本發(fā)明涉及機械領(lǐng)域,尤其涉及活動部件驅(qū)動領(lǐng)域。
背景技術(shù):
現(xiàn)有的柔體機械,特別是柔體機器人,往往采用眾多電動機進(jìn)行驅(qū)動,機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜,能耗高,故障率高。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種柔體機械骨骼,解決以上技術(shù)問題。
本發(fā)明的目的還在于提供幾種機器人,解決以上技術(shù)問題。
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
柔體機械骨骼,其特征在于,包括自上而下依次通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)連接的至少三個機械骨骼;
還包括至少一條柔性體;
所述柔性體與上方的機械骨骼固定連接;
下方的至少兩個所述機械骨骼,設(shè)有與所述柔性體滑動連接的開口,所述柔性體被所述開口限制在所述開口內(nèi)滑動;
所述機械骨骼上的所述開口,設(shè)置在所述機械骨骼的左右兩側(cè)的至少一側(cè);
下方的至少兩個所述機械骨骼分別設(shè)有,設(shè)置在同側(cè)的所述開口,并使所述柔性體穿過同側(cè)的兩個所述開口。
至少上方所述機械骨骼和其下方連接的所述機械骨骼的轉(zhuǎn)動方式均包含左右轉(zhuǎn)動。
在柔性體被從下方拉緊時,與柔性體固定連接的上方的機械骨骼,會被拉動,進(jìn)而發(fā)生轉(zhuǎn)動。在上方的機械骨骼轉(zhuǎn)到最大限度,不能繼續(xù)相對于下方連接的機械骨骼轉(zhuǎn)動時,上方的機械骨骼或者是下方連接的機械骨骼上的柔性體支架,會對下方連接的機械骨骼產(chǎn)生拉力,進(jìn)而促使上方的機械骨骼下方連接的機械骨骼,受力并轉(zhuǎn)動。依次類推多個機械骨骼均因為柔性體的拉動而產(chǎn)生受控的動作。
對于下方的拉力,在上方的機械骨骼沒有轉(zhuǎn)到最大限度時,往往也是存在的,但是轉(zhuǎn)到最大限度時,最為明顯。
所述機械骨骼可以是金屬材質(zhì)的機械骨骼,也可以是塑料材質(zhì)的機械骨骼,或者還可以是木頭材質(zhì)的機械骨骼。
金屬材質(zhì)的機械骨骼,便于制作力量強大的柔體機械。可以用于實踐生產(chǎn)加工,或者作為武器的結(jié)構(gòu)部件。
塑料材質(zhì)或者木頭材質(zhì)的機械骨骼,具有質(zhì)地輕、價格低、對金屬檢測無反應(yīng)等特點。可以用于水中游動,或者用于秘密探測。
所述開口,可以為通孔、溝道或軌道。均可滿足所述柔性體穿過,并且限定所述柔性體在開口中。
所述機械骨骼上的所述開口,位于所述機械骨骼上下兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的連線的左側(cè)或者右側(cè)。以便于產(chǎn)生左或右轉(zhuǎn)動的力矩。兩個所述轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的連線,是為了確定幾何關(guān)系而設(shè)定的虛擬的線。
或者,所述轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)為轉(zhuǎn)軸,所述開口位于所述機械骨骼上下兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的軸向方向所確定的平面的左側(cè)或者右側(cè)。
所述轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)還可以是求關(guān)節(jié),或者其他機械關(guān)節(jié)。
所述開口位于上述機械骨骼的中部以上高度的位置。以便于產(chǎn)生更長的力臂。
進(jìn)一步,所述機械骨骼的左右兩側(cè)分別設(shè)有所述開口,并且分別穿過不同的所述柔性體。以實現(xiàn)分別控制向左或向右轉(zhuǎn)動。
所述機械骨骼下方的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié),具有左右轉(zhuǎn)動和前后轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動方向;所述機械骨骼的前后兩側(cè)中的至少一側(cè),也設(shè)有所述開口,一條柔性體穿過所述開口。實現(xiàn)所述機械骨骼的前后轉(zhuǎn)動。
還可以是:所述機械骨骼一側(cè)設(shè)有兩個所述開口,兩個所述開口前后設(shè)置,兩條所述柔性體分別穿過兩個所述開口;
所述機械骨骼下方的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié),具有左右轉(zhuǎn)動和前后轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動方向。
通過設(shè)置前后設(shè)置的兩個所述開口,并穿過柔性體,可以實現(xiàn)在兩個柔性體拉力不同的情況下,實現(xiàn)前后轉(zhuǎn)動。
進(jìn)一步,所述機械骨骼上設(shè)有柔性體支撐架,所述開口設(shè)置在所述柔性體支撐架上,所述柔性體被所述開口限制在所述開口內(nèi)滑動。通過設(shè)置柔性體支撐架,使所述機械骨骼結(jié)構(gòu)清晰,各個結(jié)構(gòu)分工明確,簡化制造工藝。
所述柔性體支撐架為一凸起結(jié)構(gòu),所述開口位于凸起結(jié)構(gòu)的凸起部分。以便于,實現(xiàn)距離所述機械骨骼上下兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的連線,或兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的軸向方向所確定的平面更遠(yuǎn)。比設(shè)置在機械骨骼上,產(chǎn)生更強大的力矩。
所述柔性體支撐架可以為一金屬支撐架,所述金屬支撐架固定在所述機械骨骼上,所述開口位于所述金屬支撐架遠(yuǎn)離所述機械骨骼的一端。進(jìn)一步簡化結(jié)構(gòu),并且實現(xiàn)更強大的力矩。
所述金屬支撐架可以為金屬桿、金屬板或者金屬支架。
所述柔性體支撐架可以為一塑料支撐架,所述塑料支撐架固定在所述機械骨骼上,所述開口位于所述塑料支撐架遠(yuǎn)離所述機械骨骼的一端。進(jìn)一步簡化結(jié)構(gòu),并且實現(xiàn)更強大的力矩?,F(xiàn)有的一些塑料已經(jīng)具有很強的硬度,可以替代金屬。并將具有質(zhì)地輕、耐腐蝕等優(yōu)點。
所述塑料支撐架可以為塑料桿、塑料板或者塑料支架。
所述柔性體支撐架的高度優(yōu)選為,所述機械骨骼長度的五分之一至三分之二之間。以實現(xiàn)具有較大的可轉(zhuǎn)動幅度,并且使結(jié)構(gòu)體積不必臃腫。
進(jìn)一步優(yōu)選為,所述柔性體支撐架的高度優(yōu)選為,所述機械骨骼長度的三分之一至二分之一之間。試驗表明,這一參數(shù)同時具有,優(yōu)良的力矩體現(xiàn)、結(jié)構(gòu)體積細(xì)長、轉(zhuǎn)動幅度大等優(yōu)點。
所述柔性體支撐架可轉(zhuǎn)動的連接在所述機械骨骼上,并設(shè)置有用于鎖定所述柔性體支撐架,限制轉(zhuǎn)動的鎖扣,所述鎖扣設(shè)置有用于開啟的控制端。通過控制端開啟鎖扣,允許柔性體支撐架相對于機械骨骼轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)折疊。并且在展開后,工作中通過鎖扣鎖住,滿足強度需求。在所述柔性體支撐架處于折疊狀態(tài)時,整體厚度或者寬度將大大縮小,可以深入或者通過很窄的通道。有利于極端環(huán)境下的施工,或者人員搜救。
所述柔性體支撐架和所述機械骨骼之間設(shè)有一彈性復(fù)位機構(gòu)。在失去外力時,彈性復(fù)位機構(gòu)促使所述柔性體支撐架從折疊狀態(tài)展開。以備進(jìn)行工作。
所述鎖扣為一自鎖機構(gòu),在所述柔性體支架展開后,自動鎖緊,限制轉(zhuǎn)動。
所述鎖扣可以為電動控制的鎖扣,也可以為氣動控制的鎖扣。
柔體機械骨骼還包括一滾軸,至少三個所述機械骨骼上下依次連接后,一端固定在所述滾軸上,所述滾軸的軸向為前后方向。所述柔性體支撐架折疊后,機械骨骼圍繞轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動,纏繞在滾軸上。
柔性體支撐架,可以是事先折疊,也可以是纏繞的過程中,受到壓力完成折疊。
通過纏繞在滾軸上,可以完成機械骨骼的伸縮動作。比如原先長度在10m,在部分機械骨骼纏繞在滾軸上后,長度必然有所縮短,甚至可以縮短到1m以內(nèi)。
另外,纏繞在滾軸上后,整體體積將大大縮小。甚至可以縮小到原有體積的五分之一以內(nèi)。便于存儲、運輸,甚至便于隱藏。
因為柔性體收到所述開口的環(huán)繞保護(hù),在部分機械骨骼纏繞在滾軸上后,仍然能夠活動,仍然可以驅(qū)動未纏繞的其他機械骨骼。
所述柔性體支撐架,還可以為柔性支架。柔性體支撐架的一個重要用途是限定柔性體與機械骨骼間的距離,在柔性體存在遠(yuǎn)離機械骨骼的動作趨勢時,拉動機械骨骼運動。因此在進(jìn)行基本動作時,可以不需要剛性的柔性體支撐架。而柔性支架,在存放、運輸、生產(chǎn)中,均有獨特的優(yōu)勢。比如更容易折疊、不必?fù)?dān)心壓力形變、零部件易于調(diào)整安裝角度、通過狹小空間時可以自行壓縮等。
所述柔性支架可以為金屬鏈條。
所述柔性體支撐架還可以是一柔性繩子、條狀柔性結(jié)構(gòu),或者帶狀柔性結(jié)構(gòu)。比如可以是尼龍線、鋼絲繩、鋼條、塑料條、鋼帶、尼龍帶、碳纖維線、編織線、碳塑線、鋼絲線、合成線、陶瓷線、引力線、聚乙烯高性能線、超強PE纖維線等。
所述柔性體支撐架優(yōu)選為鋼條或者鋼帶。比如制作發(fā)條的鋼條或者鋼帶。采用鋼條或者鋼帶,不但可以產(chǎn)生拉動動作,而且可以產(chǎn)生推動動作。使動作更加豐富多變。
所述鋼條可以是碳素鋼或合金彈簧鋼制成的鋼條。
所述鋼帶可以是碳素鋼或合金彈簧鋼制成的鋼帶。
所述碳素鋼的牌號可以是50。合金彈簧鋼是指可以用來制作彈簧的合金鋼。
所述鋼條或者鋼帶的厚度,優(yōu)選為0.1mm至3mm。
在這一區(qū)間范圍,保證了碳素鋼或者合金彈簧鋼具有一定的抗拉伸強度,又具有良好的可彎折性、回彈性和頂起的強度,可以用于拉動動作和推動動作。這一參數(shù)可以滿足良好的拉動動作和推動動作。
所述鋼條或者鋼帶的厚度,優(yōu)選為1mm至2mm。這一參數(shù)可以滿足良好的拉動動作和推動動作。
所述柔性體可以是一繩狀柔性體、條狀柔性體,或者帶狀柔性體。比如可以是尼龍線、鋼絲繩、鋼條、塑料條、鋼帶、尼龍帶、碳纖維線、編織線、碳塑線、鋼絲線、合成線、陶瓷線、引力線、聚乙烯高性能線、超強PE纖維線等。這些材質(zhì),均可產(chǎn)生良好的拉力,并且不易斷裂。
所述柔性體優(yōu)選為,尼龍線、碳塑線、鋼絲線、合成線、陶瓷線、引力線、聚乙烯高性能線、超強PE纖維線。這些線,經(jīng)常用于制作釣魚線,具有良好的耐拉性,并且具有質(zhì)地輕、耐腐蝕的優(yōu)點。
相鄰的兩個所述機械骨骼之間設(shè)有鎖定裝置。以通過所述鎖定裝置,限制相鄰兩個機械骨骼的相對運動。
通過限定相鄰機械骨骼的運動,可以控制在柔性體動作時,驅(qū)動的具體機械骨骼,進(jìn)而實現(xiàn)精確和復(fù)雜的動作。
比如可以實現(xiàn)上方的幾段機械骨骼是直線排列的,但是下方的幾段機械骨骼是彎曲排列的。
所述鎖定裝置可以為,在一個機械骨骼上設(shè)置至少一鎖孔,在相鄰的另一機械骨骼上設(shè)置至少一與所述鎖孔匹配的鎖栓,所述鎖栓與一電動部件或氣動部件聯(lián)動。進(jìn)而通過電動部件或氣動部件,控制鎖栓是否插入鎖孔,進(jìn)而使鎖定裝置實現(xiàn)對是否鎖定,是否限制相對移動的功能。
所述電動部件,可以是一電磁鐵機構(gòu),所述電磁鐵機構(gòu)包括固定部件,和受控運動的活動部件,所述活動部件連接所述鎖栓。固定部件固定在所在的機械骨骼上。
所述電動部件,可以是一電動機驅(qū)動機構(gòu),所述電動機驅(qū)動機構(gòu)包括固定部件,和受電動機驅(qū)動運動的活動部件,所述活動部件連接所述鎖栓。固定部件固定在所在的機械骨骼上。
所述氣動部件,可以是一氣缸機構(gòu),所述氣缸機構(gòu)包括固定部件,和受控運動的活動部件,所述活動部件連接所述鎖栓。固定部件固定在所在的機械骨骼上。固定部件可以包括氣缸,活動部件可以連接活塞。
所述鎖定裝置可以為,在一個機械骨骼上設(shè)置一阻尼片,在相鄰的另一機械骨骼上設(shè)置至少一阻尼塊,所述阻尼塊貼近所述阻尼片;所述阻尼塊與一電動部件或氣動部件聯(lián)動。進(jìn)而通過電動部件或氣動部件,控制阻尼塊是否壓緊阻尼片,進(jìn)而使鎖定裝置實現(xiàn)對是否鎖定,是否限制相對移動的功能。
所述阻尼片可以為制動盤,所述阻尼塊可以為剎車片。
所述制動盤為圓弧角小于180度的弧形結(jié)構(gòu)。限于采用的驅(qū)動方式,很難實現(xiàn)轉(zhuǎn)動角度大于180度,因此制動盤設(shè)定為180度以內(nèi),以簡化結(jié)構(gòu)。
所述制動盤的轉(zhuǎn)動軸心為所述機械骨骼的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)軸心。以使制動盤圍繞轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動,便于工作順滑。
所述制動盤為圓弧角大于30度的弧形結(jié)構(gòu)。限于采用的驅(qū)動方式實現(xiàn)轉(zhuǎn)動角度大于30度比較容易實現(xiàn),因此制動盤設(shè)定為30度以上,避免最大角度轉(zhuǎn)動時剎車片轉(zhuǎn)脫,造成無法制動。
所述開口處設(shè)有一用于夾緊柔性體的夾緊裝置,所述夾緊裝置設(shè)有一控制夾緊或松開的控制端。
通過夾緊或者松開柔性體,進(jìn)而控制不同機械骨骼的受力情況。實現(xiàn)復(fù)雜的機械運動。
所述夾緊裝置可以是電動夾緊裝置,或者氣動夾緊裝置。
所述柔性體設(shè)置有與所述電動夾緊裝置的夾緊部件匹配的凸起或者凹陷。在所述電動夾緊裝置的夾緊部件執(zhí)行夾緊動作時,夾緊部件可以卡住所述凸起或者凹陷,以實現(xiàn)牢固鎖緊。
所述電動夾緊裝置的電動部件,可以是一電磁鐵機構(gòu),所述電磁鐵機構(gòu)包括固定部件,和受控運動的活動部件,所述活動部件連接所述夾緊部件。所述固定部件可以固定在所述柔性體支撐架上,或者機械骨骼上。優(yōu)選為固定在所述柔性體支撐架上。
所述活動部件的活動方式為插入所述開口方向,或從所述開口拉出。進(jìn)而實現(xiàn)對柔性體的夾緊或松開。
所述電動夾緊裝置的電動部件,還可以是一電動機驅(qū)動機構(gòu),所述電動機驅(qū)動機構(gòu)包括固定部件,和受電動機驅(qū)動運動的活動部件,所述活動部件連接所述夾緊部件。所述固定部件可以固定在所述柔性體支撐架上,或者機械骨骼上。優(yōu)選為固定在所述柔性體支撐架上。
所述氣動夾緊裝置的所述氣動部件,可以是一氣缸機構(gòu),所述氣缸機構(gòu)包括固定部件,和受控運動的活動部件,所述活動部件連接所述夾緊部件。所述固定部件可以固定在所述柔性體支撐架上,或者機械骨骼上。優(yōu)選為固定在所述柔性體支撐架上。固定部件可以包括氣缸,活動部件可以連接活塞。
柔體機械骨骼還包括一電子控制系統(tǒng),所述電子控制系統(tǒng)包括微型處理器系統(tǒng);
所述微型處理器系統(tǒng)連接一電動機驅(qū)動系統(tǒng),所述電動機驅(qū)動系統(tǒng)連接至少一電動機;
至少一所述柔性體直接或間接固定在所述電動機的動力輸出部件上。
通過所述電動機的動力輸出部件帶動所述柔性體運動??梢詫崿F(xiàn)對柔性體的拉動,或者放松。進(jìn)而實現(xiàn)微型處理器系統(tǒng)對機械骨骼的運動控制。
所述電動機可以為轉(zhuǎn)動電機或者直線電機。
所述電動機為轉(zhuǎn)動電機時,所述電動機的轉(zhuǎn)軸連接一用于纏繞柔性體的繞線輪。所述柔性體一端固定在繞線輪上。在繞線輪轉(zhuǎn)動時,柔性體更多的纏繞在繞線輪上,或者在繞線輪上送出,實現(xiàn)對柔性體的拉動,或者放松。
所述電動機的轉(zhuǎn)軸通過一減速機構(gòu)連接所述繞線輪。以增強拉力。
所述電動機的轉(zhuǎn)軸連接至少兩個用于纏繞柔性體的繞線輪,一繞線輪上繞制有機械骨骼左側(cè)的柔性體,另一繞線輪上繞制有機械骨骼右側(cè)的柔性體;
一繞線輪與轉(zhuǎn)軸間設(shè)置有一離合器;另一繞線輪與轉(zhuǎn)軸間設(shè)置有另一離合器;
一離合器與另一離合器分別設(shè)有控制端,所述控制端連接所述微型處理器系統(tǒng)的控制信號輸出端。進(jìn)而實現(xiàn)微型處理器系統(tǒng)對兩個離合器的控制,進(jìn)而實現(xiàn)對機械骨骼左右兩側(cè)的柔性體的分別控制。
基于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點,上述設(shè)計的一個電動機同時驅(qū)動兩個繞線輪的結(jié)構(gòu),能夠滿足絕大部分動作需求。大多少情況下,一繞線輪被電動機拉緊,另一繞線輪自由轉(zhuǎn)動,或者兩個繞線輪通向轉(zhuǎn)動?;静粫霈F(xiàn)兩個繞線輪分別主動向不同方向轉(zhuǎn)動的需求。因此本專利實現(xiàn)了一個電動機驅(qū)動機械骨骼做出眾多復(fù)雜動作。
還設(shè)有用于限制繞線輪轉(zhuǎn)動的繞線輪鎖定系統(tǒng),所述繞線輪鎖定系統(tǒng)設(shè)有一控制信號輸入端,所述控制信號輸入端連接所述微型處理器系統(tǒng)。
所述微型處理器系統(tǒng)控制繞線輪是否可以轉(zhuǎn)動,特別是控制繞線輪是否可以被動自由轉(zhuǎn)動。這一設(shè)計,可以實現(xiàn)兩個繞線輪上繞制的兩天柔性體的長度差調(diào)整。
比如,一個柔性體受到了外界拉力,但需要保持長度不變,另一柔性體則又需要調(diào)整長度。此時就可以將一個柔性體所連接的繞線輪通過所述繞線輪鎖定系統(tǒng)鎖定,離合器松開脫離。電動機驅(qū)動另一繞線輪轉(zhuǎn)動,進(jìn)而實現(xiàn)對另一柔性體的調(diào)整。
所述繞線輪鎖定系統(tǒng)優(yōu)選為電控鎖定系統(tǒng)。
所述繞線輪鎖定系統(tǒng)可以為,在一個繞線輪上設(shè)置至少一鎖孔,所述繞線輪設(shè)置在一支架上,在支架上設(shè)置有至少一與所述鎖孔匹配的鎖栓,所述鎖栓與一電動部件聯(lián)動,電動部件的控制信號端連接所述微型處理器系統(tǒng)。進(jìn)而通過電動部件控制鎖栓是否插入鎖孔,進(jìn)而使繞線輪鎖定系統(tǒng)實現(xiàn)對是否鎖定,是否限制相對移動的功能。
所述電動部件,可以是一電磁鐵機構(gòu),所述電磁鐵機構(gòu)包括固定部件,和受控運動的活動部件,所述活動部件連接所述鎖栓。固定部件固定在支架上。
所述電動部件,可以是一電動機驅(qū)動機構(gòu),所述電動機驅(qū)動機構(gòu)包括固定部件,和受電動機驅(qū)動運動的活動部件,所述活動部件連接所述鎖栓。固定部件固定在支架上。
所述鎖栓可以是金屬桿,也可以是金屬凸起。
所述繞線輪鎖定系統(tǒng)還可以采用剎車片機構(gòu)的鎖定系統(tǒng)。
所述鎖定裝置為受電信號控制的鎖定裝置,設(shè)有控制信號輸入端,所述控制信號輸入端連接所述微型處理器系統(tǒng)的信號輸出端。
所述夾緊裝置為受電信號控制的夾緊裝置,設(shè)有控制信號輸入端,所述控制信號輸入端連接所述微型處理器系統(tǒng)的信號輸出端。
通過上述設(shè)計,實現(xiàn)微型處理器系統(tǒng)對各個部件的分別控制。進(jìn)而實現(xiàn)對柔體機械骨骼的綜合控制。
位于上方的機械骨骼,與位于下方的機械骨骼之間設(shè)有角度傳感器,所述角度傳感器連接所述微型處理器系統(tǒng)。
至少一端部的機械骨骼上設(shè)置有陀螺儀,所述陀螺儀連接所述微型處理器系統(tǒng)。柔體機械不同于其他機械,結(jié)構(gòu)相對簡單。試驗表明,確定了最端部的機械骨骼的運動,以及下方各個機械骨骼間的相對角度,基本可以確定整體的形狀、位置、運動趨勢等參數(shù)。通過陀螺儀和角度傳感器基本可以完全確定柔體機械骨骼的整體狀態(tài)。
端部的機械骨骼,可以是最上端的機械骨骼,或者是最下端的機械骨骼。
進(jìn)一步,上下兩端的機械骨骼上,分別設(shè)有陀螺儀,兩個陀螺儀分別連接所述微型處理器系統(tǒng)。對兩個端部進(jìn)行陀螺儀監(jiān)測,可以更加精確的獲知系統(tǒng)狀態(tài)。
所述微型處理器系統(tǒng)還連接有攝像頭。用于采集視頻信息。
所述攝像頭優(yōu)先設(shè)置在端部的機械骨骼上。
所述微型處理器系統(tǒng)還連接有衛(wèi)星定位模塊。衛(wèi)星定位模塊可以是GPS定位模塊或者是北斗衛(wèi)星定位模塊。以實現(xiàn)地理位置定位,并允許根據(jù)自身的地理位置進(jìn)行活動。
比如可以自行導(dǎo)航,移動至目標(biāo)位置。
所述微型處理器系統(tǒng)還連接有無線遙控系統(tǒng)。以便于進(jìn)行無線遙控。
所述無線遙控系統(tǒng),可以為基于手機網(wǎng)絡(luò)的遙控系統(tǒng)。比如可以是2G、3G、4G或者其他制式的手機網(wǎng)絡(luò)。以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離互動。
柔體機械骨骼還包括電源系統(tǒng)。電源系統(tǒng)可以為直流穩(wěn)壓電源。優(yōu)選為開關(guān)電源。
所述電源系統(tǒng)還可以優(yōu)選為蓄電池系統(tǒng)。所述蓄電池系統(tǒng)包括至少兩節(jié)蓄電池,至少兩節(jié)所述蓄電池分別固定在不同的所述機械骨骼上,兩節(jié)所述蓄電池連接微型處理器系統(tǒng)。實現(xiàn)蓄電池跟隨系統(tǒng)移動。并且因為將至少連接蓄電池分別固定在不同的機械骨骼上,保證了具有較多的電能供應(yīng),并且沒有因為設(shè)置蓄電池在造成系統(tǒng)臃腫。
至少兩節(jié)所述蓄電池并聯(lián)。在一節(jié)蓄電池?fù)p壞后,其他蓄電池仍然可以保證系統(tǒng)工作。
至少兩節(jié)所述蓄電池之間設(shè)有防逆充電路。避免蓄電池之間相互充電。進(jìn)而避免因某節(jié)蓄電池?fù)p壞,而造成其他蓄電池電能損失。
防逆充電路,可以是設(shè)置在蓄電池一極上的二極管。
所述微型處理器系統(tǒng)優(yōu)選為單片機系統(tǒng)或者ARM系統(tǒng)。優(yōu)選為ARM系統(tǒng)。
所述機械骨骼上設(shè)置有微處理器系統(tǒng),所述微處理器系統(tǒng)設(shè)置有一信號輸入端和至少一信號輸出端;
所述信號輸入端連接所述微型處理器系統(tǒng)的信號輸出端;
所述信號輸出端連接所述鎖定裝置、所述夾緊裝置、所述鎖扣中的至少一種。
通過微處理器系統(tǒng),間接的將所述鎖定裝置、所述夾緊裝置、所述鎖扣中的至少一種連接到微型處理器系統(tǒng)。
優(yōu)選為,所述微處理器系統(tǒng)設(shè)置兩個信號輸出端,兩個信號輸出端分別連接所述鎖定裝置和所述夾緊裝置。實現(xiàn)對所述鎖定裝置、所述夾緊裝置的全部控制。
所述微處理器系統(tǒng)優(yōu)選為單片機。
所述微型處理器系統(tǒng)的一信號輸出端引出一條信號線,一條信號線連接至少三個微處理器系統(tǒng)的信號輸入端;至少三個微處理器系統(tǒng)分別設(shè)置在至少三個機械骨骼上。
這一設(shè)計,允許通過一條信號線控制眾多機械骨骼的運動。
所述微型處理器系統(tǒng)在通過所述信號線發(fā)送控制信號時,控制信號中包含有身份識別碼;
所述微處理器系統(tǒng),對所述身份識別碼進(jìn)行識別,在判斷出包含有自身的身份識別碼時,接受控制信號的控制。
在判斷出不包含自身的身份識別碼時,則不接受控制信號的控制。
所述微型處理器系統(tǒng)中,應(yīng)當(dāng)至少存儲有至少三種對應(yīng)于至少三個微處理器系統(tǒng)的身份識別碼。以嵌入到控制信號中,實現(xiàn)具有針對性的控制。
所述微型處理器系統(tǒng)輸出的一組控制信號中,允許包含有至少兩個身份識別碼。以便于一次發(fā)生,控制至少兩個機械骨骼的運動。
所述控制信號中包含有角度傳感器的角度參數(shù),所述微處理器系統(tǒng)檢測所連接的角度傳感器的角度參數(shù),并與控制信號中的角度參數(shù)進(jìn)行對比,在角度參數(shù)一致后,控制機械骨骼停止相對運動。
控制機械骨骼停止運動的方式,可以是通過所述鎖定裝置進(jìn)行鎖定。
所述微型處理器系統(tǒng)還設(shè)有一信號輸入端,所述信號輸入端連接有信號線,一條信號線連接至少三個微處理器系統(tǒng)的信號輸出端;至少三個微處理器系統(tǒng)分別設(shè)置在至少三個機械骨骼上。
這一條信號線用于,所述微型處理器系統(tǒng)獲取來自微處理器系統(tǒng)的信號反饋。
角度傳感器、陀螺儀、攝像頭中至少一個連接所述微處理器系統(tǒng),進(jìn)而通過所述微處理器系統(tǒng)連接所述微型處理器系統(tǒng)。
優(yōu)選為,最上方或最下方的機械骨骼上固定的角度傳感器、陀螺儀和攝像頭全部分別連接所述微處理器系統(tǒng),并通過所述微處理器系統(tǒng)連接所述微型處理器系統(tǒng)。
兩條信號線可以合為一條,所述微型處理器系統(tǒng)對同一條信號線進(jìn)行分時復(fù)用。即,所述微型處理器系統(tǒng)的信號輸入端連接的信號線和信號輸出端連接的信號線,可以為同一條。通過分時復(fù)用,實現(xiàn)信號的輸入和輸出。因為本發(fā)明是控制進(jìn)行機械運動,而非大數(shù)據(jù)運算,所以即使采用分時復(fù)用的方式,也能夠滿足數(shù)據(jù)處理需求。而且簡化了結(jié)構(gòu),降低了故障率。
所述微型處理器系統(tǒng)獲取所述微處理器系統(tǒng)的信號反饋時,首先所述微型處理器系統(tǒng)通過信號輸出端發(fā)出包含有身份識別碼的詢問信號,所述微處理器系統(tǒng)判斷是否包含自身的身份識別碼,包含時則進(jìn)行信號反饋。
信號反饋中,包括角度傳感器的角度參數(shù)。
所述微型處理器系統(tǒng)發(fā)出包含有身份識別碼的詢問信號,但是符合身份識別碼的微處理器系統(tǒng),沒有做出信號反饋,則所述微型處理器系統(tǒng)視為對應(yīng)于身份識別碼的微處理器系統(tǒng)故障,并存儲故障信息。以修正以后的動作程序。
修正的方式為:
所述微型處理器系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)沒有做出信號反饋的微處理器系統(tǒng)時,視為所在的機械骨骼為故障機械骨骼,向故障機械骨骼下方的機械骨骼上的微處理器系統(tǒng)發(fā)出夾緊裝置夾緊的控制信號。
控制信號可以通過包含需要控制的微處理器系統(tǒng)的身份識別碼實現(xiàn)精確控制。通過響應(yīng)控制信號,以夾緊柔性體,使系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行精確的可控動作。
更進(jìn)一步:沒有做出信號反饋的微處理器系統(tǒng),包括位于最上端的機械骨骼上的微處理器系統(tǒng)時,則發(fā)出夾緊裝置夾緊的控制信號;控制信號的控制對象為,仍然做出信號反饋的,距離最上端的機械骨骼最近的機械骨骼。
控制信號可以通過包含需要控制的微處理器系統(tǒng)的身份識別碼實現(xiàn)精確控制。通過響應(yīng)控制信號,以夾緊柔性體,使系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行可控動作。而且這種情況,基本可以視為上部的部分機械骨骼因為外力已經(jīng)喪失脫落。如果不使有效的機械骨骼夾緊柔性體,柔性體將喪失對整個設(shè)備的拉動力,致使整個系統(tǒng)癱瘓。進(jìn)而實現(xiàn),即使部分機械骨骼因為某種原因,造成脫落,仍然可以繼續(xù)工作。
所述信號線一處固定在上方的機械骨骼上,所述信號線的另一處固定在相鄰的下方的機械骨骼上,兩個固定處直接的信號線的長度,大于相鄰的兩個機械骨骼在最大轉(zhuǎn)動角度時,所需的信號線長度。這一設(shè)計,雖然在整個信號線的用量上,有所增加,但是可以避免轉(zhuǎn)動時拉斷信號線,又可以避免信號線因得不到固定,在很大的范圍內(nèi)往復(fù)運動,造成損壞。而且避免了信號線在快速移動時被一次性扯斷的問題。
所述電源系統(tǒng)設(shè)有兩根電源線,一根電源線為正極,另一根電源線為負(fù)極;兩根電源線依次穿過至少三根機械骨骼,至少三根機械骨骼上的至少三個所述微處理器系統(tǒng),分別連接到兩個所述電源線上。
所述電源線一處固定在上方的機械骨骼上,所述電源線的另一處固定在相鄰的下方的機械骨骼上,兩個固定處直接的電源線的長度,大于相鄰的兩個機械骨骼在最大轉(zhuǎn)動角度時,所需的電源線長度。這一設(shè)計,雖然在整個電源線的用量上,有所增加,但是可以避免轉(zhuǎn)動時拉斷電源線,又可以避免電源線因得不到固定,在很大的范圍內(nèi)往復(fù)運動,造成損壞。而且避免了電源線在快速移動時被一次性扯斷的問題。
固定在所述機械骨骼上的蓄電池,并聯(lián)在兩根所述電源線上。實現(xiàn)供電。
所述蓄電池還連接有一充電電路,所述充電電路連接在一電源線與蓄電池的電極之間,繞過防逆充電路。進(jìn)而實現(xiàn)通過電源線充電。
充電電路可以是一輸入電壓超過閾值后導(dǎo)通的電路。并聯(lián)的蓄電池電壓在閾值以下,因此不導(dǎo)通,不造成逆充。而充電時,則可以通過輸入超過閾值的電壓實現(xiàn)充電。
本發(fā)明中,采用了極少的電線。甚至僅僅通過三根電線,便實現(xiàn)了對具有眾多機械骨骼的整個柔體機械骨骼的控制,大大降低了布線的復(fù)雜性。是以往的設(shè)計中所沒有見到的。對機器人設(shè)計,具有重大意義。
本發(fā)明,允許通過很少的電動機,甚至僅僅通過一個電動機,便實現(xiàn)了對眾多機械骨骼的整個柔體機械骨骼的復(fù)雜驅(qū)動。是以往的設(shè)計中沒有見到的。對機器人設(shè)計,具有重大意義。
本發(fā)明,允許大尺度的改變自身的粗細(xì)以及長度。是以往的設(shè)計中沒有見到的。對機器人設(shè)計,具有重大意義。
本發(fā)明,允許部分機械骨骼喪失后,仍然自行調(diào)整和修復(fù),使系統(tǒng)繼續(xù)正常工作。是以往的設(shè)計中沒有見到的。對機器人設(shè)計,具有重大意義。
本發(fā)明,將蓄電池逐個固定在不同機械骨骼上,既保證了供電量,又避免了體積臃腫。即使部分機械骨骼喪失,造成部分蓄電池遺失,但仍然能夠正常工作。并具備防逆充和統(tǒng)一充電功能。具有強大的環(huán)境適應(yīng)性和簡潔性。是以往的設(shè)計中沒有見到的。對機器人設(shè)計,具有重大意義。
采用柔體機械骨骼作為手臂的機器人,包括軀干和連接在軀干上的手臂,其特征在于,所述手臂采用柔體機械骨骼,柔體機械骨骼包括自上而下依次通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)連接的至少三個機械骨骼;
還包括至少一條柔性體;
所述柔性體與上方的機械骨骼固定連接;
至少上方所述機械骨骼和其下方連接的所述機械骨骼的轉(zhuǎn)動方式均包含左右轉(zhuǎn)動;
下方的至少兩個所述機械骨骼,設(shè)有與所述柔性體滑動連接的開口,所述柔性體被所述開口限制在所述開口內(nèi)滑動;
所述機械骨骼上的所述開口,設(shè)置在所述機械骨骼的左右兩側(cè)的至少一側(cè);
下方的至少兩個所述機械骨骼分別設(shè)有,設(shè)置在同側(cè)的所述開口,并使所述柔性體穿過同側(cè)的兩個所述開口;
下方的機械骨骼連接到所述軀干。
從而使機器人具有柔性的手臂。保證了手臂靈活度??梢赃m應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境和復(fù)雜的工作。
所述軀干通過一上下活動的關(guān)節(jié)連接下方的機械骨骼。以實現(xiàn)上下手臂的運動。
柔體機械骨骼還包括一滾軸,所述滾軸設(shè)置在所述軀干內(nèi),至少三個所述機械骨骼上下依次連接后,一端固定在所述滾軸上,所述滾軸的軸向為前后方向。所述柔性體支撐架折疊后,機械骨骼圍繞轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動,纏繞在滾軸上。
使機器人的手臂,可以縮進(jìn)到軀干內(nèi)。實現(xiàn)機器人的變形。適應(yīng)于不同環(huán)境。
采用柔體機械骨骼作為腿部的機器人,包括軀干和連接在軀干上的腿部,其特征在于,所述腿部采用柔體機械骨骼,柔體機械骨骼包括自上而下依次通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)連接的至少三個機械骨骼;
還包括至少一條柔性體;
所述柔性體與下方的機械骨骼固定連接;
至少下方所述機械骨骼和其上方連接的所述機械骨骼的轉(zhuǎn)動方式均包含左右轉(zhuǎn)動;
上方的至少兩個所述機械骨骼,設(shè)有與所述柔性體滑動連接的開口,所述柔性體被所述開口限制在所述開口內(nèi)滑動;
所述機械骨骼上的所述開口,設(shè)置在所述機械骨骼的左右兩側(cè)的至少一側(cè);
上方的至少兩個所述機械骨骼分別設(shè)有,設(shè)置在同側(cè)的所述開口,并使所述柔性體穿過同側(cè)的兩個所述開口;
上方的機械骨骼連接到所述軀干。
從而使機器人具有柔性的腿部。保證了腿部靈活度??梢赃m應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境和復(fù)雜的工作。專利中采用柔體機械骨骼作為腿部的機器人的視角為,側(cè)向站立。若正向站立的視角,左右方向,隨之轉(zhuǎn)化為前后方向。因此本專利中的腿部,可以實現(xiàn)機器人的前后走動。
因為腿部與軀干的連接方式,柔體機械骨骼作為腿部的機器人,與專利前部,對柔體機械骨骼的上下關(guān)系進(jìn)行了對調(diào)。
所述軀干通過一前后活動的關(guān)節(jié)連接下方的機械骨骼。以實現(xiàn)上下手臂的運動。
柔體機械骨骼還包括一滾軸,所述滾軸設(shè)置在所述軀干內(nèi),至少三個所述機械骨骼上下依次連接后,一端固定在所述滾軸上,所述滾軸的軸向為前后方向。所述柔性體支撐架折疊后,機械骨骼圍繞轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動,纏繞在滾軸上。
使機器人的腿部,可以縮進(jìn)到軀干內(nèi),實現(xiàn)高度改變。實現(xiàn)機器人的變形。適應(yīng)于不同環(huán)境。
采用柔體機械骨骼的蛇形機器人,包括骨架,其特征在于,所述骨架采用柔體機械骨骼,柔體機械骨骼包括自上而下依次通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)連接的至少三個機械骨骼;
還包括至少一條柔性體;
所述柔性體與上方的機械骨骼固定連接;
至少上方所述機械骨骼和其下方連接的所述機械骨骼的轉(zhuǎn)動方式均包含左右轉(zhuǎn)動;
下方的至少兩個所述機械骨骼,設(shè)有與所述柔性體滑動連接的開口,所述柔性體被所述開口限制在所述開口內(nèi)滑動;
所述機械骨骼上的所述開口,設(shè)置在所述機械骨骼的左右兩側(cè)的至少一側(cè);
下方的至少兩個所述機械骨骼分別設(shè)有,設(shè)置在同側(cè)的所述開口,并使所述柔性體穿過同側(cè)的兩個所述開口。
通過上述設(shè)計,可以實現(xiàn)蛇形機器人的彎曲運動。
所述蛇形機器人前后一側(cè)中的至少一側(cè),排布有同向傾斜的凸起。形成凸起陣列。使不同方向的摩擦力不同。進(jìn)而在蛇形機器人進(jìn)行彎曲和伸直時,產(chǎn)生不同的摩擦力,進(jìn)而通過彎曲和伸直動作完成移動。
所述凸起可以是鱗片,還可以是金屬刺。
所述蛇形機器人骨架外包有防水材料,所述凸起設(shè)置在所述防水材料外。
采用柔體機械骨骼的魚形機器人,包括骨架,其特征在于,所述骨架采用柔體機械骨骼,柔體機械骨骼包括自上而下依次通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)連接的至少三個機械骨骼;
還包括至少一條柔性體;
所述柔性體與上方的機械骨骼固定連接;
至少上方所述機械骨骼和其下方連接的所述機械骨骼的轉(zhuǎn)動方式均包含左右轉(zhuǎn)動;
下方的至少兩個所述機械骨骼,設(shè)有與所述柔性體滑動連接的開口,所述柔性體被所述開口限制在所述開口內(nèi)滑動;
所述機械骨骼上的所述開口,設(shè)置在所述機械骨骼的左右兩側(cè)的至少一側(cè);
下方的至少兩個所述機械骨骼分別設(shè)有,設(shè)置在同側(cè)的所述開口,并使所述柔性體穿過同側(cè)的兩個所述開口。
通過上述設(shè)計,可以實現(xiàn)魚形機器人的彎曲運動。
所述魚形機器人骨架外包有防水材料,所述魚形機器人的體型為扁平狀,左右兩側(cè)間的寬度,小于前后兩側(cè)間的寬度的二分之一。以實現(xiàn)在彎曲和伸直的過程中,對水實現(xiàn)推力,進(jìn)而前行或者后退。
因為本發(fā)明中電動機很少,甚至只有一個,所以水下噪音極小。在水下行進(jìn)中,很難被探測到。
附圖說明
圖1為柔體機械骨骼活動部分的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為柔體機械骨骼活動部分的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為部分電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為電動機驅(qū)動部分結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解,下面結(jié)合具體圖示進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
參照圖1、圖2、圖3,柔體機械骨骼,包括自上而下依次通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3連接的至少三個機械骨骼1;還包括至少一條柔性體2;柔性體2與上方的機械骨骼1固定連接;至少上方機械骨骼1和其下方連接的機械骨骼1的轉(zhuǎn)動方式均包含左右轉(zhuǎn)動;下方的至少兩個機械骨骼1,設(shè)有與柔性體2滑動連接的開口4,柔性體2被開口4限制在開口4內(nèi)滑動;機械骨骼1上的開口4,設(shè)置在機械骨骼1的左右兩側(cè)的至少一側(cè);下方的至少兩個機械骨骼1分別設(shè)有,設(shè)置在同側(cè)的開口4,并使柔性體2穿過同側(cè)的兩個開口4。
在柔性體2被從下方拉緊時,與柔性體2固定連接的上方的機械骨骼1,會被拉動,進(jìn)而發(fā)生轉(zhuǎn)動。在上方的機械骨骼1轉(zhuǎn)到最大限度,不能繼續(xù)相對于下方連接的機械骨骼1轉(zhuǎn)動時,上方的機械骨骼1或者是下方連接的機械骨骼1上的柔性體2支架,會對下方連接的機械骨骼1產(chǎn)生拉力,進(jìn)而促使上方的機械骨骼1下方連接的機械骨骼1,受力并轉(zhuǎn)動。依次類推多個機械骨骼1均因為柔性體2的拉動而產(chǎn)生受控的動作。對于下方的拉力,在上方的機械骨骼1沒有轉(zhuǎn)到最大限度時,往往也是存在的,但是轉(zhuǎn)到最大限度時,最為明顯。
機械骨骼1可以是金屬材質(zhì)的機械骨骼1,也可以是塑料材質(zhì)的機械骨骼1,或者還可以是木頭材質(zhì)的機械骨骼1。金屬材質(zhì)的機械骨骼1,便于制作力量強大的柔體機械??梢杂糜趯嵺`生產(chǎn)加工,或者作為武器的結(jié)構(gòu)部件。
塑料材質(zhì)或者木頭材質(zhì)的機械骨骼1,具有質(zhì)地輕、價格低、對金屬檢測無反應(yīng)等特點??梢杂糜谒杏蝿?,或者用于秘密探測。
開口4,可以為通孔、溝道或軌道。均可滿足柔性體2穿過,并且限定柔性體2在開口4中。機械骨骼1上的開口4,位于機械骨骼1上下兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3的連線的左側(cè)或者右側(cè)。以便于產(chǎn)生左或右轉(zhuǎn)動的力矩。兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3的連線,是為了確定幾何關(guān)系而設(shè)定的虛擬的線。
或者,轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3為轉(zhuǎn)軸,開口4位于機械骨骼1上下兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3的軸向方向所確定的平面的左側(cè)或者右側(cè)。開口4位于上述機械骨骼1的中部以上高度的位置。以便于產(chǎn)生更長的力臂。進(jìn)一步,機械骨骼1的左右兩側(cè)分別設(shè)有開口4,并且分別穿過不同的柔性體2。以實現(xiàn)分別控制向左或向右轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3還可以是求關(guān)節(jié),或者其他機械關(guān)節(jié)。
機械骨骼1下方的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3,具有左右轉(zhuǎn)動和前后轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動方向;機械骨骼1的前后兩側(cè)中的至少一側(cè),也設(shè)有開口4,一條柔性體2穿過開口4。實現(xiàn)機械骨骼1的前后轉(zhuǎn)動。
還可以是:機械骨骼1一側(cè)設(shè)有兩個開口4,兩個開口4前后設(shè)置,兩條柔性體2分別穿過兩個開口4;機械骨骼1下方的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3,具有左右轉(zhuǎn)動和前后轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動方向。通過設(shè)置前后設(shè)置的兩個開口4,并穿過柔性體2,可以實現(xiàn)在兩個柔性體2拉力不同的情況下,實現(xiàn)前后轉(zhuǎn)動。
進(jìn)一步,機械骨骼1上設(shè)有柔性體支撐架5,開口4設(shè)置在柔性體支撐架5上,柔性體2被開口4限制在開口4內(nèi)滑動。通過設(shè)置柔性體支撐架5,使機械骨骼1結(jié)構(gòu)清晰,各個結(jié)構(gòu)分工明確,簡化制造工藝。
柔性體支撐架5為一凸起結(jié)構(gòu),開口4位于凸起結(jié)構(gòu)的凸起部分。以便于,實現(xiàn)距離機械骨骼1上下兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3的連線,或兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3的軸向方向所確定的平面更遠(yuǎn)。比設(shè)置在機械骨骼1上,產(chǎn)生更強大的力矩。
柔性體支撐架5可以為一金屬支撐架,金屬支撐架固定在機械骨骼1上,開口4位于金屬支撐架遠(yuǎn)離機械骨骼1的一端。進(jìn)一步簡化結(jié)構(gòu),并且實現(xiàn)更強大的力矩。金屬支撐架可以為金屬桿、金屬板或者金屬支架。
柔性體支撐架5可以為一塑料支撐架,塑料支撐架固定在機械骨骼1上,開口4位于塑料支撐架遠(yuǎn)離機械骨骼1的一端。進(jìn)一步簡化結(jié)構(gòu),并且實現(xiàn)更強大的力矩?,F(xiàn)有的一些塑料已經(jīng)具有很強的硬度,可以替代金屬。并將具有質(zhì)地輕、耐腐蝕等優(yōu)點。塑料支撐架可以為塑料桿、塑料板或者塑料支架。
柔性體支撐架5的高度優(yōu)選為,機械骨骼1長度的五分之一至三分之二之間。以實現(xiàn)具有較大的可轉(zhuǎn)動幅度,并且使結(jié)構(gòu)體積不必臃腫。進(jìn)一步優(yōu)選為,柔性體支撐架5的高度優(yōu)選為,機械骨骼1長度的三分之一至二分之一之間。試驗表明,這一參數(shù)同時具有,優(yōu)良的力矩體現(xiàn)、結(jié)構(gòu)體積細(xì)長、轉(zhuǎn)動幅度大等優(yōu)點。
柔性體支撐架5可轉(zhuǎn)動的連接在機械骨骼1上,并設(shè)置有用于鎖定柔性體支撐架5,限制轉(zhuǎn)動的鎖扣64,鎖扣64設(shè)置有用于開啟的控制端。通過控制端開啟鎖扣64,允許柔性體支撐架5相對于機械骨骼1轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)折疊。并且在展開后,工作中通過鎖扣64鎖住,滿足強度需求。在柔性體支撐架5處于折疊狀態(tài)時,整體厚度或者寬度將大大縮小,可以深入或者通過很窄的通道。有利于極端環(huán)境下的施工,或者人員搜救。
柔性體支撐架5和機械骨骼1之間設(shè)有一彈性復(fù)位機構(gòu)。在失去外力時,彈性復(fù)位機構(gòu)促使柔性體支撐架5從折疊狀態(tài)展開。以備進(jìn)行工作。鎖扣64為一自鎖機構(gòu),在柔性體2支架展開后,自動鎖緊,限制轉(zhuǎn)動。鎖扣64可以為電動控制的鎖扣64,也可以為氣動控制的鎖扣64。
柔體機械骨骼還包括一滾軸,至少三個機械骨骼1上下依次連接后,一端固定在滾軸上,滾軸的軸向為前后方向。柔性體支撐架5折疊后,機械骨骼1圍繞轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3轉(zhuǎn)動,纏繞在滾軸上。柔性體支撐架5,可以是事先折疊,也可以是纏繞的過程中,受到壓力完成折疊。通過纏繞在滾軸上,可以完成機械骨骼1的伸縮動作。比如原先長度在10m,在部分機械骨骼1纏繞在滾軸上后,長度必然有所縮短,甚至可以縮短到1m以內(nèi)。另外,纏繞在滾軸上后,整體體積將大大縮小。甚至可以縮小到原有體積的五分之一以內(nèi)。便于存儲、運輸,甚至便于隱藏。
因為柔性體2收到開口4的環(huán)繞保護(hù),在部分機械骨骼1纏繞在滾軸上后,仍然能夠活動,仍然可以驅(qū)動未纏繞的其他機械骨骼1。
柔性體支撐架5,還可以為柔性支架。柔性體支撐架5的一個重要用途是限定柔性體2與機械骨骼1間的距離,在柔性體2存在遠(yuǎn)離機械骨骼1的動作趨勢時,拉動機械骨骼1運動。因此在進(jìn)行基本動作時,可以不需要剛性的柔性體支撐架5。而柔性支架,在存放、運輸、生產(chǎn)中,均有獨特的優(yōu)勢。比如更容易折疊、不必?fù)?dān)心壓力形變、零部件易于調(diào)整安裝角度、通過狹小空間時可以自行壓縮等。柔性支架可以為金屬鏈條。
柔性體支撐架5還可以是一柔性繩子、條狀柔性結(jié)構(gòu),或者帶狀柔性結(jié)構(gòu)。比如可以是尼龍線、鋼絲繩、鋼條、塑料條、鋼帶、尼龍帶、碳纖維線、編織線、碳塑線、鋼絲線、合成線、陶瓷線、引力線、聚乙烯高性能線、超強PE纖維線等。
柔性體支撐架5優(yōu)選為鋼條或者鋼帶。比如制作發(fā)條的鋼條或者鋼帶。采用鋼條或者鋼帶,不但可以產(chǎn)生拉動動作,而且可以產(chǎn)生推動動作。使動作更加豐富多變。鋼條可以是碳素鋼或合金彈簧鋼制成的鋼條。鋼帶可以是碳素鋼或合金彈簧鋼制成的鋼帶。碳素鋼的牌號可以是50。合金彈簧鋼是指可以用來制作彈簧的合金鋼。鋼條或者鋼帶的厚度,優(yōu)選為0.1mm至3mm。
在這一區(qū)間范圍,保證了碳素鋼或者合金彈簧鋼具有一定的抗拉伸強度,又具有良好的可彎折性、回彈性和頂起的強度,可以用于拉動動作和推動動作。這一參數(shù)可以滿足良好的拉動動作和推動動作。
鋼條或者鋼帶的厚度,優(yōu)選為1mm至2mm。這一參數(shù)可以滿足良好的拉動動作和推動動作。
柔性體2可以是一繩狀柔性體2、條狀柔性體2,或者帶狀柔性體2。比如可以是尼龍線、鋼絲繩、鋼條、塑料條、鋼帶、尼龍帶、碳纖維線、編織線、碳塑線、鋼絲線、合成線、陶瓷線、引力線、聚乙烯高性能線、超強PE纖維線等。這些材質(zhì),均可產(chǎn)生良好的拉力,并且不易斷裂。
柔性體2優(yōu)選為,尼龍線、碳塑線、鋼絲線、合成線、陶瓷線、引力線、聚乙烯高性能線、超強PE纖維線。這些線,經(jīng)常用于制作釣魚線,具有良好的耐拉性,并且具有質(zhì)地輕、耐腐蝕的優(yōu)點。
相鄰的兩個機械骨骼1之間設(shè)有鎖定裝置61。以通過鎖定裝置61,限制相鄰兩個機械骨骼1的相對運動。通過限定相鄰機械骨骼1的運動,可以控制在柔性體2動作時,驅(qū)動的具體機械骨骼1,進(jìn)而實現(xiàn)精確和復(fù)雜的動作。比如可以實現(xiàn)上方的幾段機械骨骼1是直線排列的,但是下方的幾段機械骨骼1是彎曲排列的。
鎖定裝置61可以為,在一個機械骨骼1上設(shè)置至少一鎖孔,在相鄰的另一機械骨骼1上設(shè)置至少一與鎖孔匹配的鎖栓,鎖栓與一電動部件或氣動部件聯(lián)動。進(jìn)而通過電動部件或氣動部件,控制鎖栓是否插入鎖孔,進(jìn)而使鎖定裝置61實現(xiàn)對是否鎖定,是否限制相對移動的功能。
電動部件,可以是一電磁鐵機構(gòu),電磁鐵機構(gòu)包括固定部件,和受控運動的活動部件,活動部件連接鎖栓。固定部件固定在所在的機械骨骼1上。
電動部件,可以是一電動機驅(qū)動機構(gòu),電動機驅(qū)動機構(gòu)包括固定部件,和受電動機驅(qū)動運動的活動部件,活動部件連接鎖栓。固定部件固定在所在的機械骨骼1上。
氣動部件,可以是一氣缸機構(gòu),氣缸機構(gòu)包括固定部件,和受控運動的活動部件,活動部件連接鎖栓。固定部件固定在所在的機械骨骼1上。固定部件可以包括氣缸,活動部件可以連接活塞。
鎖定裝置61可以為,在一個機械骨骼1上設(shè)置一阻尼片,在相鄰的另一機械骨骼1上設(shè)置至少一阻尼塊,阻尼塊貼近阻尼片;阻尼塊與一電動部件或氣動部件聯(lián)動。進(jìn)而通過電動部件或氣動部件,控制阻尼塊是否壓緊阻尼片,進(jìn)而使鎖定裝置61實現(xiàn)對是否鎖定,是否限制相對移動的功能。阻尼片可以為制動盤,阻尼塊可以為剎車片。制動盤為圓弧角小于180度的弧形結(jié)構(gòu)。限于采用的驅(qū)動方式,很難實現(xiàn)轉(zhuǎn)動角度大于180度,因此制動盤設(shè)定為180度以內(nèi),以簡化結(jié)構(gòu)。
制動盤的轉(zhuǎn)動軸心為機械骨骼1的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3的軸心。以使制動盤圍繞轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3轉(zhuǎn)動,便于工作順滑。
制動盤為圓弧角大于30度的弧形結(jié)構(gòu)。限于采用的驅(qū)動方式實現(xiàn)轉(zhuǎn)動角度大于30度比較容易實現(xiàn),因此制動盤設(shè)定為30度以上,避免最大角度轉(zhuǎn)動時剎車片轉(zhuǎn)脫,造成無法制動。
開口4處設(shè)有一用于夾緊柔性體2的夾緊裝置62,夾緊裝置62設(shè)有一控制夾緊或松開的控制端。通過夾緊或者松開柔性體2,進(jìn)而控制不同機械骨骼1的受力情況。實現(xiàn)復(fù)雜的機械運動。夾緊裝置62可以是電動夾緊裝置,或者氣動夾緊裝置。
柔性體2設(shè)置有與電動夾緊裝置的夾緊部件匹配的凸起、凹陷或孔洞。在電動夾緊裝置的夾緊部件執(zhí)行夾緊動作時,夾緊部件可以卡住凸起或者凹陷,以實現(xiàn)牢固鎖緊。
電動夾緊裝置的電動部件,可以是一電磁鐵機構(gòu),電磁鐵機構(gòu)包括固定部件,和受控運動的活動部件,活動部件連接夾緊部件。固定部件可以固定在柔性體支撐架5上,或者機械骨骼1上。優(yōu)選為固定在柔性體支撐架5上?;顒硬考幕顒臃绞綖椴迦腴_口4,或從開口4拉出。進(jìn)而實現(xiàn)對柔性體2的夾緊、卡緊或松開。
電動夾緊裝置的電動部件,還可以是一電動機驅(qū)動機構(gòu),電動機驅(qū)動機構(gòu)包括固定部件,和受電動機驅(qū)動運動的活動部件,活動部件連接夾緊部件。固定部件可以固定在柔性體支撐架5上,或者機械骨骼1上。優(yōu)選為固定在柔性體支撐架5上。
氣動夾緊裝置的氣動部件,可以是一氣缸機構(gòu),氣缸機構(gòu)包括固定部件,和受控運動的活動部件,活動部件連接夾緊部件。固定部件可以固定在柔性體支撐架5上,或者機械骨骼1上。優(yōu)選為固定在柔性體支撐架5上。固定部件可以包括氣缸,活動部件可以連接活塞。
柔體機械骨骼還包括一電子控制系統(tǒng),電子控制系統(tǒng)包括微型處理器系統(tǒng)7;微型處理器系統(tǒng)7連接一電動機驅(qū)動系統(tǒng),電動機驅(qū)動系統(tǒng)連接至少一電動機;至少一柔性體2直接或間接固定在電動機的動力輸出部件上。
通過電動機的動力輸出部件帶動柔性體2運動。可以實現(xiàn)對柔性體2的拉動,或者放松。進(jìn)而實現(xiàn)微型處理器系統(tǒng)7對機械骨骼1的運動控制。電動機可以為轉(zhuǎn)動電機或者直線電機。
電動機為轉(zhuǎn)動電機時,電動機的轉(zhuǎn)軸連接一用于纏繞柔性體2的繞線輪。柔性體2一端固定在繞線輪上。在繞線輪轉(zhuǎn)動時,柔性體2更多的纏繞在繞線輪上,或者在繞線輪上送出,實現(xiàn)對柔性體2的拉動,或者放松。電動機的轉(zhuǎn)軸通過一減速機構(gòu)連接繞線輪。以增強拉力。
參照圖4,電動機8的轉(zhuǎn)軸連接至少兩個用于纏繞柔性體2的繞線輪,一繞線輪83上繞制有機械骨骼1左側(cè)的柔性體,另一繞線輪85上繞制有機械骨骼1右側(cè)的柔性體;一繞線輪83與轉(zhuǎn)軸間設(shè)置有一離合器82;另一繞線輪85與轉(zhuǎn)軸間設(shè)置有另一離合器84;一離合器82與另一離合器84分別設(shè)有控制端,控制端連接微型處理器系統(tǒng)7的控制信號輸出端。進(jìn)而實現(xiàn)微型處理器系統(tǒng)7對兩個離合器的控制,進(jìn)而實現(xiàn)對機械骨骼1左右兩側(cè)的柔性體2的分別控制。
基于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點,上述設(shè)計的一個電動機同時驅(qū)動兩個繞線輪的結(jié)構(gòu),能夠滿足絕大部分動作需求。大多少情況下,一繞線輪83被電動機8拉緊,另一繞線輪85自由轉(zhuǎn)動,或者兩個繞線輪通向轉(zhuǎn)動?;静粫霈F(xiàn)兩個繞線輪分別主動向不同方向轉(zhuǎn)動的需求。因此本專利實現(xiàn)了一個電動機驅(qū)動機械骨骼1做出眾多復(fù)雜動作。
還設(shè)有用于限制繞線輪轉(zhuǎn)動的繞線輪鎖定系統(tǒng),繞線輪鎖定系統(tǒng)設(shè)有一控制信號輸入端,控制信號輸入端連接微型處理器系統(tǒng)7。微型處理器系統(tǒng)7控制繞線輪是否可以轉(zhuǎn)動,特別是控制繞線輪是否可以被動自由轉(zhuǎn)動。這一設(shè)計,可以實現(xiàn)兩個繞線輪上繞制的兩天柔性體2的長度差調(diào)整。
比如,一個柔性體2受到了外界拉力,但需要保持長度不變,另一柔性體則又需要調(diào)整長度。此時就可以將一個柔性體2所連接的繞線輪通過繞線輪鎖定系統(tǒng)鎖定,離合器松開脫離。電動機驅(qū)動另一繞線輪轉(zhuǎn)動,進(jìn)而實現(xiàn)對另一柔性體的調(diào)整。繞線輪鎖定系統(tǒng)優(yōu)選為電控鎖定系統(tǒng)。
繞線輪鎖定系統(tǒng)可以為,在一個繞線輪上設(shè)置至少一鎖孔,繞線輪設(shè)置在一支架上,在支架上設(shè)置有至少一與鎖孔匹配的鎖栓,鎖栓與一電動部件聯(lián)動,電動部件的控制信號端連接微型處理器系統(tǒng)7。進(jìn)而通過電動部件控制鎖栓是否插入鎖孔,進(jìn)而使繞線輪鎖定系統(tǒng)實現(xiàn)對是否鎖定,是否限制相對移動的功能。鎖栓可以是金屬桿,也可以是金屬凸起。繞線輪鎖定系統(tǒng)還可以采用剎車片機構(gòu)的鎖定系統(tǒng)。
電動部件,可以是一電磁鐵機構(gòu),電磁鐵機構(gòu)包括固定部件,和受控運動的活動部件,活動部件連接鎖栓。固定部件固定在支架上。
電動部件,可以是一電動機驅(qū)動機構(gòu),電動機驅(qū)動機構(gòu)包括固定部件,和受電動機驅(qū)動運動的活動部件,活動部件連接鎖栓。固定部件固定在支架上。
鎖定裝置61為受電信號控制的鎖定裝置61,設(shè)有控制信號輸入端,控制信號輸入端連接微型處理器系統(tǒng)7的信號輸出端。夾緊裝置62為受電信號控制的夾緊裝置62,設(shè)有控制信號輸入端,控制信號輸入端連接微型處理器系統(tǒng)7的信號輸出端。通過上述設(shè)計,實現(xiàn)微型處理器系統(tǒng)7對各個部件的分別控制。進(jìn)而實現(xiàn)對柔體機械骨骼的綜合控制。
位于上方的機械骨骼1,與位于下方的機械骨骼1之間設(shè)有角度傳感器63,角度傳感器63連接微型處理器系統(tǒng)7。
至少一端部的機械骨骼1上設(shè)置有陀螺儀65,陀螺儀65連接微型處理器系統(tǒng)7。柔體機械不同于其他機械,結(jié)構(gòu)相對簡單。試驗表明,確定了最端部的機械骨骼1的運動,以及下方各個機械骨骼1間的相對角度,基本可以確定整體的形狀、位置、運動趨勢等參數(shù)。通過陀螺儀65和角度傳感器63基本可以完全確定柔體機械骨骼的整體狀態(tài)。端部的機械骨骼1,可以是最上端的機械骨骼1,或者是最下端的機械骨骼1。
進(jìn)一步,上下兩端的機械骨骼1上,分別設(shè)有陀螺儀65,兩個陀螺儀65分別連接微型處理器系統(tǒng)7。對兩個端部進(jìn)行陀螺儀65監(jiān)測,可以更加精確的獲知系統(tǒng)狀態(tài)。微型處理器系統(tǒng)7還連接有攝像頭。用于采集視頻信息。攝像頭優(yōu)先設(shè)置在端部的機械骨骼1上。
微型處理器系統(tǒng)7還連接有衛(wèi)星定位模塊66。衛(wèi)星定位模塊可以是GPS定位模塊或者是北斗衛(wèi)星定位模塊。以實現(xiàn)地理位置定位,并允許根據(jù)自身的地理位置進(jìn)行活動。比如可以自行導(dǎo)航,移動至目標(biāo)位置。
微型處理器系統(tǒng)7還連接有無線遙控系統(tǒng)。以便于進(jìn)行無線遙控。無線遙控系統(tǒng),可以為基于手機網(wǎng)絡(luò)的遙控系統(tǒng)。比如可以是2G、3G、4G或者其他制式的手機網(wǎng)絡(luò)。以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離互動。
柔體機械骨骼還包括電源系統(tǒng)。電源系統(tǒng)可以為直流穩(wěn)壓電源。優(yōu)選為開關(guān)電源。電源系統(tǒng)還可以優(yōu)選為蓄電池系統(tǒng)。蓄電池系統(tǒng)包括至少兩節(jié)蓄電池,至少兩節(jié)蓄電池分別固定在不同的機械骨骼1上,兩節(jié)蓄電池連接微型處理器系統(tǒng)7。實現(xiàn)蓄電池跟隨系統(tǒng)移動。并且因為將至少連接蓄電池分別固定在不同的機械骨骼1上,保證了具有較多的電能供應(yīng),并且沒有因為設(shè)置蓄電池在造成系統(tǒng)臃腫。至少兩節(jié)蓄電池并聯(lián)。在一節(jié)蓄電池?fù)p壞后,其他蓄電池仍然可以保證系統(tǒng)工作。至少兩節(jié)蓄電池之間設(shè)有防逆充電路。避免蓄電池之間相互充電。進(jìn)而避免因某節(jié)蓄電池?fù)p壞,而造成其他蓄電池電能損失。防逆充電路,可以是設(shè)置在蓄電池一極上的二極管。
微型處理器系統(tǒng)7優(yōu)選為單片機系統(tǒng)或者ARM系統(tǒng)。優(yōu)選為ARM系統(tǒng)。
機械骨骼1上設(shè)置有微處理器系統(tǒng)6,微處理器系統(tǒng)6設(shè)置有一信號輸入端和至少一信號輸出端;信號輸入端連接微型處理器系統(tǒng)7的信號輸出端;信號輸出端連接鎖定裝置61、夾緊裝置62、鎖扣64中的至少一種。通過微處理器系統(tǒng)6,間接的將鎖定裝置61、夾緊裝置62、鎖扣64中的至少一種連接到微型處理器系統(tǒng)7。
優(yōu)選為,微處理器系統(tǒng)6設(shè)置兩個信號輸出端,兩個信號輸出端分別連接鎖定裝置61和夾緊裝置62。實現(xiàn)對鎖定裝置61、夾緊裝置62的全部控制。微處理器系統(tǒng)6優(yōu)選為單片機系統(tǒng)。
微型處理器系統(tǒng)7的一信號輸出端引出一條信號線,一條信號線連接至少三個微處理器系統(tǒng)6的信號輸入端;至少三個微處理器系統(tǒng)6分別設(shè)置在至少三個機械骨骼1上。這一設(shè)計,允許通過一條信號線控制眾多機械骨骼1的運動。
微型處理器系統(tǒng)7在通過信號線發(fā)送控制信號時,控制信號中包含有身份識別碼;微處理器系統(tǒng)6,對身份識別碼進(jìn)行識別,在判斷出包含有自身的身份識別碼時,接受控制信號的控制。在判斷出不包含自身的身份識別碼時,則不接受控制信號的控制。微型處理器系統(tǒng)7中,應(yīng)當(dāng)至少存儲有至少三種對應(yīng)于至少三個微處理器系統(tǒng)6的身份識別碼。以嵌入到控制信號中,實現(xiàn)具有針對性的控制。微型處理器系統(tǒng)7輸出的一組控制信號中,允許包含有至少兩個身份識別碼。以便于一次發(fā)生,控制至少兩個機械骨骼1的運動。
控制信號中包含有角度傳感器63的角度參數(shù),微處理器系統(tǒng)6檢測所連接的角度傳感器63的角度參數(shù),并與控制信號中的角度參數(shù)進(jìn)行對比,在角度參數(shù)一致后,控制機械骨骼1停止相對運動??刂茩C械骨骼1停止運動的方式,可以是通過鎖定裝置61進(jìn)行鎖定。
微型處理器系統(tǒng)7還設(shè)有一信號輸入端,信號輸入端連接有信號線,一條信號線連接至少三個微處理器系統(tǒng)6的信號輸出端;至少三個微處理器系統(tǒng)6分別設(shè)置在至少三個機械骨骼1上。這一條信號線用于,微型處理器系統(tǒng)7獲取來自微處理器系統(tǒng)6的信號反饋。角度傳感器63、陀螺儀65、攝像頭中至少一個連接微處理器系統(tǒng)6,進(jìn)而通過微處理器系統(tǒng)6連接微型處理器系統(tǒng)7。優(yōu)選為,最上方或最下方的機械骨骼1上固定的角度傳感器63、陀螺儀65和攝像頭全部分別連接微處理器系統(tǒng)6,并通過微處理器系統(tǒng)6連接微型處理器系統(tǒng)7。
兩條信號線可以合為一條,微型處理器系統(tǒng)7對同一條信號線9進(jìn)行分時復(fù)用。即,微型處理器系統(tǒng)7的信號輸入端連接的信號線和信號輸出端連接的信號線,可以為同一條。通過分時復(fù)用,實現(xiàn)信號的輸入和輸出。因為本發(fā)明是控制進(jìn)行機械運動,而非大數(shù)據(jù)運算,所以即使采用分時復(fù)用的方式,也能夠滿足數(shù)據(jù)處理需求。而且簡化了結(jié)構(gòu),降低了故障率。
微型處理器系統(tǒng)7獲取微處理器系統(tǒng)6的信號反饋時,首先微型處理器系統(tǒng)7通過信號輸出端發(fā)出包含有身份識別碼的詢問信號,微處理器系統(tǒng)6判斷是否包含自身的身份識別碼,包含時則進(jìn)行信號反饋。信號反饋中,包括角度傳感器63的角度參數(shù)。
微型處理器系統(tǒng)7發(fā)出包含有身份識別碼的詢問信號,但是符合身份識別碼的微處理器系統(tǒng)6,沒有做出信號反饋,則微型處理器系統(tǒng)7視為對應(yīng)于身份識別碼的微處理器系統(tǒng)6故障,并存儲故障信息。以修正以后的動作程序。
修正的方式為:
微型處理器系統(tǒng)7,發(fā)現(xiàn)沒有做出信號反饋的微處理器系統(tǒng)6時,視為所在的機械骨骼1為故障機械骨骼1,向故障機械骨骼1下方的機械骨骼1上的微處理器系統(tǒng)6發(fā)出夾緊裝置62夾緊的控制信號。
控制信號可以通過包含需要控制的微處理器系統(tǒng)6的身份識別碼實現(xiàn)精確控制。通過響應(yīng)控制信號,以夾緊柔性體2,使系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行精確的可控動作。
更進(jìn)一步:沒有做出信號反饋的微處理器系統(tǒng)6,包括位于最上端的機械骨骼1上的微處理器系統(tǒng)6時,則發(fā)出夾緊裝置62夾緊的控制信號;控制信號的控制對象為,仍然做出信號反饋的,距離最上端的機械骨骼1最近的機械骨骼1。
控制信號可以通過包含需要控制的微處理器系統(tǒng)6的身份識別碼實現(xiàn)精確控制。通過響應(yīng)控制信號,以夾緊柔性體2,使系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行可控動作。而且這種情況,基本可以視為上部的部分機械骨骼1因為外力已經(jīng)喪失脫落。如果不使有效的機械骨骼1夾緊柔性體2,柔性體2將喪失對整個設(shè)備的拉動力,致使整個系統(tǒng)癱瘓。進(jìn)而實現(xiàn),即使部分機械骨骼1因為某種原因,造成脫落,仍然可以繼續(xù)工作。
信號線一處固定在上方的機械骨骼1上,信號線的另一處固定在相鄰的下方的機械骨骼1上,兩個固定處直接的信號線的長度,大于相鄰的兩個機械骨骼1在最大轉(zhuǎn)動角度時,所需的信號線長度。這一設(shè)計,雖然在整個信號線的用量上,有所增加,但是可以避免轉(zhuǎn)動時拉斷信號線,又可以避免信號線因得不到固定,在很大的范圍內(nèi)往復(fù)運動,造成損壞。而且避免了信號線在快速移動時被一次性扯斷的問題。
電源系統(tǒng)設(shè)有兩根電源線,一根電源線為正極,另一根電源線為負(fù)極;兩根電源線依次穿過至少三根機械骨骼1,至少三根機械骨骼1上的至少三個微處理器系統(tǒng)6,分別連接到兩個電源線上。
電源線一處固定在上方的機械骨骼1上,電源線的另一處固定在相鄰的下方的機械骨骼1上,兩個固定處直接的電源線的長度,大于相鄰的兩個機械骨骼1在最大轉(zhuǎn)動角度時,所需的電源線長度。這一設(shè)計,雖然在整個電源線的用量上,有所增加,但是可以避免轉(zhuǎn)動時拉斷電源線,又可以避免電源線因得不到固定,在很大的范圍內(nèi)往復(fù)運動,造成損壞。而且避免了電源線在快速移動時被一次性扯斷的問題。
固定在機械骨骼1上的蓄電池,并聯(lián)在兩根電源線上。實現(xiàn)供電。蓄電池還連接有一充電電路,充電電路連接在一電源線與蓄電池的電極之間,繞過防逆充電路。進(jìn)而實現(xiàn)通過電源線充電。充電電路可以是一輸入電壓超過閾值后導(dǎo)通的電路。并聯(lián)的蓄電池電壓在閾值以下,因此不導(dǎo)通,不造成逆充。而充電時,則可以通過輸入超過閾值的電壓實現(xiàn)充電。
本發(fā)明中,采用了極少的電線。甚至僅僅通過三根電線,便實現(xiàn)了對具有眾多機械骨骼1的整個柔體機械骨骼的控制,大大降低了布線的復(fù)雜性。是以往的設(shè)計中所沒有見到的。對機器人設(shè)計,具有重大意義。
本發(fā)明,允許通過很少的電動機,甚至僅僅通過一個電動機,便實現(xiàn)了對眾多機械骨骼1的整個柔體機械骨骼的復(fù)雜驅(qū)動。是以往的設(shè)計中沒有見到的。對機器人設(shè)計,具有重大意義。
本發(fā)明,允許大尺度的改變自身的粗細(xì)以及長度。是以往的設(shè)計中沒有見到的。對機器人設(shè)計,具有重大意義。
本發(fā)明,允許部分機械骨骼1喪失后,仍然自行調(diào)整和修復(fù),使系統(tǒng)繼續(xù)正常工作。是以往的設(shè)計中沒有見到的。對機器人設(shè)計,具有重大意義。
本發(fā)明,將蓄電池逐個固定在不同機械骨骼1上,既保證了供電量,又避免了體積臃腫。即使部分機械骨骼1喪失,造成部分蓄電池遺失,但仍然能夠正常工作。并具備防逆充和統(tǒng)一充電功能。具有強大的環(huán)境適應(yīng)性和簡潔性。是以往的設(shè)計中沒有見到的。對機器人設(shè)計,具有重大意義。
采用柔體機械骨骼作為手臂的機器人,包括軀干和連接在軀干上的手臂,手臂采用柔體機械骨骼,柔體機械骨骼包括自上而下依次通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3連接的至少三個機械骨骼1;還包括至少一條柔性體2;柔性體2與上方的機械骨骼1固定連接;至少上方機械骨骼1和其下方連接的機械骨骼1的轉(zhuǎn)動方式均包含左右轉(zhuǎn)動;下方的至少兩個機械骨骼1,設(shè)有與柔性體2滑動連接的開口4,柔性體2被開口4限制在開口4內(nèi)滑動;機械骨骼1上的開口4,設(shè)置在機械骨骼1的左右兩側(cè)的至少一側(cè);下方的至少兩個機械骨骼1分別設(shè)有,設(shè)置在同側(cè)的開口4,并使柔性體2穿過同側(cè)的兩個開口4;下方的機械骨骼1連接到軀干。
從而使機器人具有柔性的手臂。保證了手臂靈活度。可以適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境和復(fù)雜的工作。軀干通過一上下活動的關(guān)節(jié)連接下方的機械骨骼1。以實現(xiàn)上下手臂的運動。
柔體機械骨骼還包括一滾軸,滾軸設(shè)置在軀干內(nèi),至少三個機械骨骼1上下依次連接后,一端固定在滾軸上,滾軸的軸向為前后方向。柔性體支撐架5折疊后,機械骨骼1圍繞轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3轉(zhuǎn)動,纏繞在滾軸上。使機器人的手臂,可以縮進(jìn)到軀干內(nèi)。實現(xiàn)機器人的變形。適應(yīng)于不同環(huán)境。
采用柔體機械骨骼作為腿部的機器人,包括軀干和連接在軀干上的腿部,腿部采用柔體機械骨骼,柔體機械骨骼包括自上而下依次通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3連接的至少三個機械骨骼1;還包括至少一條柔性體2;柔性體2與下方的機械骨骼1固定連接;至少下方機械骨骼1和其上方連接的機械骨骼1的轉(zhuǎn)動方式均包含左右轉(zhuǎn)動;上方的至少兩個機械骨骼1,設(shè)有與柔性體2滑動連接的開口4,柔性體2被開口4限制在開口4內(nèi)滑動;機械骨骼1上的開口4,設(shè)置在機械骨骼1的左右兩側(cè)的至少一側(cè);上方的至少兩個機械骨骼1分別設(shè)有,設(shè)置在同側(cè)的開口4,并使柔性體2穿過同側(cè)的兩個開口4;上方的機械骨骼1連接到軀干。
從而使機器人具有柔性的腿部。保證了腿部靈活度。可以適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境和復(fù)雜的工作。專利中采用柔體機械骨骼作為腿部的機器人的視角為,側(cè)向站立。若正向站立的視角,左右方向,隨之轉(zhuǎn)化為前后方向。因此本專利中的腿部,可以實現(xiàn)機器人的前后走動。
因為腿部與軀干的連接方式,柔體機械骨骼作為腿部的機器人,與專利前部,對柔體機械骨骼的上下關(guān)系進(jìn)行了對調(diào)。軀干通過一前后活動的關(guān)節(jié)連接下方的機械骨骼1。以實現(xiàn)上下手臂的運動。
柔體機械骨骼還包括一滾軸,滾軸設(shè)置在軀干內(nèi),至少三個機械骨骼1上下依次連接后,一端固定在滾軸上,滾軸的軸向為前后方向。柔性體支撐架5折疊后,機械骨骼1圍繞轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3轉(zhuǎn)動,纏繞在滾軸上。使機器人的腿部,可以縮進(jìn)到軀干內(nèi),實現(xiàn)高度改變。實現(xiàn)機器人的變形。適應(yīng)于不同環(huán)境。
采用柔體機械骨骼的蛇形機器人,包括骨架,骨架采用柔體機械骨骼,柔體機械骨骼包括自上而下依次通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3連接的至少三個機械骨骼1;還包括至少一條柔性體2;柔性體2與上方的機械骨骼1固定連接;至少上方機械骨骼1和其下方連接的機械骨骼1的轉(zhuǎn)動方式均包含左右轉(zhuǎn)動;下方的至少兩個機械骨骼1,設(shè)有與柔性體2滑動連接的開口4,柔性體2被開口4限制在開口4內(nèi)滑動;機械骨骼1上的開口4,設(shè)置在機械骨骼1的左右兩側(cè)的至少一側(cè);下方的至少兩個機械骨骼1分別設(shè)有,設(shè)置在同側(cè)的開口4,并使柔性體2穿過同側(cè)的兩個開口4。
通過上述設(shè)計,可以實現(xiàn)蛇形機器人的彎曲運動。蛇形機器人前后一側(cè)中的至少一側(cè),排布有同向傾斜的凸起。形成凸起陣列。使不同方向的摩擦力不同。進(jìn)而在蛇形機器人進(jìn)行彎曲和伸直時,產(chǎn)生不同的摩擦力,進(jìn)而通過彎曲和伸直動作完成移動。凸起可以是鱗片,還可以是金屬刺。蛇形機器人骨架外包有防水材料,凸起設(shè)置在防水材料外。
采用柔體機械骨骼的魚形機器人,包括骨架,骨架采用柔體機械骨骼,柔體機械骨骼包括自上而下依次通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)3連接的至少三個機械骨骼1;還包括至少一條柔性體2;柔性體2與上方的機械骨骼1固定連接;至少上方機械骨骼1和其下方連接的機械骨骼1的轉(zhuǎn)動方式均包含左右轉(zhuǎn)動;下方的至少兩個機械骨骼1,設(shè)有與柔性體2滑動連接的開口4,柔性體2被開口4限制在開口4內(nèi)滑動;機械骨骼1上的開口4,設(shè)置在機械骨骼1的左右兩側(cè)的至少一側(cè);下方的至少兩個機械骨骼1分別設(shè)有,設(shè)置在同側(cè)的開口4,并使柔性體2穿過同側(cè)的兩個開口4。通過上述設(shè)計,可以實現(xiàn)魚形機器人的彎曲運動。
魚形機器人骨架外包有防水材料,魚形機器人的體型為扁平狀,左右兩側(cè)間的寬度,小于前后兩側(cè)間的寬度的二分之一。以實現(xiàn)在彎曲和伸直的過程中,對水實現(xiàn)推力,進(jìn)而前行或者后退。因為本發(fā)明中電動機很少,甚至只有一個,所以水下噪音極小。在水下行進(jìn)中,很難被探測到。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解,本發(fā)明不受上述實施例的限制,上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理,在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下,本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn),這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。