專利名稱：一種具有柔性機械手的救援機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及一種救援機器人，特別是一種采用手動、自動兩種驅(qū)動方式的柔索驅(qū) 動柔性機械手的救援機器人，保證救援中被救助對象的安全。
背景技術：
傳統(tǒng)的救援機器人多采用剛性機械手，在救援過程中因操作準確性等問題，易造成對 救援對象的傷害。救援中，在機械手接觸對象過程中應具有一定的位移容讓性，以保證對象 的安全，在接觸對象后，應具有足夠的剛度，以保證操作精確可靠。因此本發(fā)明的產(chǎn)品—— 具有柔性機械手的救援機器人具有廣闊的應用前景。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的
本發(fā)明提供一種具有柔性機械手的救援機器人，其目的是解決傳統(tǒng)剛性機械手救援 過程中的操作安全性問題，同時采用手動、自動兩種驅(qū)動方式的柔索驅(qū)動使作業(yè)過程更加
安全可靠。2、技術方案
本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的
一種具有柔性機械手的救援機器人，其特征在于該機器人由蝸桿傳動與柔索驅(qū)動裝 置、驅(qū)動輪裝置、柔性器裝置和自由度機械手組成；
蝸桿傳動與柔索驅(qū)動裝置由蝸桿，蝸輪，蝸輪支承軸，柔索，以及閉式箱體組成；柔索一 端與蝸輪支承軸相連，另一端通過柔性器裝置與自由度機械手連桿機構中的滑塊相連；所 述蝸桿為主動蝸桿，渦輪為從動蝸輪；
驅(qū)動輪裝置由八個主動車輪、四個導輪、四個車輪軸和長方體形狀的驅(qū)動輪箱體組成， 驅(qū)動輪箱體每個側面上均設置有兩個用伺服電動機與諧波減速器獨立驅(qū)動實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎的主 動車輪，滑塊箱體每個側面上設有一個導輪，導輪采用萬向聯(lián)軸節(jié)與滑塊箱體側面相連；
柔性器裝置由兩個定滑輪，動滑輪，柔索和一個線性彈簧組成，第一定滑輪與第二定滑 輪固定在柔性器箱體上，動滑輪沿滑道縱向移動，柔索沿第一定滑輪、動滑輪和第二定滑輪 之間穿過，動滑輪被柔索拉緊，并與固定在柔性器箱體上的線性彈簧相連；
自由度機械手采用平面六桿機構形式，主要包括滑塊，夾板，第一桿，第二桿，第三桿， 和第四桿；第一桿一端與夾板鉸接，第一桿另一端與第二桿一端鉸接，第二桿另一端與第三 桿一端鉸接，第三桿另一端與滑塊鉸接，第二桿中間與第四桿中間鉸接，第四桿一端與夾板 固定連接，第四桿另一端與滑塊箱體鉸接，滑塊與滑塊箱體構成移動副；在兩個第四桿之間 靠近夾板位置處還設置有彈簧。所述滑塊為連桿機構的主動件，在蝸桿傳動中，蝸桿為主動件，蝸桿與聯(lián)接手柄或 電動機相連。所述八個主動車輪和四個導輪共同構成機器人移動機構。在所述柔索被拉直前，該柔性器裝置結構的剛度系數(shù)決定于線性彈簧的剛度特 性，在柔索被拉直后，該柔性器裝置結構的剛度系數(shù)決定于柔索的剛度特性。
所述自由度機械手內(nèi)的滑塊為主動件，并由柔索驅(qū)動。所述夾板、第一桿、第二桿和第四桿均為兩個，且以第三桿為軸呈軸對稱設置。3、優(yōu)點及效果
與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明的有益效果如下
通過本發(fā)明技術方案的實施，能夠解決傳統(tǒng)的剛性救援機器人的救援安全問題。本 發(fā)明的結構特點使驅(qū)動柔索在驅(qū)動機械手時具有柔性，其剛度特性理論上可以實現(xiàn)從零到 無窮大，使救援機器人在接觸救援對象過程中，具有作業(yè)柔順性，避免對被救援人員造成傷 害，在接觸救援對象后，具有足夠的剛度，以獲得較高的作業(yè)精度，保證救援安全可靠。


圖1為本發(fā)明整體結構示意圖； 圖2為本發(fā)明柔性器裝置內(nèi)部結構示意圖。附圖標記說明
1、蝸桿傳動與柔索驅(qū)動裝置；2、驅(qū)動輪裝置；3、柔性器裝置；4、自由度機械手；11、蝸 桿；12、渦輪；13、渦輪支承軸；14、柔索；15、閉式箱體；21、主動車輪；22、導輪；23、驅(qū)動輪 箱體；31、第一定滑輪；32、第二定滑輪；33、動滑輪；36線性彈簧；41、滑塊；42、彈簧；43、 夾板；44、第一桿；45、第二桿；46、第三桿；47、第四桿；48、滑塊箱體。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明加做進一步的說明
一種具有柔性機械手的救援機器人，其特征在于如圖1中所示，該機器人由蝸桿傳動 與柔索驅(qū)動裝置1、驅(qū)動輪裝置2、柔性器裝置3和自由度機械手4組成；
如圖1中所示，蝸桿傳動與柔索驅(qū)動裝置由蝸桿11，蝸輪12，蝸輪支承軸13，柔索14， 以及閉式箱體15組成；柔索14 一端與蝸輪支承軸13相連，另一端通過柔性器裝置3與自 由度機械手4連桿機構中的滑塊41相連；所述蝸桿11為主動蝸桿，渦輪12為從動蝸輪；所 述滑塊41為連桿機構的主動件，在蝸桿傳動中，蝸桿11為主動件，蝸桿11與聯(lián)接手柄或電 動機相連。蝸桿11可以通過聯(lián)接手柄實現(xiàn)手動，也可以與電動機相連實現(xiàn)自動。如圖1所示，驅(qū)動輪裝置由八個主動車輪21、四個導輪22、四個車輪軸和長方體形 狀的驅(qū)動輪箱體23組成，采用驅(qū)動輪箱體四個側面每個側面兩輪的形式，即驅(qū)動輪箱體23 每個側面上均設置有兩個用伺服電動機與諧波減速器獨立驅(qū)動以實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎的主動車輪21， 滑塊箱體48每個側面上均設有一個導輪22，導輪22沒有驅(qū)動，它是采用萬向聯(lián)軸節(jié)與滑塊 箱體側面相連；八個主動車輪21和四個導輪22共同構成機器人移動機構。如圖2中所示，柔性器裝置由兩個定滑輪，動滑輪33，柔索14和一個線性彈簧36 組成，第一定滑輪31與第二定滑輪32固定在柔性器箱體上，動滑輪33沿滑道縱向移動，柔 索14沿第一定滑輪31、動滑輪33和第二定滑輪32之間穿過，動滑輪33被柔索14拉緊，并 與固定在柔性器箱體上的線性彈簧36相連；在所述柔索14被拉直前，該柔性器裝置結構的 剛度系數(shù)決定于線性彈簧36的剛度特性，在柔索14被拉直后，該柔性器裝置結構的剛度系 數(shù)決定于柔索14的剛度特性。如圖1中所示，自由度機械手采用平面六桿機構形式，主要包括滑塊41，夾板43， 第一桿44，第二桿45，第三桿46，和第四桿47 ；第一桿44 一端與夾板43鉸接，第一桿44另 一端與第二桿45 —端鉸接，第二桿45另一端與第三桿46 —端鉸接，第三桿46另一端與滑塊41鉸接，第二桿45中間與第四桿47中間鉸接，第四桿47 —端與夾板43固定連接，第四 桿47另一端與滑塊箱體48鉸接，滑塊41與滑塊箱體構成移動副；在兩個第四桿47之間靠 近夾板43位置處還設置有彈簧42?；瑝K41為主動件，并由柔索14驅(qū)動。所述夾板43、第一桿44、第二桿45和第四桿47均為兩個，且以第三桿46為軸呈 軸對稱設置。本發(fā)明使用時，在救援中，通過驅(qū)動輪裝置2實現(xiàn)機器人前后移動以及轉(zhuǎn)向，機器 人到達作業(yè)地點后停止，自由度機械手4開始工作，實現(xiàn)抓取作業(yè)后，蝸桿傳動裝置開始工 作，通過手動或機動兩種方式，拖動被救援對象脫離危險現(xiàn)場。本發(fā)明這種具有柔性機械手的救援機器人具有結構簡單、可靠性好、成本低等優(yōu) 點，適于推廣應用。
權利要求
1.一種具有柔性機械手的救援機器人，其特征在于該機器人由蝸桿傳動與柔索驅(qū)動 裝置(1)、驅(qū)動輪裝置(2 )、柔性器裝置(3 )和自由度機械手(4 )組成；蝸桿傳動與柔索驅(qū)動裝置由蝸桿(11)，蝸輪(12)，蝸輪支承軸(13)，柔索(14)，以及閉 式箱體(15)組成；柔索(14) 一端與蝸輪支承軸(13)相連，另一端通過柔性器裝置(3)與自 由度機械手(4)連桿機構中的滑塊(41)相連；所述蝸桿(11)為主動蝸桿，渦輪(12)為從動 蝸輪；驅(qū)動輪裝置由八個主動車輪(21)、四個導輪(22)、四個車輪軸和長方體形狀的驅(qū)動輪 箱體(23)組成，驅(qū)動輪箱體(23)每個側面上均設置有兩個用伺服電動機與諧波減速器獨 立驅(qū)動實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎的主動車輪(21)，滑塊箱體每個側面上設有一個導輪(22)，導輪(22)采用 萬向聯(lián)軸節(jié)與滑塊箱體側面相連；柔性器裝置由兩個定滑輪，動滑輪(33)，柔索(14)和一個線性彈簧(36)組成，第一定 滑輪(31)與第二定滑輪(32 )固定在柔性器箱體上，動滑輪(33 )沿滑道縱向移動，柔索(14 ) 沿第一定滑輪(31)、動滑輪(33)和第二定滑輪(32)之間穿過，動滑輪(33)被柔索(14)拉 緊，并與固定在柔性器箱體上的線性彈簧(36)相連；自由度機械手采用平面六桿機構形式，主要包括滑塊(41)，夾板(43)，第一桿(44)， 第二桿(45)，第三桿(46)，和第四桿(47)；第一桿(44) 一端與夾板(43)鉸接，第一桿(44) 另一端與第二桿(45) —端鉸接，第二桿(45)另一端與第三桿(46) —端鉸接，第三桿(46) 另一端與滑塊(41)鉸接，第二桿(45)中間與第四桿(47)中間鉸接，第四桿(47) —端與夾 板(43)固定連接，第四桿(47)另一端與滑塊箱體(48)鉸接，滑塊(41)與滑塊箱體構成移 動副；在兩個第四桿(47 )之間靠近夾板(43 )位置處還設置有彈簧(42 )。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種具有柔性機械手的救援機器人，其特征在于所述滑塊 (41)為連桿機構的主動件，在蝸桿傳動中，蝸桿(11)為主動件，蝸桿(11)與聯(lián)接手柄或電 動機相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種具有柔性機械手的救援機器人，其特征在于所述八個 主動車輪(21)和四個導輪(22)共同構成機器人移動機構。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種具有柔性機械手的救援機器人，其特征在于在所述柔 索(14)被拉直前，該柔性器裝置結構的剛度系數(shù)決定于線性彈簧(36)的剛度特性，在柔索 (14)被拉直后，該柔性器裝置結構的剛度系數(shù)決定于柔索(14)的剛度特性。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種具有柔性機械手的救援機器人，其特征在于所述自由 度機械手(4)內(nèi)的滑塊(41)為主動件，并由柔索(14)驅(qū)動。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種具有柔性機械手的救援機器人，其特征在于所述夾板 (43)、第一桿(44)、第二桿(45)和第四桿(47)均為兩個，且以第三桿(46)為軸呈軸對稱設 置。
全文摘要
本發(fā)明是一種具有柔性機械手的救援機器人，其特征在于該機器人由蝸桿傳動與柔索驅(qū)動裝置、驅(qū)動輪裝置、柔性器裝置和自由度機械手組成。具有結構簡單、可靠性高、可控性好等優(yōu)點，解決了傳統(tǒng)剛性機械手救援過程中的操作安全性問題，同時采用手動、自動兩種驅(qū)動方式的柔索驅(qū)動使作業(yè)過程更加安全可靠，保證救援中被救助對象的安全。
文檔編號B25J15/00GK102069491SQ20101057274
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月4日 優(yōu)先權日2010年12月4日
發(fā)明者趙鐵軍 申請人:沈陽工業(yè)大學