一種具有彈性支撐驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的爬行機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有彈性支撐驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的爬行機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]在生活中人們可能需要對一些比較狹窄、崎嶇的孔洞環(huán)境進(jìn)行探尋，如建筑物坍塌后的廢墟孔洞、尺寸較小的管道等。在這些人類難以進(jìn)入的環(huán)境下，經(jīng)常需要使用爬行機(jī)器人進(jìn)行工作。爬行機(jī)器人能夠代替工作人員進(jìn)入環(huán)境危險(xiǎn)且復(fù)雜的廢墟現(xiàn)場或者管道環(huán)境，執(zhí)彳丁搜索和探測等任務(wù)，爬彳丁機(jī)器人能有效提尚探測效率。
[0003]現(xiàn)有的爬行機(jī)器人主要有足式、輪式和履帶式三種。足式爬行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式類似于生物，能夠較好的在不平坦的路面上移動(dòng)，由于它是多點(diǎn)支撐的結(jié)構(gòu)，決定了它有相對良好的穩(wěn)定性，但其移動(dòng)速度略顯不足。輪式爬行機(jī)器人是由輪子支撐其機(jī)體機(jī)構(gòu)，由電機(jī)扭矩和驅(qū)動(dòng)輪的設(shè)計(jì)決定其運(yùn)動(dòng)的快慢和越障能力。輪式爬行機(jī)器人在相對平坦的路面上具有良好的移動(dòng)速度和穩(wěn)定性，但是在環(huán)境比較復(fù)雜的廢墟中，輪式爬行機(jī)器人的移動(dòng)就會(huì)收到嚴(yán)重的影響。履帶式爬行機(jī)器人相對來說能夠適應(yīng)較復(fù)雜的地形，但由于履帶式機(jī)器人與地面的摩擦力比較大，容易造成履帶的磨損，在路面上行駛的速率較低，功率消耗也比較大。同時(shí)，輪式和履帶式的爬行機(jī)器人在崎嶇的地形上很有可能會(huì)發(fā)生側(cè)翻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決現(xiàn)有技術(shù)的爬行機(jī)器人應(yīng)用受限制、不能適用多種復(fù)雜情況的技術(shù)問題，提出一種具有彈性支撐驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的爬行機(jī)器人，該爬行機(jī)器人結(jié)構(gòu)合理、使用方便、適應(yīng)能力強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣、穩(wěn)定性好。
[0005]本發(fā)明提供了一種具有彈性支撐驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的爬行機(jī)器人，包括:機(jī)器人本體、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制器；
[0006]所述機(jī)器人本體包括頭部、身部和尾部，頭部與身部之間通過第一支臂(6)連接，身部與尾部之間通過第二支臂(14)連接；
[0007]所述頭部靠近身部的一端設(shè)置有頭部支撐板(5)，頭部在軸向套設(shè)頭部的支撐腿組，所述支撐腿組包括夾板(3)以及被夾板(3)夾持的多個(gè)彈性鋼片(4)或彈性鋼絲束；
[0008]所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)置在身部內(nèi)，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括第一電機(jī)(9)、第二電機(jī)(10)、第一傘齒輪(7)、第二傘齒輪(13)、第三傘齒輪(19)、第四傘齒輪(30)、身部固定環(huán)(20)和支撐軸(27);第一電機(jī)(9)的輸出軸上套設(shè)第一傘齒輪(7)，第一傘齒輪(7)與第二傘齒輪(13)嚙合，第二傘齒輪(13)與第一支臂(6)聯(lián)接；第一支臂(6)與頭部支撐板(5)固定連接；所述第二電機(jī)(10)的輸出軸上套設(shè)第三傘齒輪(19)，第三傘齒輪(19)與第四傘齒輪(30)嚙合，支撐軸(27)上套設(shè)所述第四傘齒輪(30)并與第二支臂(14)聯(lián)接；第二支臂
(14)與尾部固定連接；身部在軸向套設(shè)身部固定環(huán)(20)，身部固定環(huán)(20)上設(shè)置身部的支撐腿組；
[0009]所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在尾部內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第三電機(jī)(26)、螺桿(16)、滑塊(17)和尾部固定環(huán)(18);所述第三電機(jī)(26)設(shè)置于螺桿(16)內(nèi)部并與螺桿(16)固定；螺桿(16)上套設(shè)尾部固定環(huán)(18)，螺桿(16)和尾部固定環(huán)(18)之間設(shè)置滑塊(17)，滑塊(17)的一端滑動(dòng)配合設(shè)置在螺桿(16)表面的雙螺旋槽(23)中，滑塊(17)的另一端固定設(shè)置在尾部固定環(huán)(18)中，尾部固定環(huán)(18)上設(shè)置尾部的支撐腿組；
[0010]所述控制器設(shè)置在機(jī)器人本體的頭部，所述控制器分別與第一電機(jī)(9)、第二電機(jī)
[10]和第三電機(jī)(26)電連接。
[0011]進(jìn)一步的，所述具有彈性支撐驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的爬行機(jī)器人，還包括:設(shè)置在頭部的檢測機(jī)構(gòu)；
[0012]所述檢測機(jī)構(gòu)包括熱釋電傳感器、二氧化碳傳感器、慣性傳感器、攝像頭(28)和照明機(jī)構(gòu)之一或任意組合，所述熱釋電傳感器、所述二氧化碳傳感器、所述慣性傳感器、所述攝像頭(28)和所述照明機(jī)構(gòu)分別與控制器電連接。
[0013]進(jìn)一步的，所述夾板(3)包括多個(gè)緊貼的環(huán)形板(37)，每兩個(gè)環(huán)形板(37)之間夾持彈性鋼片(4)或彈性鋼絲束。
[0014]進(jìn)一步的，每兩個(gè)環(huán)形板(37)之間夾持彈性鋼片(4)或彈性鋼絲束在圓周方向上均勻分布。
[0015]進(jìn)一步的，所述尾部靠近第二支臂(14)的一端設(shè)置支撐盤(22)，所述尾部遠(yuǎn)離第二支臂(14)的一端設(shè)置支撐套(21)，支撐套(21)上設(shè)置尾部罩蓋(33)，支撐盤(22)與第二支臂(14)固定連接，支撐盤(22)和支撐套(21)之間均勻分布多根支撐桿(15)。
[0016]進(jìn)一步的，所述第一電機(jī)(9)、第二電機(jī)(10)和第三電機(jī)(26)為直流電動(dòng)機(jī)。
[0017]進(jìn)一步的，所述控制器通過通訊接口與外部的控制計(jì)算機(jī)電連接。
[0018]本發(fā)明提供的一種具有彈性支撐驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的爬行機(jī)器人，包括機(jī)器人本體、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制器，可以實(shí)現(xiàn)爬行機(jī)器人的行走及轉(zhuǎn)向，并配合彈性鋼片的彈性，可以較好的適應(yīng)廢墟中較為復(fù)雜的地形。機(jī)器人本體部分采用特殊金屬材料制成，質(zhì)量較小卻堅(jiān)固耐用。檢測機(jī)構(gòu)帶有多種傳感器，可以對人體信息進(jìn)行檢測同時(shí)對二氧化碳濃度等環(huán)境信息進(jìn)行檢測，能夠在人不易進(jìn)入的場所很好的完成檢測、搜救的任務(wù)。本發(fā)明的爬行機(jī)器人能夠在廢墟孔洞及管道等環(huán)境中良好的運(yùn)行，不易發(fā)生滑動(dòng)和側(cè)翻，第三電機(jī)設(shè)置于螺桿內(nèi)部，縮小了機(jī)器人軸向尺寸，通過遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)靈活的運(yùn)動(dòng)，可完成對廢墟或管道等環(huán)境完成搜救或檢測等功能。
【附圖說明】
[0019]圖1是具有彈性支撐驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的爬行機(jī)器人的立體圖；
[0020]圖2是具有彈性支撐驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的爬行機(jī)器人的主體圖；
[0021]圖3是圖1的具有彈性支撐驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的爬行機(jī)器人放置在管道中的剖面圖；
[0022]圖4a_b是環(huán)形板的固定示意圖；
[0023]圖5是螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6是滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7是傘齒輪對的示意圖。
[0026]附圖中各附圖標(biāo)記指代的技術(shù)特征:
[0027]1、頭部筒殼；2、頭部罩蓋；3、夾板；4、彈性鋼片；5、頭部支撐板；6、第一支臂；7、第一傘齒輪；8、身部筒殼；9、第一電機(jī)；10、第二電機(jī)；11、身部第一罩蓋；12、身部第二罩蓋；13、第二傘齒輪；14、第二支臂；15、支撐桿；16、螺桿；17、滑塊；18、尾部固定環(huán)；19、第三傘齒輪；20、身部固定環(huán)；21、支撐套；22、支撐盤；23、雙螺旋槽；24、第三電機(jī)固定銷；25、第三電機(jī)輸出軸；26、第三電機(jī)；27、支撐軸；28、攝像頭；29、菲涅爾透鏡；30、第四傘齒輪；31、第三電機(jī)固定螺栓；32、支撐桿固定螺帽；33、尾部罩蓋；34、尾部罩蓋固定螺栓；35、滑動(dòng)體；36、突出體；37、環(huán)形板。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部內(nèi)容。
[0029]圖1是具有彈性支撐驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的爬行機(jī)器人的立體圖。圖2是具有彈性支撐驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的爬行機(jī)器人的主體圖。圖3是圖1的具有彈性支撐驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的爬行機(jī)器人放置在管道中的剖面圖。如圖1、2和3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的具有彈性支撐驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的爬行機(jī)器人，包括:機(jī)器人本體、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)和控制器，所述機(jī)器人本體包括頭部、身部和尾部，頭部與身部之間通過第一支臂6連接，身部與尾部之間通過第二支臂14連接。
[0030]所述頭部靠近身部的一端設(shè)置有頭部支撐板5，頭部在軸向套設(shè)頭部的支撐腿組，所述支撐腿組包括夾板3以及被夾板3夾持的多個(gè)彈性鋼片4。本發(fā)明的頭部還包括:頭部筒殼1和頭部罩蓋2，頭部的支撐腿組設(shè)置在頭部支撐板5和頭部罩蓋2之間。
[0031]所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)置在身部內(nèi)，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括第一電機(jī)9、第二電機(jī)10、第一傘齒輪7、第二傘齒輪13、第三傘齒輪19、第四傘齒輪30、身部固定環(huán)20和支撐軸27 ;第一電機(jī)9的輸出軸上套設(shè)第一傘齒輪7，第一傘齒輪7與第二傘齒輪13嚙合，第二傘齒輪13與第一支臂6聯(lián)接；第一支臂6與頭部支撐板5固定連接；所述第二電機(jī)10的輸出軸上套設(shè)第三傘齒輪19，第三傘齒輪19與第四傘齒輪30嚙合，支撐軸27上套設(shè)所述第四傘齒輪30并與第二支臂14聯(lián)接；第二支臂14與尾部固定連接；身部在軸向套設(shè)身部固定環(huán)20，身部固定環(huán)20上設(shè)置身部的支撐腿組。具體的，第二傘齒輪13通過軸與第一支臂6聯(lián)接。身部的支撐腿組可以設(shè)置在身部的中間位置，可以較好的平衡機(jī)器人身體。
[0032]其中，第一傘齒輪7和第二傘齒輪13形成傘齒輪對，第三傘齒輪19和第四傘齒輪30形成傘齒輪對。圖7是傘齒輪對的示意圖。第一傘齒輪7和第二傘齒輪13，以及第三傘齒輪19和第四傘齒輪30之間的嚙合關(guān)系參照圖7。具體的，第一電機(jī)9和第二電機(jī)10不設(shè)輸出軸的一端分別固定在身部筒殼8上。第一電機(jī)9輸出軸穿過身部第一罩蓋11并通過軸套連接在第一傘齒輪7上，第二電機(jī)10輸出軸穿過身部第二罩蓋12并通過軸套連接在第三傘齒輪19上。第四傘齒輪30通過軸套連接在支撐軸27上。第一電機(jī)9設(shè)置在第二電機(jī)10的上方，將第一電機(jī)9和第二電機(jī)10上下設(shè)置可以減少機(jī)器人的長度。第一電機(jī)9輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第一傘齒輪7和第二傘齒輪13嚙合聯(lián)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)機(jī)器人主體左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)。第二電機(jī)10輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第三傘齒輪19和第四傘齒輪30嚙合聯(lián)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)機(jī)器人主體抬頭或低頭。
[0033]所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在尾部內(nèi)，為爬行機(jī)器人的前進(jìn)后退提供驅(qū)動(dòng)力，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第三電機(jī)26、螺桿16、滑塊17和尾部固定環(huán)18 ;所述第三電機(jī)26設(shè)置于螺桿16內(nèi)部并與螺桿16固定；螺桿16上套設(shè)尾部固定環(huán)18，螺桿16和尾部固定環(huán)18之間設(shè)置滑塊17，滑塊17的一端滑動(dòng)配合設(shè)置在螺桿16表面的雙螺旋槽23中，滑塊17的另一端固定設(shè)置在尾部固定環(huán)18中，尾部固定環(huán)18上設(shè)置尾部的支撐腿組。具體的，參照圖6，滑塊17具有與雙螺旋槽23配合的滑動(dòng)體35和設(shè)置在滑動(dòng)體35上的突出體36，滑動(dòng)體35設(shè)置于雙螺旋槽23中，滑動(dòng)體35可以為菱形塊，所述突出體36固定設(shè)置在尾部固定環(huán)18中。另夕卜，所述尾部靠近第二支臂14的一端設(shè)置支撐盤22，所述尾部遠(yuǎn)離第二支臂14的一端設(shè)置支撐套21，支撐套21上設(shè)置尾部罩蓋33，支撐盤22與第二支臂14固定連接，支撐盤22和支撐套21之間均勻分布多根支撐桿15。支撐桿15通過