氣動式夾緊翻轉(zhuǎn)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種機(jī)器人，具體地說是實(shí)現(xiàn)夾緊和大角度翻轉(zhuǎn)的氣動式機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人是伴隨時代發(fā)展必然而得的產(chǎn)物，它是集機(jī)械、電子、控制、識別等為一體的高度智能化裝備，集成著當(dāng)今世界最前沿的科研力量，引領(lǐng)著時代的潮流。機(jī)器人作為未來主要的勞力大軍，對環(huán)境的適應(yīng)能力直接影響其推廣應(yīng)用的范圍。繼國內(nèi)外出現(xiàn)地面爬行機(jī)器人、壁面爬行機(jī)器人、球面爬行機(jī)器人后，各種適應(yīng)其他復(fù)雜地形的機(jī)器人也得到了廣泛的重視，例如:管道爬行機(jī)器人、線纜爬行機(jī)器人以及圓管圓盤爬行機(jī)器人。按照爬行方式的不同，爬行機(jī)器人可分為輪式移動、履帶式、蛇形攀爬、磁吸式和蠕行式五種。特殊地形爬行機(jī)器人的進(jìn)步和發(fā)展大大提高了機(jī)器人的應(yīng)用范圍，可以在高空、管道、線纜、圓管圓盤等復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行探險、勘察。
[0003]不同爬行方式的爬行機(jī)器人的優(yōu)缺點(diǎn)各不相同，輪式移動爬行機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是速度快、控制簡單、靈活性好。缺點(diǎn)是接觸面積小、越障能力差、適應(yīng)性差；履帶式爬行機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)接觸面積大、承載能力高、速度快、適應(yīng)能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是履帶磨損嚴(yán)重、復(fù)雜性高、機(jī)動性差；蛇形攀爬爬行機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是效率高、靈活性差、工作空間大。缺點(diǎn)是多自由度控制難、承載能力低。磁吸式爬行機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是承載能力大、適應(yīng)能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是越障能力差、環(huán)境適應(yīng)性較差；蠕行式爬行機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是承載能力大、控制簡單、適應(yīng)能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是速度慢、復(fù)雜性高。
[0004]哈爾濱工程大學(xué)發(fā)明了一種專利號為CN101695835A的智能翻轉(zhuǎn)式攀爬機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)由軀干、兩個翻轉(zhuǎn)臂、兩個旋轉(zhuǎn)臂、夾緊手爪和控制器組成。此機(jī)構(gòu)以翻轉(zhuǎn)電機(jī)為動力源，手爪的一端抓住圓管，抓緊后翻轉(zhuǎn)電機(jī)提供驅(qū)動力，帶動另一端的手爪抓住圓管，這樣就完成了圓管的爬行。此機(jī)構(gòu)爬行速度快、適應(yīng)力強(qiáng)、爬行方式靈活、智能化程度高、工作可靠。本發(fā)明氣動式夾緊翻轉(zhuǎn)機(jī)器人以氣缸為動力源，通過小直徑氣缸、鋼絲繩將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動，通過大直徑氣缸的夾緊作用，使整個氣動式夾緊翻轉(zhuǎn)機(jī)器人完成圓盤的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供解決以往爬行機(jī)構(gòu)爬行速度慢、穩(wěn)定性差、傳動效率不高等問題的氣動式夾緊翻轉(zhuǎn)機(jī)器人。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明氣動式夾緊翻轉(zhuǎn)機(jī)器人，其特征是:包括機(jī)架、第一-第四大直徑氣缸、第一-第四夾盤、第一-第二小直徑氣缸、第一-第二鋼絲繩，機(jī)架包括上下布置的上層機(jī)架和下層機(jī)架，第一大直徑氣缸安裝在上層機(jī)架的第一端，第二大直徑氣缸安裝在下層機(jī)架的第一端，第一大直徑氣缸和第二大直徑氣缸對稱布置，第一夾盤安裝在第一大直徑氣缸上，第二夾盤安裝在第二大直徑氣缸上，第一大直徑氣缸和第二大直徑氣缸之間通過第一旋轉(zhuǎn)軸相連，第三大直徑氣缸安裝在上層機(jī)架的第二端，第四大直徑氣缸安裝在下層機(jī)架的第二端，第三大直徑氣缸和第四大直徑氣缸對稱布置，第三夾盤安裝在第三大直徑氣缸上，第四夾盤安裝在第四大直徑氣缸上，第三大直徑氣缸和第四大直徑氣缸之間通過第二旋轉(zhuǎn)軸相連，第一小直徑氣缸和第二小直徑氣缸分別通過各自的氣缸連接片固定在機(jī)架上，第一小直徑氣缸和第二小直徑氣缸的輸出端分別安裝第一魚眼接頭和第二魚眼接頭，環(huán)形的第一鋼絲繩穿過第一魚眼接頭并與第一旋轉(zhuǎn)軸相連，環(huán)形的第二鋼絲繩穿過第二魚眼接頭并與第二旋轉(zhuǎn)軸相連。
[0008]本發(fā)明還可以包括:
[0009]1、還包括第一滑輪和第二滑輪，第一滑輪通過第一滑輪座安裝在機(jī)架上，第二滑輪通過第二滑輪座安裝在機(jī)架上，第一鋼絲繩的中部纏繞第一滑輪，第二鋼絲繩的中部纏繞第二滑輪。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
[0011]1、本發(fā)明突破傳統(tǒng)的電機(jī)動力輸出，所需動力來源全部由氣瓶中的壓縮空氣來提供，其來源廣泛，成本低，清潔高效。
[0012]2、本發(fā)明在將氣缸的移動副轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動副的過程中，可以根據(jù)實(shí)際所需轉(zhuǎn)動的角度，調(diào)節(jié)鋼絲繩的長度來達(dá)到目標(biāo)，簡單實(shí)用。
[0013]3、本發(fā)明反應(yīng)迅速靈敏，能提供較大的驅(qū)動力。
[0014]4、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動實(shí)現(xiàn)方便。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明正面的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明背面的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明機(jī)架以及小直徑氣缸的示意圖；
[0018]圖4為實(shí)驗(yàn)裝置平臺。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0020]結(jié)合圖1?4，四個大直徑氣缸7通過氣缸固定片13固定在機(jī)架I上，通過旋轉(zhuǎn)軸11和軸承14的連接構(gòu)成了整個旋轉(zhuǎn)夾緊機(jī)構(gòu)，鋼絲繩繞過固定在滑輪座15上的滑輪16與旋轉(zhuǎn)軸11、魚眼接頭8相連。首先，機(jī)構(gòu)的四個大直徑氣缸7初始狀態(tài)均在最大行程處，隨后夾盤2在與其相連接的氣缸驅(qū)動作用下夾緊一個圓盤，保證整個機(jī)構(gòu)懸持在空中，當(dāng)小直徑氣缸6的氣缸軸伸縮時，鋼絲繩12隨之運(yùn)動，由于鋼絲繩12 —端與旋轉(zhuǎn)軸11固定在一起，根據(jù)相對運(yùn)動原理，在小氣缸6拉動作用下原本屬于旋轉(zhuǎn)軸11和夾盤2的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，因夾盤2靜止不動，旋轉(zhuǎn)軸11也靜止不動，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€機(jī)架的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)。夾盤2與圓盤的固定部分為旋轉(zhuǎn)軸，機(jī)架旋轉(zhuǎn)到夾盤3接觸到圓盤時，夾盤3夾緊，這時有兩個夾盤同時夾緊圓盤，完成了機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)的第一步；之后翻轉(zhuǎn)的第二、三、四步的過程與第一步同理，改變的是張開和夾緊的氣缸變成夾盤4、夾盤5和夾盤2，這樣就完成了夾緊翻轉(zhuǎn)過程的一次循環(huán)，如此的循環(huán)下去就完成了氣動式夾緊翻轉(zhuǎn)機(jī)器人的圓盤翻轉(zhuǎn)動作。
[0021]氣動式夾緊翻轉(zhuǎn)機(jī)器人由大直徑氣缸7、小直徑氣缸6、夾緊圓盤2、魚眼接頭8、氣缸連接片9、機(jī)架固定片10、旋轉(zhuǎn)軸11、鋼絲繩12、氣缸固定片13組成。機(jī)架I是主要的支撐部分，全部的驅(qū)動力均由氣缸提供，小直徑的氣缸6固定在機(jī)架I上，鋼絲繩的12 —端與氣缸6相連，另一端固定在旋轉(zhuǎn)軸11上，大直徑氣缸7與機(jī)架I連接在一起，夾緊圓盤2固定在大直徑氣缸7的上端。
[0022]小直徑氣缸6通過直角氣缸連接片9用螺栓與機(jī)架固定片連接，機(jī)架固定片10通過螺栓連接固定在機(jī)架I上。
[0023]鋼絲繩12通過魚眼接頭8與小直徑氣缸6軸連接在一起，另一端穿過旋轉(zhuǎn)軸11上的孔，與旋轉(zhuǎn)軸11固定，同時穿過固定在機(jī)架上的滑輪16。
[0024]大直徑氣缸7通過氣缸連接片9用螺栓連接的方式固定在旋轉(zhuǎn)軸11上。
[0025]夾緊圓盤2通過螺栓連接的方式與大直徑氣缸7連接，上層的圓盤用螺母鎖緊。
[0026]機(jī)架I由兩根橫截面積為20mmX 20mm的方形銷管和6mm電木板組成，通過螺栓連接在一起。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.氣動式夾緊翻轉(zhuǎn)機(jī)器人，其特征是:包括機(jī)架、第一-第四大直徑氣缸、第一-第四夾盤、第一-第二小直徑氣缸、第一-第二鋼絲繩，機(jī)架包括上下布置的上層機(jī)架和下層機(jī)架，第一大直徑氣缸安裝在上層機(jī)架的第一端，第二大直徑氣缸安裝在下層機(jī)架的第一端，第一大直徑氣缸和第二大直徑氣缸對稱布置，第一夾盤安裝在第一大直徑氣缸上，第二夾盤安裝在第二大直徑氣缸上，第一大直徑氣缸和第二大直徑氣缸之間通過第一旋轉(zhuǎn)軸相連，第三大直徑氣缸安裝在上層機(jī)架的第二端，第四大直徑氣缸安裝在下層機(jī)架的第二端，第三大直徑氣缸和第四大直徑氣缸對稱布置，第三夾盤安裝在第三大直徑氣缸上，第四夾盤安裝在第四大直徑氣缸上，第三大直徑氣缸和第四大直徑氣缸之間通過第二旋轉(zhuǎn)軸相連，第一小直徑氣缸和第二小直徑氣缸分別通過各自的氣缸連接片固定在機(jī)架上，第一小直徑氣缸和第二小直徑氣缸的輸出端分別安裝第一魚眼接頭和第二魚眼接頭，環(huán)形的第一鋼絲繩穿過第一魚眼接頭并與第一旋轉(zhuǎn)軸相連，環(huán)形的第二鋼絲繩穿過第二魚眼接頭并與第二旋轉(zhuǎn)軸相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動式夾緊翻轉(zhuǎn)機(jī)器人，其特征是:還包括第一滑輪和第二滑輪，第一滑輪通過第一滑輪座安裝在機(jī)架上，第二滑輪通過第二滑輪座安裝在機(jī)架上，第一鋼絲繩的中部纏繞第一滑輪，第二鋼絲繩的中部纏繞第二滑輪。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供氣動式夾緊翻轉(zhuǎn)機(jī)器人，由大直徑氣缸、小直徑氣缸、夾緊圓盤、魚眼接頭、氣缸連接片、機(jī)架固定片、旋轉(zhuǎn)軸、鋼絲繩、氣缸固定片組成。機(jī)架是主要的支撐部分，全部的驅(qū)動力均由氣缸提供，小直徑的氣缸固定在機(jī)架上，鋼絲繩的一端與氣缸相連，另一端固定在旋轉(zhuǎn)軸上，大直徑氣缸與機(jī)架連接在一起，夾緊圓盤固定在大直徑氣缸的上端。小直徑氣缸通過直角氣缸連接片用螺栓與機(jī)架固定片連接，機(jī)架固定片通過螺栓連接固定在機(jī)架上。本發(fā)明突破傳統(tǒng)的電機(jī)動力輸出，所需動力來源全部由氣瓶中的壓縮空氣來提供，其來源廣泛，成本低，清潔高效。
【IPC分類】B25J11-00
【公開號】CN104626155
【申請?zhí)枴緾N201410822080
【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, 馬鑫盟
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月25日