帶有萬向關(guān)節(jié)的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶有萬向關(guān)節(jié)的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的蛇形機器人具有橫截面小、柔性高等特點，能在各種粗糙、陡峭崎嶇的復雜地形上行走，并可攀爬障礙物。因此，蛇形機器人可廣泛用于星際探索、軍事偵察、考古、管道檢查維修、電路線路維修、救援等領(lǐng)域。但是，一般的蛇形機器人在一些復雜地形時容易發(fā)生側(cè)翻，并且速度較慢，一定程度上降低了工作效率，易導致錯過搶險救援的最佳時機。為此，本發(fā)明提出一種帶有萬向關(guān)節(jié)的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，采用蝸輪蝸桿傳動、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)的相互結(jié)合，使得機器人具有較大的動力和防側(cè)翻能力，可廣泛應用于搶險、考古、管道檢查維修、消防、救災、地質(zhì)勘探、軍事等諸多場合中，代替人們?nèi)ネ瓿梢恍┪ｋU、復雜的動作，繞過障礙達到指定位置。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有蛇形機器人容易發(fā)生側(cè)翻且速度較慢的不足，提出一種帶有萬向關(guān)節(jié)的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，該機器人不僅能有效防止側(cè)翻，同時爬行速度也得到很大的提高。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種帶有萬向關(guān)節(jié)的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，所述機器人包括末端執(zhí)行器、運動單元和機器人尾部;所述運動單元的數(shù)量為2-10個，所述每個運動單元均包括機架，固定在機架上的驅(qū)動模塊，設在機架內(nèi)部的蝸桿和蝸輪，與機架連接的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)；所述機架由上箱體、I內(nèi)圈、Π內(nèi)圈和下箱體固定連接而成，所述蝸桿通過I軸承、Π軸承固定在上箱體和下箱體內(nèi)，所述蝸輪通過蝸輪軸安裝在I內(nèi)圈和Π內(nèi)圈內(nèi)，并與蝸桿相嚙合，所述I內(nèi)圈和π內(nèi)圈外側(cè)安裝有車輪叉架，所述車輪叉架上設有彈簧，外側(cè)安裝有車輪，所述車輪由蝸桿和蝸輪通過皮帶傳送動力；
所述驅(qū)動模塊為蝸桿提供動力；
所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)底座、軸承、軸承套和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)齒輪，所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)底座固接于上箱體上，所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)齒輪一端與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)底座相連，另一端連接有I舵機，所述I舵機為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)齒輪提供轉(zhuǎn)向動力，所述I舵機上固接有Π舵機，所述Π舵機為轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)提供轉(zhuǎn)向動力；
所述轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)一端固接于機架上，另一端固接于相鄰運動單元的下箱體上。
[0005]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述驅(qū)動模塊固定在上箱體內(nèi)。
[0006]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度為0-360度。
[0007]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度為0-57度。
[0008]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述機架為八邊形，所述車輪叉架設在機架的八個面上。
[0009]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述蝸桿同時帶動八個蝸輪轉(zhuǎn)動。
[0010]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述車輪叉架中安裝皮帶張緊輪。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
(1)采用蝸輪蝸桿傳動，保證機器人具有強大的驅(qū)動力，使得機器人在復雜的路面也可快速運動；
(2)利用蝸輪蝸桿的自鎖性，即只能由蝸桿帶動蝸輪，而不能由蝸輪帶動蝸桿，避免機器人在非控制情況下的打滑；
(3)具有11個自由度，能夠?qū)崿F(xiàn)機器人的前進、后退、轉(zhuǎn)彎、翻轉(zhuǎn)等復雜運動；
(4)每個機架的八個邊各含有一個輪子，有效避免了機器人在發(fā)生側(cè)翻后不能工作的情況。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明運動單元的局部剖視圖；
圖3為本發(fā)明運動單元的的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明運動單元的的俯視圖；
圖中:末端執(zhí)行器1、運動單元2、機器人尾部3、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)齒輪4、軸承5、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)底座6、軸承套7、驅(qū)動模塊8、上箱體9、I內(nèi)圈10、Π內(nèi)圈11、下箱體12、I軸承13、Π軸承14、蝸桿15、蝸輪16、車輪叉架17、車輪18、彈簧19、1舵機20、Π舵機21、轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)22、皮帶張緊輪23、皮帶24。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步描述。
[0014]本發(fā)明的帶有萬向關(guān)節(jié)的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人包括末端執(zhí)行器1、運動單元2、機器人尾部3。
[0015]所述運動單元2的數(shù)量為5個，所述每個運動單元2均包括機架，固定在機架上的驅(qū)動模塊8，設在機架內(nèi)部的蝸桿15和蝸輪16，與機架連接的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)22;
所述機架由上箱體9、I內(nèi)圈10、Π內(nèi)圈11和下箱體12固定連接而成，所述蝸桿15通過I軸承13、Π軸承14固定在上箱體9和下箱體12內(nèi)，所述蝸輪16通過蝸輪軸安裝在I內(nèi)圈10和Π內(nèi)圈11內(nèi)，并與蝸桿15相嚙合，所述I內(nèi)圈10和Π內(nèi)圈11外側(cè)安裝有車輪叉架17，所述車輪叉架17上設有彈簧19，外側(cè)安裝有車輪18，所述車輪18由蝸桿15和蝸輪16通過皮帶24傳送動力;所述驅(qū)動模塊8為蝸桿15提供動力；
所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)底座6、軸承5、軸承套7和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)齒輪4，所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)底座6固接于上箱體9上，所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)齒輪4 一端與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)底座6相連，另一端連接有I舵機20，所述I舵機20為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)齒輪4提供轉(zhuǎn)向動力，所述I舵機20上固接有Π舵機21，所述Π舵機21為轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)22提供轉(zhuǎn)向動力;所述轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)22—端固接于機架上，另一端固接于相鄰運動單元2的下箱體12上。
[0016]所述驅(qū)動模塊8固定在上箱體9內(nèi)，所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度為0-360度，所述轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)22旋轉(zhuǎn)角度為0-57度，所述機架為八邊形，所述車輪叉架17設在機架的八個面上，所述蝸桿15同時帶動八個蝸輪16轉(zhuǎn)動，所述車輪叉架17中安裝皮帶張緊輪23。
[0017]所述驅(qū)動模塊8為蝸桿15提供動力，所述I舵機20為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)齒輪4提供轉(zhuǎn)向動力，所述Π舵機21為轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)22提供轉(zhuǎn)向動力，可實現(xiàn)機器人的前進后退、旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)向功能;所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度為0-360度，所述轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)22旋轉(zhuǎn)角度為0-57度，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)22的相互結(jié)合，增加了機器人的靈活性，提高了機器人的適用性。
[0018]所述車輪叉架17中安裝皮帶張緊輪23，用于調(diào)節(jié)皮帶24的松緊程度保證包角大于等于120度，以防止皮帶打滑;所述蝸桿15同時帶動八個蝸輪16轉(zhuǎn)動，使機器人在正常工作時每個運動單元2的八個車輪18均同步轉(zhuǎn)動，避免機器人在復雜地形發(fā)生側(cè)翻后不能工作情況的發(fā)生;采用蝸輪16和蝸桿15的傳動方式，保證機器人具有強大的驅(qū)動力，使得機器人在復雜的路面也可快速運動。
[0019]需要聲明的是上述
【發(fā)明內(nèi)容】
及【具體實施方式】意在說明本發(fā)明專利所提供的技術(shù)方案的實際應用，不應解釋為對本發(fā)明專利保護范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明專利的精神和原理內(nèi)，當可作各種修改、等同替換或改進，如機器人每個機架的八個面上輪子的數(shù)目、運動單元體2的個數(shù)。本發(fā)明專利的保護范圍以所附權(quán)利要求書為準。
【主權(quán)項】
1.一種帶有萬向關(guān)節(jié)的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，其特征是，所述機器人包括末端執(zhí)行器(I)、運動單元(2)和機器人尾部(3);所述運動單元(2)的數(shù)量為2-10個，所述每個運動單元(2)均包括機架，固定在機架上的驅(qū)動模塊(8)，設在機架內(nèi)部的蝸桿(15)和蝸輪(16)，與機架連接的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)(22); 所述機架由上箱體(9)、I內(nèi)圈(10)、Π內(nèi)圈(11)和下箱體(12)固定連接而成，所述蝸桿(15)通過I軸承(13)、Π軸承(14)固定在上箱體(9)和下箱體(12)內(nèi)，所述蝸輪(16)通過蝸輪軸安裝在I內(nèi)圈(10)和Π內(nèi)圈(11)內(nèi)，并與蝸桿(15)相嚙合，所述I內(nèi)圈(10)和Π內(nèi)圈(11)外側(cè)安裝有車輪叉架(17)，所述車輪叉架(17)上設有彈簧(19)，外側(cè)安裝有車輪(18)，所述車輪(18)由蝸桿(15)和蝸輪(16)通過皮帶(24)傳送動力； 所述驅(qū)動模塊(8)為蝸桿(15)提供動力； 所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)底座(6)、軸承(5)、軸承套(7)和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)齒輪(4)，所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)底座(6)固接于上箱體(9)上，所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)齒輪(4) 一端與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)底座(6)相連，另一端連接有I舵機(20)，所述I舵機(20 )為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)齒輪(4)提供轉(zhuǎn)向動力，所述I舵機(20 )上固接有Π舵機(21)，所述Π舵機(21)為轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)(22 )提供轉(zhuǎn)向動力； 所述轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)(22)—端固接于機架上，另一端固接于相鄰運動單元(2)的下箱體(12)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有萬向關(guān)節(jié)的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，其特征是，所述驅(qū)動模塊(8)固定在上箱體(9)內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有萬向關(guān)節(jié)的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，其特征是，所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度為0-360度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有萬向關(guān)節(jié)的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，其特征是，所述轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)(22)旋轉(zhuǎn)角度為0-57度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有萬向關(guān)節(jié)的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，其特征是，所述機架為八邊形，所述車輪叉架(17)設在機架的八個面上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有萬向關(guān)節(jié)的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，其特征是，所述蝸桿(15)同時帶動八個蝸輪(16)轉(zhuǎn)動。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有萬向關(guān)節(jié)的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，其特征是，所述車輪叉架(17)中安裝皮帶張緊輪(23)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有萬向關(guān)節(jié)的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，所述機器人包括末端執(zhí)行器、運動單元和機器人尾部；所述運動單元的數(shù)量為2-10個，所述每個運動單元均包括機架，固定在機架上的驅(qū)動模塊，設在機架內(nèi)部的蝸桿和蝸輪，與機架連接的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)。本發(fā)明采用蝸輪蝸桿傳動，保證機器人具有強大的驅(qū)動力，使得機器人在復雜的路面也可快速運動，避免機器人在非控制情況下的打滑；機架的八個邊各含有一個輪子，有效避免機器人發(fā)生側(cè)翻后不能工作情況的發(fā)生。
【IPC分類】B62D57/02
【公開號】CN105539619
【申請?zhí)枴緾N201510936582
【發(fā)明人】胡漢東, 徐向榮, 張文增
【申請人】安徽工業(yè)大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月16日