭孔(162e)配合;B接合處(155)設(shè)有D螺紋孔(155a),該D螺紋孔(155a)與C沉頭孔(162c)配合;然后,通過螺釘順次穿過沉頭孔、螺紋孔實(shí)現(xiàn)A殼體(15)與B殼體(16)的固定連接;在A殼體(15)上設(shè)有多個(gè)減重孔(F減重孔152a、G減重孔152b、H減重孔153a),其目的是減輕A殼體(15)的重量;B殼體(16)為一體成型件;B殼體(16)上設(shè)有A面板(161)、B面板(162)、C面板(163)和安裝座(164);A面板(161)上設(shè)有圓孔(161a),在該圓孔(161a)內(nèi)的對(duì)稱設(shè)有A擋片(161b)、B擋片(161c),B吸盤(19b)安裝在圓孔(161a)內(nèi),且由兩個(gè)擋片支撐;B面板(162)上設(shè)有I減重孔(162a)、J減重孔(162b)、C沉頭孔(162c),該I減重孔(162a)和J減重孔(162b)減輕了B面板(162)的重量,該C沉頭孔(162c)與D螺紋孔(155a)配合,通過螺釘實(shí)現(xiàn)A殼體(15)與B殼體(16)的連接;C面板(163)上設(shè)有K減重孔(163a)、L減重孔(163c)、M減重孔(163d)、六個(gè)F螺紋孔(163b)、B定位塊(165)、C定位塊(166)和D沉頭孔(163e);該三個(gè)減重孔用于減輕了C面板(163)的重量;六個(gè)螺紋孔(163b)用于與支架(14)的D面板(145)上的六個(gè)A沉頭孔(145a)相配合,B定位塊(165)與A定位塊(144)配合,C定位塊(166)與C面板(163)的面配合,D沉頭孔(163e)與C螺紋孔(154a)配合,實(shí)現(xiàn)支架(14)與B殼體(16)的連接。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化可重構(gòu)履帶式爬壁機(jī)器人,其特征在于所述舵機(jī) 為單軸舵機(jī),且轉(zhuǎn)矩為1.2i:g.cm,轉(zhuǎn)速為60度/0,l秒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模塊化可重構(gòu)履帶式爬壁機(jī)器人,該爬壁機(jī)器人由七個(gè)或七個(gè)以上的吸附關(guān)節(jié)構(gòu)成。每一個(gè)吸附關(guān)節(jié)包括有U形架、支架、A殼體、B殼體、軸、軸套、舵機(jī)、電磁鐵、A吸盤和B吸盤;A吸盤安裝在A殼體上,B吸盤安裝在B殼體上,舵機(jī)和軸安裝在支架上,軸套安裝在U形架上,A殼體與B殼體連接且形成一個(gè)用于安裝電磁鐵的空腔,U形架與A殼體連接,支架與B殼體連接。本發(fā)明的一種模塊化可重構(gòu)履帶式爬壁機(jī)器人,通過前一吸附關(guān)節(jié)的U形架與后一吸附關(guān)節(jié)的舵機(jī)輸出軸和軸的連接構(gòu)成了機(jī)器人的串聯(lián)履帶式結(jié)構(gòu),使得機(jī)器人具有多自由度的特征。通過采用七個(gè)或七個(gè)以上結(jié)構(gòu)相同的吸附關(guān)節(jié)相接構(gòu)成履帶式機(jī)器人,增強(qiáng)了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)靈活性、吸附可靠性和越障能力。
文檔編號(hào)B25J11/00GK101537620SQ200910082199
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者宗光華, 李大寨, 坤 王, 巍 王 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)