一种带有弹簧驱动机械臂的两轮自主移动平台的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种带有弹黃驱动机械臂的两轮自主移动平台。设及专利分类号B25 手动工具;轻便机动工具;手动器械的手柄;车间设备;机械手B25J机械手;装有操纵装置的 容器。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着对轮式智能车辆(轮式移动机器人）的研究不断深入，其应用领域不 断扩大，且该类无人自主探测车辆在工作过程中经常会遇到工作区域狭窄、需要经常转向、 爬坡等极端情况。为此人们根据需要提出了一种两轮移动机器人或两轮自主移动平台，该 两轮移动机器人具有结构小巧、转向灵活、能耗小、效率高等特点，适合在复杂多变的非结 构化环境(如地震废墟、核福射地区设置行星表面等）中执行自主探测任务。机械臂是一种 自动化装置，广范应用于工业制造、医学治疗、军事W及太空探索等领域。尽管它们各自有 着不同的形态W及不同的特点并且发挥运各自的不同的作用，但它们都有一个相同的点， 就是能够接受指令，精确地定位到Ξ维或者二维空间上的某一点进行作业。现有技术中的 机械臂主要根据工厂或特定场合的需求进行定制化，其空间位置固定，所完成的动作固定 化，质量大且很少用于车载或具有可移动性。同时传统机械臂采用电机驱动，机构质量大、 成本局。
【发明内容】
[0003] 本发明针对W上问题的提出，而研制的一种带有弹黃驱动机械臂的两轮自主移动 平台，包括多个由关节活动连接的子机械臂和承载机械臂的车体;所述的多个子机械臂组 成在竖直方向伸缩的机械臂；
[0004] 所述的关节内部设有扭转弹黃；
[0005] 相邻的两子机械臂分别设有相对设置的吸合部；
[0006] 折叠状态下:所述的吸合部工作，相邻的两子机械臂在吸合部的作用下贴合，完成 机械臂的折叠；
[0007] 展开状态下：所述的吸合部停止工作，相邻的两子机械臂在扭转弹黃弹力的作用 下展开至预设角度。
[000引作为优选的实施方式，当机械臂处于折叠状态时，所述的吸合部的吸合力巧与所 述的扭转弹黃的弹力化满足如下关系式：
[0009] Fp+mg > Fe
[0010] 其中，m为处于上方的子机械臂的质量。
[0011] 作为优选的实施方式，当机械臂处于展开状态时，相邻子机械臂满足如下关系：
[001 ^ Μ (辯）> 巧塔/ cos 食
[0013]其中，M(p)为扭转弹黃26在旋转角g时的扭矩，1表示位于上部的子机械臂的质 屯、到关节旋转中屯、的距离，e为相邻两子机械臂张角的一半。
[0014] 作为优选的实施方式，所述的吸合部为电磁铁。
[0015] 更进一步的，所述机械臂中最上方设有由电机驱动旋转的联接器;最下方的机械 臂末端连接有机械臂向设定方向伸展的姿态调整电机。
[0016] 更进一步的，所述车体上方设有旋转基座，所述的旋转基座所述的弹黃驱动机械 臂下端的姿态调整电机活动连接；
[0017] 所述的车体两侧分别通过连杆连接由轮穀电机驱动的电动轮。
[0018] 作为优选的实施方式，两个所述电动轮对称设置在车体两侧。
[0019] 由于采用了上述的技术方案，本发明公开的弹黃驱动机械臂及安装有该机械臂的 两轮自主移动平台具备如下优点。
[0020] 1、本发明将两轮自主移动平台与机械臂相结合，能够在充分发挥两轮移动机器人 的转向灵活、能耗小、效率高的特点的同时，使得机械臂作业范围不受空间位置的约束，更 好的发挥机械臂的作用。
[0021] 2、本发明采用扭转弹黃来驱动机械臂，使得机械臂具有结构简单，质量小，载荷冲 击小，体积小等特点。
[0022] 3、本发明所设计的带有弹黃驱动机械臂的两轮移动平台适合在非结构化环境(地 震废墟，行星表面等）中进行探测，可靠性高。
【附图说明】
[0023] 为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可 W根据运些附图获得其他的附图。
[0024] 图1为本发明的结构示意图
【具体实施方式】
[0025] 为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
[0026] 实施例1，如图1所示，为了直观的反映移动平台的结构，机械臂仅采用包括2个子 机械臂，W机械臂一和机械臂二表示。
[0027] 本发明包括有一两轮自主移动平台1和设置在移动平台1上表面的基座2,两轮自 主移动平台由左轮11和右轮12驱动，左轮11和右轮12分别由位于轮穀内的左轮穀电机13和 右轮穀电机14独立驱动，左轮11和右轮12分别通过连杆15和连杆16与车体17相连。
[0028] 基座21可W在车体17上表面旋转，上端通过关节一 23与机械臂一 25连接;机械臂 一 25另一端通过关节二28与机械臂二29连接，机械臂二29另一端通过关节Ξ211与联接器 21巧目连。
[0029] 关节一23由姿态调整电机22驱动，通过姿态调整电机22来调节机械臂一25的角 度。关节二28内装有扭转弹黃26,扭转弹黃26套在轴27上，机械臂一 25和机械臂二29的一端 同时与轴27相连，扭转弹黃26的两臂搭接在机械臂一 25和机械臂二29上，通过扭转弹黃26 的弹力来驱动机械臂二29。姿态调整电机二213通过关节Ξ211来调节联接器212的角度。
[0030] 由于采用了扭转弹黃，在执行诸如钻孔任务等振动和冲击较大的作业认为时，钻 头所受到的力经由机械臂向车身传导，在此过程中可能会造成一些机械零部件的的振动， 常时间会影响零部件运动精度，严重时会造成零部件损坏。扭转弹黃由于自身的结构特点， 具有很强的吸能的作用，使得机械臂在执行此类作业时，受到的载荷冲击大大减少，增强了 机械臂的工作寿命。
[0031] 机械臂一 25和机械臂二29上分别装有电磁铁一 24和电磁铁二210。在非工作状态 下，电磁铁一24和电磁铁二210内因通有电流而相吸合，设电磁铁一24和电磁铁二210之间 的吸合力为Fp，扭转弹黃26的弹力Fe，要使得机械臂一化和机械臂二29在电磁铁一 24和电磁 铁二210作用下不弹开，则要保证W下不等式成立：
[003^ Fp+mg 含 Fe
[0033] 其中，m为机械臂二29及其附件的质量。运样使得机械臂一 25和机械臂二29的重屯、 降低，机构的总体高度减小，使得两轮自主移动平台在非结构化环境中能够通过狭窄空间 实施探测活动。
[0034] 在工作状态下，电磁铁一24和电磁铁二210内因内部断电而没有吸合作用，通过扭 转弹黃26的弹力作用，机械臂一25和机械臂二29之间张开一角度，在此过程中要满足力的 关系式：
[0035]
[0036] 其中，Μ始)为扭转弹黃26在旋转角梦时的扭矩，1表示机械臂二29质屯、到关节二 28中屯、的距离，Θ表示机械臂一 25和机械臂二29之间张角的一半。
[0037] 联接器212上可安装探测需要的器具（如探头，机械手，钻头等），实现机械臂的抓 取、探视等功能。
[0038] W上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明掲露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其 发明构思加 W等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种带有弹黃驱动机械臂的两轮自主移动平台，其特征在于包括多个由关节活动连 接的子机械臂和承载机械臂的车体;所述的多个子机械臂组成在竖直方向伸缩的机械臂； 所述的关节内部设有扭转弹黃； 相邻的两子机械臂分别设有相对设置的吸合部； 折叠状态下:所述的吸合部工作，相邻的两子机械臂在吸合部的作用下贴合，完成机械 臂的折叠； 展开状态下:所述的吸合部停止工作，相邻的两子机械臂在扭转弹黃弹力的作用下展 开至预设角度。2. 根据权利要求1所述的一种带有弹黃驱动机械臂的两轮自主移动平台，其特征还在 于当机械臂处于折叠状态时，所述的吸合部的吸合力Fp与所述的扭转弹黃的弹力Fe满足如 下关系式： Fp < mg > Fe 其中，m为处于上方的子机械臂的质量。3. 根据权利要求1所述的一种带有弹黃驱动机械臂的两轮自主移动平台，其特征还在 于当机械臂处于展开状态时，相邻子机械臂满足如下关系：其中，M(0)为扭转弹黃26在旋转角P时的扭矩，1表示位于上部的子机械臂的质屯、到关 节旋转中屯、的距离，Θ为相邻两子机械臂张角的一半。4. 根据权利要求1所述的一种带有弹黃驱动机械臂的两轮自主移动平台，其特征还在 于所述的吸合部为电磁铁。5. 根据权利要求1-4任意一项所述的一种带有弹黃驱动机械臂的两轮自主移动平台， 其特征还在于所述机械臂中最上方设有由电机驱动旋转的联接器;最下方的机械臂末端连 接有机械臂向设定方向伸展的姿态调整电机。6. 根据权利要求5所述的一种带有弹黃驱动机械臂的两轮自主移动平台，其特征还在 于所述车体上方设有旋转基座，所述的旋转基座所述的弹黃驱动机械臂下端的姿态调整电 机活动连接； 所述的车体两侧分别通过连杆连接由轮穀电机驱动的电动轮。7. 根据权利要求1所述的一种带有弹黃驱动机械臂的两轮自主移动平台，其特征还在 于两所述电动轮对称设置在车体两侧。
【专利摘要】本发明公开了一种带有弹簧驱动机械臂的两轮自主移动平台。机械臂主要包括多个由关节活动连接的子机械臂，多个子机械臂组成在竖直方向伸缩的机械臂；所述的关节内部设有扭转弹簧；相邻的两子机械臂分别设有相对设置的吸合部；折叠状态下：所述的吸合部工作，相邻的两子机械臂在吸合部的作用下贴合，完成机械臂的折叠；展开状态下：所述的吸合部停止工作，相邻的两子机械臂在扭转弹簧弹力的作用下展开形成角度。两轮自主移动平台包括车体和车体上方的旋转基座，所述的旋转基座与弹簧驱动机械臂下端的姿态调整电机连接；所述的车体两侧分别通过连杆连接由轮毂电机驱动的电动轮。
【IPC分类】B25J5/00, B25J9/00
【公开号】CN105563453
【申请号】CN201610130783
【发明人】岳明, 马腾, 蒋娟, 侯小强
【申请人】大连理工大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年3月8日