復(fù)合式爬梯機(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，具體地說是爬梯機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人是集機(jī)械、電子、計算機(jī)、傳感器、控制技術(shù)等多門學(xué)科為一體的綜合技術(shù)，反映了一個國家的智能化和自動化的研宄水平，同時也是一個國家高科技技術(shù)的綜合表現(xiàn)。爬梯機(jī)器人是眾多機(jī)器人中的一種，其爬行機(jī)構(gòu)一般包括可上下運動的活動臂和能使機(jī)器人掛在梯子上的吊掛部分，以實現(xiàn)攀爬功能。爬梯機(jī)構(gòu)根據(jù)工作原理一般可分為履帶式、輪組式、步行式三種，爬梯機(jī)構(gòu)的發(fā)展與進(jìn)步大大提高了機(jī)器人的應(yīng)用范圍，可以在具有樓梯地形的條件下進(jìn)行探險、勘察。
[0003]不同運動形式的爬梯機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點各不相同，步行式爬梯機(jī)構(gòu)的優(yōu)點是運行平穩(wěn)，場地適應(yīng)性好；缺點是控制復(fù)雜，可操作性差。履帶式爬梯機(jī)構(gòu)的優(yōu)點是傳動效率高，場地適應(yīng)性好；缺點是質(zhì)量比較大，轉(zhuǎn)向困難。輪組式爬梯機(jī)構(gòu)的優(yōu)點是移動的范圍大，運動靈活；缺點是穩(wěn)定性差，且重心起伏波動大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供解決以往爬梯機(jī)構(gòu)爬梯速度慢、穩(wěn)定性差、傳動效率不高等問題的復(fù)合式爬梯機(jī)器人。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明復(fù)合式爬梯機(jī)器人，其特征是:包括機(jī)架、電機(jī)、主動軸、從動軸、大移動塊、小移動塊，機(jī)架包括上層滑道、下層第一橫梁、下層第二橫梁，下層第一橫梁和下層第二橫梁的兩端分別通過第一機(jī)架連接塊和第二機(jī)架連接塊相連，第一機(jī)架連接塊上固定有第一支撐塊和第二支撐塊，第一支撐塊和第二支撐塊上固定第一滑道固定板，第二機(jī)架連接塊上固定有第三支撐塊和第四支撐塊，第三支撐塊和第四支撐塊上固定第二滑道固定板，第一滑道固定板和第二滑道固定板之間固定有滑道，電機(jī)安裝在第二機(jī)架連接塊上，電機(jī)的輸出軸為主動軸，主動軸上套有第一同步帶輪，第一支撐塊和第二支撐塊之間安裝從動軸，從動軸上套有第二同步帶輪，第一同步帶輪和第二同步帶輪上纏繞同步帶，同步帶位于第一同步帶輪上方的位置上固定安裝有大移動塊，大移動塊上方固定滑塊，滑塊位于滑道下方并與滑道配合，同步帶位于第一同步帶下方的位置上固定安裝小移動塊，大移動塊的兩端分別固定第一爪子連接塊和第二爪子連接塊，小移動塊的兩端分別固定第三爪子連接塊和第四爪子連接塊，第一爪子通過第一旋轉(zhuǎn)軸安裝在第一爪子連接塊上，第一爪子下端與第一爪子連接塊上端之間安裝實現(xiàn)第一爪子復(fù)位的第一皮筋，第二爪子連接塊、第三爪子連接塊、第四爪子連接塊上分別安裝第二爪子、第三爪子、第四爪子，第二爪子、第三爪子、第四爪子的安裝方式與第一爪子相同。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]1、第一爪子前端高出機(jī)架底部平面部分的長度為第一爪子整體長度的三分之二，第二爪子、第三爪子、第四爪子的結(jié)構(gòu)與第一爪子相同。
[0009]2、第一爪子連接塊上安裝第一爪子的部分為實現(xiàn)90度轉(zhuǎn)動限位的圓弧限位結(jié)構(gòu)，該圓弧限位結(jié)構(gòu)的形狀為扣除四分之一的圓，第二爪子連接塊、第三爪子連接塊、第四爪子連接塊的結(jié)構(gòu)與第一爪子連接塊相同。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
[0011]1、本發(fā)明突破了傳統(tǒng)爬梯的三種方式:履帶式、輪組式、步行式，采用了傳動方式復(fù)合的方法，更高效的完成了機(jī)器人的爬梯動作。
[0012]2、本發(fā)明在爬梯的速度上更加的快，能充分利用電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在實驗當(dāng)中用時6.5s完成了 6個梁、間距為250mm的梯子的攀爬。
[0013]3、本發(fā)明運動更加的平穩(wěn)。本機(jī)構(gòu)利用了同步帶輪和同步齒形帶的傳動方式，因為具有固定的傳動比，從而提高了運動傳遞的平穩(wěn)性，同時加入滑塊、滑道作為移動導(dǎo)向，使機(jī)構(gòu)整體的剛性得到了提高，從而大大提高了爬梯的平穩(wěn)性。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖a ；
[0015]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖b ；
[0016]圖3是本發(fā)明的主視圖；
[0017]圖4是本發(fā)明爪子連接塊的機(jī)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5是本發(fā)明爪子整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖6是本發(fā)明的實驗裝置平臺。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0021]結(jié)合圖1?6，整個爬梯機(jī)構(gòu)的動力源是電機(jī)4，電機(jī)4與電機(jī)座6通過螺栓連接固定在機(jī)架I上，主動軸9和同步帶輪5也用這種方式固定，同步帶輪5與同步齒形帶15嚙合緊湊，同時帶動從動軸10轉(zhuǎn)動，從而將電機(jī)4的動力傳遞到了同步齒形帶15上。大移動塊11和小移動塊12分布在同步齒形帶15的兩側(cè)，同時與滑塊8通過連接板連接到滑道7和同步齒形帶15上，從而將同步齒形帶15的運動轉(zhuǎn)變?yōu)榇笮∫苿訅K11、12的直線運動。爪子的整體結(jié)構(gòu)是由爪子2、爪子連接塊14、皮筋3三部分組成，爪子2通過連接塊14固定在移動塊11、12上，跟隨移動塊11、12 —起移動，而皮筋3的作用是提供一個彈性力，使爪子2與運動方向垂直，當(dāng)爪子2遇到障礙物的時候，皮筋3拉伸，爪子2轉(zhuǎn)動90度，越過障礙物；當(dāng)越過障礙物的時候，皮筋3收縮，利用其存儲的彈性力將爪子2拉回來。
[0022]本發(fā)明的爬梯工作過程如下:以攀爬圓管型的梯子為例。將小移動塊12上的爪子2放在梯子的底端圓管上，啟動電機(jī)4，電機(jī)軸轉(zhuǎn)動帶動主動軸9轉(zhuǎn)動，通過同步帶輪5、同步齒形帶15、從動軸10的傳動，將動力傳遞給大移動塊11，從而帶動大移動塊11上的爪子2向上運動，運動到上一級的圓管后，爪子2就會轉(zhuǎn)動90度，越過管子，之后通過皮筋3的彈性力將爪子2的狀態(tài)恢復(fù)到初始位置即爪子2搭在圓管上。以后的動作和上述的工作過程一樣了，通過調(diào)節(jié)電動機(jī)4的正反轉(zhuǎn)，大、小移動塊11、12上下往復(fù)的運動，表現(xiàn)為爪子2的上下運動，從而完成梯子的攀爬。
[0023]復(fù)合爬梯機(jī)器人由機(jī)架、電機(jī)、滑塊、滑道、轉(zhuǎn)動軸、同步帶輪、帶輪座、同步齒形帶、大小移動塊、爪子、爪子連接塊、皮筋組成。機(jī)架是主要的支撐部分，電機(jī)是動力源，帶輪固定在帶輪座上，從而與機(jī)架連接固定，爪子安裝到爪子的連接塊上完成90度轉(zhuǎn)動限位，構(gòu)成爪子的整體結(jié)構(gòu)，同時通過螺栓與滑塊、移動塊連接，整個裝置就可以在滑道上完成平移運動，通過電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為大小移動塊的上下滑動，爪子與梯子圓管相接觸，產(chǎn)生一個反作用力，從而帶動整個爬梯機(jī)構(gòu)完成梯子的攀爬。
[0024]爪子的整體結(jié)構(gòu)是由爪子、爪子連接塊、皮筋組成的。爪子連接塊上設(shè)計有90度的限位，并且與皮筋相連，儲存了一定的彈性力。
[0025]爪子前端高出機(jī)架底部平面部分的長度為爪子整體長度的三分之二。
[0026]爪子90度轉(zhuǎn)動限位是通過設(shè)計的機(jī)構(gòu)機(jī)械限位完成的，爪子連接塊與爪子連接部分的圓弧扣除四分之一。
[0027]機(jī)架由兩根橫截面積為20mmX20mm的方形鋁管組成，由機(jī)架連接片通過螺栓連接的方式固定。
[0028]同步帶輪通過螺栓與帶輪座剛性連接，并固定在機(jī)架上。
【主權(quán)項】
1.復(fù)合式爬梯機(jī)器人，其特征是:包括機(jī)架、電機(jī)、主動軸、從動軸、大移動塊、小移動塊，機(jī)架包括上層滑道、下層第一橫梁、下層第二橫梁，下層第一橫梁和下層第二橫梁的兩端分別通過第一機(jī)架連接塊和第二機(jī)架連接塊相連，第一機(jī)架連接塊上固定有第一支撐塊和第二支撐塊，第一支撐塊和第二支撐塊上固定第一滑道固定板，第二機(jī)架連接塊上固定有第三支撐塊和第四支撐塊，第三支撐塊和第四支撐塊上固定第二滑道固定板，第一滑道固定板和第二滑道固定板之間固定有滑道，電機(jī)安裝在第二機(jī)架連接塊上，電機(jī)的輸出軸為主動軸，主動軸上套有第一同步帶輪，第一支撐塊和第二支撐塊之間安裝從動軸，從動軸上套有第二同步帶輪，第一同步帶輪和第二同步帶輪上纏繞同步帶，同步帶位于第一同步帶輪上方的位置上固定安裝有大移動塊，大移動塊上方固定滑塊，滑塊位于滑道下方并與滑道配合，同步帶位于第一同步帶下方的位置上固定安裝小移動塊，大移動塊的兩端分別固定第一爪子連接塊和第二爪子連接塊，小移動塊的兩端分別固定第三爪子連接塊和第四爪子連接塊，第一爪子通過第一旋轉(zhuǎn)軸安裝在第一爪子連接塊上，第一爪子下端與第一爪子連接塊上端之間安裝實現(xiàn)第一爪子復(fù)位的第一皮筋，第二爪子連接塊、第三爪子連接塊、第四爪子連接塊上分別安裝第二爪子、第三爪子、第四爪子，第二爪子、第三爪子、第四爪子的安裝方式與第一爪子相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式爬梯機(jī)器人，其特征是:第一爪子前端高出機(jī)架底部平面部分的長度為第一爪子整體長度的三分之二，第二爪子、第三爪子、第四爪子的結(jié)構(gòu)與第一爪子相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合式爬梯機(jī)器人，其特征是:第一爪子連接塊上安裝第一爪子的部分為實現(xiàn)90度轉(zhuǎn)動限位的圓弧限位結(jié)構(gòu)，該圓弧限位結(jié)構(gòu)的形狀為扣除四分之一的圓，第二爪子連接塊、第三爪子連接塊、第四爪子連接塊的結(jié)構(gòu)與第一爪子連接塊相同。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供復(fù)合式爬梯機(jī)器人，由機(jī)架、電機(jī)、滑塊、滑道、轉(zhuǎn)動軸、同步帶輪、帶輪座、同步齒形帶、大小移動塊、爪子、爪子連接塊、皮筋組成。機(jī)架是主要的支撐部分，電機(jī)是動力源，帶輪固定在帶輪座上，從而與機(jī)架連接固定，爪子安裝到爪子的連接塊上完成90度轉(zhuǎn)動限位，構(gòu)成爪子的整體結(jié)構(gòu)，同時通過螺栓與滑塊、移動塊連接，整個裝置就可以在滑道上完成平移運動，通過電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為大小移動塊的上下滑動，爪子與梯子圓管相接觸，產(chǎn)生一個反作用力，從而帶動整個爬梯機(jī)構(gòu)完成梯子的攀爬。本發(fā)明采用了傳動方式復(fù)合的方法，更高效的完成了機(jī)器人的爬梯動作。
【IPC分類】B62D57-024
【公開號】CN104527829
【申請?zhí)枴緾N201410827096
【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, 閆昱晟
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月25日