一种带有机械臂的多用途汽车的制作方法

文档序号:16121382发布日期:2018-11-30 23:14阅读:234来源:国知局

本发明属于汽车领域,具体涉及一种带有机械臂的多用途汽车。

背景技术

汽车是现目前最重要的交通工具之一,现如今已经成为了人们生活中不可缺少的一部分,汽车已经与人类的工作生活紧密联系在一起。随着汽车的不断推广和创新,仅仅只起到载运人或货物的汽车已经无法满足人们的需要。并且现目前大多数汽车只适合在路况好的路面上行驶,在山路、冰雪天、陡峭的上坡路段等行驶非常困难,在冰雪天,汽车轮胎容易打滑或是陷入水中,在崎岖的上路上,汽车轮胎收到的磨损较大,容易胞胎;汽车在上路上坡时,需要更大的动力,在轨道上行驶十分困难。

传统的汽车结构相差不大,且其功能灵活性较低,仅仅起到载运人或货物的功能。随着机械臂的发展与普及,人们越来越认识在机械臂的重要性,人们已经在许多机械、设备上安装机械臂来代替人工的简单操作,同样也专门有一些安装有机械臂的机器人,为人们的生活带来诸多便利。机器狗和外骨骼机器人是近来比较热门的机器人。然而这些机器人体型小,力量小运量少,不适合作为大量物资运输工具,在大力工作使用中也不很够。除特别艰苦和简单的工作外,并不能太多扩大人的能力,因而作用有限,缺乏民用市场。而这种设备还需要开发独立的动力系统及其生产线,造成投入更大,性价比相对更低。

但由于小巧灵活,机器狗和外骨骼机器人在军事行动中也许会有互补之处。本产品可作为机器狗和外骨骼机器人中远距离调度的运载工具,或者在近距离行动中,帮助这些设备运输能源作为后备。而机器狗或者外骨骼机器人则可处理更为精细灵活的工作。

还有一些其他的中偏小型机器人,如果能够学习和重复人的工作,也会有较大应用范围,但这也需要开发更强的自学习能力、自适应能力或自主的控制系统,而这方面难度大、技术不成熟(这方面争议较大)。这会造成投入更大,而市场应用和收益不明朗,经济性欠缺。



技术实现要素:

针对现有技术的不足,本发明的目的在于提出一种带有机械臂的多用途汽车,该汽车不仅可实现传统汽车行驶和运载人或货物的功能,也可通过安装的各个机械臂解决汽车各种情况下的操作需要,通过受力操控体与各种用途工具的连接可实现各种不同的操作,代替人工实现各种精细操作,提高了汽车的功能性。

为了达到上述的目的,本发明所采用的技术方案是:

一种带有机械臂的多用途汽车,包括车体和多个机械臂,多个机械臂活动固定在车体底部的两侧;

所述机械臂包括第一机械臂钢架、第二机械臂钢架和受力操控体,第一机械臂钢架、第二机械臂钢架和受力操控体依次通过第二舵机、第三舵机相连连接,第一机械臂钢架与车体通过第一舵机连接;所述第一舵机与第一机械臂钢架之间设有第一压缩气缸,所述第二舵机与第二机械臂钢架之间设有第二压缩气缸,所述第三舵机与受力操控体之间设有第三压缩气缸;所述受力操控体上设有功能连接体;所述第一机械臂钢架和第二机械臂钢架的结构相同;第一机械臂钢架和第二机械臂钢架均包括固定钢架、第一折叠钢架和第二折叠钢架,所述第一折叠钢架和第二折叠钢架均活动固定在固定钢架上;

所述车体包括车头和车身,所述车身底部两侧至少设有一个机械臂;所述车身两侧底部分别设有多个工具盛装旋转腔,多个工具盛装旋转腔内部均设有与受力操控体相连接的用途工具,所述用途工具均包括盛装腔封板、工具体和与供功能连接体连接的功能连接孔;所述工具盛装旋转腔的顶部和底部均设有液压伸缩固定杆,所述盛装腔封板侧壁设有两个供液压伸缩固定杆嵌入的固定槽。

进一步的是,所述车头内部设有用于控制各个机械臂和工具盛装旋转腔工作的主控制器,所述主控制器与第一舵机、第二舵机、第三舵机、第一压缩气缸、第二压缩气缸、第三压缩气缸和工具盛装旋转腔相连。

进一步的是,用途工具位于工具盛装旋转腔内部时,工具盛装旋转腔顶部和底部的液压伸缩固定杆均分别嵌入盛装腔封板的两个固定槽中。

进一步的是,所述功能连接孔内壁设有内螺纹,所述功能连接体外侧设有与功能连接孔的内螺纹相对应的外螺纹。

进一步的是,所述车身两侧分别设有两个用于放置机械臂的放置槽,两个放置槽分别位于车身侧壁的两端。

进一步的是,所述固定钢架包括两个立杆、斜支架和中间横杆,所述中间横杆固定在两个立杆之间且中间横杆两端均与第一折叠钢架和第二折叠钢架活动连接;所述斜支架有两个且分别位于中间横杆的两侧;所述立杆的两端均分别与第一折叠钢架和第二折叠钢架活动连接。

进一步的是,所述第一折叠钢架包括两个第一顶部活动杆、第一中间活动杆和两个第一底部活动杆,两个第一顶部活动杆的一端分别与两个立杆的一端活动连接,两个第一顶部活动杆的另一端与第一中间活动杆的一端活动连接,两个第一底部活动杆的一端分别与中间横杆两端活动连接,两个第一底部活动杆的另一端与第一中间活动杆的另一端活动连接。

进一步的是,所述第二折叠钢架包括两个第二顶部活动杆、第二中间活动杆和两个第二底部活动杆,两个第二顶部活动杆的一端分别与中间横杆两端活动连接,两个第二顶部活动杆的另一端与第二中间活动杆的一端活动连接;两个第二底部活动杆的一端分别与两个立杆的另一端活动连接,两个第二底部活动杆的另一端与第二中间活动杆的另一端活动连接;所述第二中间活动杆侧壁设有供第一中间活动杆嵌入的嵌入槽。

进一步的是,所述第一压缩气缸一端与第一舵机相连,另一端与第一机械臂钢架的第二中间活动杆活动连接;所述第二压缩气缸一端与第二舵机相连,另一端与第二机械臂钢架的第二中间活动杆活动连接;所述第三压缩气缸一端与第三舵机相连,另一端与受力操控体活动连接。

进一步的是,所述第一机械臂钢架和第二机械臂钢架上各个活动连接处均设有万向节。

本发明的有益效果是:

本发明提出的汽车安装的多个机械臂的汽车结合了现有的机器人的原理,在汽车的车身及车头上均安装的机械臂,该机械臂结构简单,整体结构均采用钢架结构,节约了材料,减轻了重量,在不使用时可进行折叠收缩,大大减小了空间的占据,在使用时可进行展开,加大受力面积,增大受力载荷,避免机械臂局部受力过大遭到损坏;第一机械臂钢架和第二机械臂钢架的活动连接处均为万向节,将弯力和剪切力转换为拉力和压力,消除长柱挠度,减少了长细比;固定钢架中的斜支架增强了抗扭转能力,局部刚度较强,进而保证了机械臂的整体强度;

本发明的机械臂可根据所处环境的实时操作需要,自动选择合适的用途工具,通过受力操控体的功能连接体与各个用途工具的功能连接孔相连接实现机械臂与不同用途工具的连接,各个机械臂上的第一机械臂钢架、第二机械臂钢架和受力操控体的转动折叠角度均为0~180°,在不同条件下使用不同的用途工具时,该机械臂根据不同用途工具的用途进行工作,通过机械臂的转动、收缩可完成对不同用途工具的操控,具有较强的适用性,可实现大型剪刀、电钻、吊车、大型铲子、挖机等的功能,解决了仅靠人工无法解决的问题,为人们带来了诸多便利;

各个机械臂可实现人体上肢或下肢的模拟,从而进一步实现对不同用途工具的使用,保证使用各种用途工具的效率,让每一个用途工具均能达到较好的使用效果,通过第一舵机、第二舵机、第三舵机、第一压缩气缸、第二压缩气缸和第三压缩气缸的配合可实现机械臂的伸缩、旋转和升降等高难度工序,可模拟手或脚完成一些基础的工作,其中第一舵机为肩关节或髋关节,第二舵机为肘关节或膝关节,第三舵机为手腕或脚踝,第一机械臂钢架为上臂或大腿,第二机械臂钢架为前臂或小腿,受力操控体为手掌或脚掌;从而使得汽车既具有传统汽车的行驶载物的功能,又能够通过机械臂模拟动物上、下肢实现各种精确操作。

附图说明

图1是本发明的机械臂在使用时的示意图;

图2是本发明的机械臂在未使用时的示意图;

图3是车体的结构示意图;

图4是机械臂的结构示意图;

图5是机械臂的侧视图;

图6是工具体的正视图;

图7是工具体为剪刀的示意图;

图8是工具体为钻子的示意图;

图9是工具体为吊钩的示意图;

图10是工具体为铲子的结构示意图;

图11是工具体为挖机的结构示意图;

图12是第一机械臂钢架的结构示意图;

图13是第一折叠钢架的示意图;

图14是第二折叠钢架的示意图;

图15是第二中间活动架的示意图。

图中:1、车身;2、放置槽;3、工具盛装旋转腔;4、机械臂;5、盛装腔封板;5-1、功能连接孔;5-2、固定槽;5-3、工具体;6、车头;7、第一机械臂钢架;8、第二机械臂钢架;9、受力操控体;9-1、功能连接体;10、第一舵机;11、第二舵机;12、第三舵机;13、第一压缩气缸;14、第二压缩气缸;15、第三压缩气缸;16、立杆;17、中间横杆;18、斜支架;19、第一顶部活动杆;20、第一中间活动杆;21、第一底部活动杆;22、第二顶部活动杆;23、第二中间活动杆;23-1、嵌入槽;24、第二底部活动杆。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图对本发明作进一步阐述。

一种带有机械臂的多用途汽车,包括车体和多个机械臂4,多个机械臂4活动固定在车体底部的两侧;

所述机械臂4包括第一机械臂钢架7、第二机械臂钢架8和受力操控体9,第一机械臂钢架7、第二机械臂钢架8和受力操控体9依次通过第二舵机11、第三舵机12相连连接,第一机械臂钢架7与车体通过第一舵机10连接;所述第一舵机10与第一机械臂钢架7之间设有第一压缩气缸13,所述第二舵机11与第二机械臂钢架8之间设有第二压缩气缸14,所述第三舵机12与受力操控体9之间设有第三压缩气缸15;所述受力操控体9上设有功能连接体9-1;所述第一机械臂钢架7和第二机械臂钢架8的结构相同;第一机械臂钢架7和第二机械臂钢架8均包括固定钢架、第一折叠钢架和第二折叠钢架,所述第一折叠钢架和第二折叠钢架均活动固定在固定钢架上;

所述车体包括车头6和车身1,所述车身1底部两侧至少设有一个机械臂4;所述车身1两侧底部分别设有多个工具盛装旋转腔3,多个工具盛装旋转腔3内部均设有与受力操控体9相连接的用途工具,所述用途工具均包括盛装腔封板5、工具体5-3和与供功能连接体9-1连接的功能连接孔5-1;所述工具盛装旋转腔3的顶部和底部均设有液压伸缩固定杆,所述盛装腔封板5侧壁设有两个供液压伸缩固定杆嵌入的固定槽5-2。

作为本发明的一种优化方案,所述车头6内部设有用于控制各个机械臂4和工具盛装旋转腔3工作的主控制器,所述主控制器与第一舵机10、第二舵机11、第三舵机12、第一压缩气缸13、第二压缩气缸14、第三压缩气缸15和工具盛装旋转腔3相连。

作为本发明的一种优化方案,用途工具位于工具盛装旋转腔3内部时,工具盛装旋转腔3顶部和底部的液压伸缩固定杆均分别嵌入盛装腔封板5的两个固定槽5-2中。

作为本发明的一种优化方案,所述功能连接孔5-1内壁设有内螺纹,所述功能连接体9-1外侧设有与功能连接孔5-1的内螺纹相对应的外螺纹。

作为本发明的一种优化方案,所述车身1两侧分别设有两个用于放置机械臂4的放置槽2,两个放置槽2分别位于车身1侧壁的两端。

作为本发明的一种优化方案,所述固定钢架包括两个立杆16、斜支架18和中间横杆17,所述中间横杆17固定在两个立杆16之间且中间横杆17两端均与第一折叠钢架和第二折叠钢架活动连接;所述斜支架18有两个且分别位于中间横杆17的两侧;所述立杆16的两端均分别与第一折叠钢架和第二折叠钢架活动连接。

作为本发明的一种优化方案,所述第一折叠钢架包括两个第一顶部活动杆19、第一中间活动杆20和两个第一底部活动杆21,两个第一顶部活动杆19的一端分别与两个立杆16的一端活动连接,两个第一顶部活动杆19的另一端与第一中间活动杆20的一端活动连接,两个第一底部活动杆21的一端分别与中间横杆17两端活动连接,两个第一底部活动杆21的另一端与第一中间活动杆20的另一端活动连接。

作为本发明的一种优化方案,所述第二折叠钢架包括两个第二顶部活动杆22、第二中间活动杆23和两个第二底部活动杆24,两个第二顶部活动杆22的一端分别与中间横杆17两端活动连接,两个第二顶部活动杆22的另一端与第二中间活动杆23的一端活动连接;两个第二底部活动杆24的一端分别与两个立杆16的另一端活动连接,两个第二底部活动杆24的另一端与第二中间活动杆23的另一端活动连接;所述第二中间活动杆23侧壁设有供第一中间活动杆20嵌入的嵌入槽23-1。

作为本发明的一种优化方案,所述第一压缩气缸13一端与第一舵机10相连,另一端与第一机械臂钢架7的第二中间活动杆23活动连接;所述第二压缩气缸14一端与第二舵机11相连,另一端与第二机械臂钢架8的第二中间活动杆23活动连接;所述第三压缩气缸15一端与第三舵机12相连,另一端与受力操控体9活动连接。

作为本发明的一种优化方案,所述第一机械臂钢架7和第二机械臂钢架8上各个活动连接处均设有万向节。

本发明中的用途工具形式多样化,使用灵活度较高,用途工具的工具体5-3可为图7中的剪刀,可为图8中的钻子,可为图9中的吊钩,可为图10中的铲子,可为图11中的挖机等等;在具体使用时,机械臂4可根据所处环境的实时操作需要,自动选择合适的用途工具,通过受力操控体9的功能连接体9-1与各个用途工具的功能连接孔5-1相连接实现机械臂与不同用途工具的连接,通过机械臂4对装有不同工具体5-3的用途工具进行控制,各个机械臂4上的第一机械臂钢架7、第二机械臂钢架8和受力操控体9的转动折叠角度均为0~180°,在不同条件下使用不同的用途工具时,该机械臂根据不同用途工具的用途进行工作,通过机械臂4的转动、收缩可完成对不同用途工具的操控,具有较强的适用性,可达到大型剪刀、电钻、吊车、大型铲子、挖机等的功能,解决了人工无法解决的问题;

该汽车的机械臂4在进行工作时,可实现人体上肢或下肢的模拟,从而进一步实现对不同用途工具的使用,保证使用各种用途工具的效率,让每一个用途工具均能达到较好的使用效果,通过第一舵机10、第二舵机11、第三舵机12、第一压缩气缸13、第二压缩气缸14和第三压缩气缸15的配合可实现机械臂4的伸缩、旋转和升降等高难度工序,可模拟手或脚完成一些基础的工作,其中第一舵机10为肩关节或髋关节,第二舵机11为肘关节或膝关节,第三舵机12为手腕或脚踝,第一机械臂钢架7为上臂或大腿,第二机械臂钢架8为前臂或小腿,受力操控体9为手掌或脚掌;从而使得汽车既具有传统汽车的行驶载物的功能,又能够通过机械臂模拟动物上、下肢实现各种精确操作。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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