步态爬杆机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种步态爬杆机器人，它包括：竖向布置的连接臂，第一夹持手，驱动所述第一夹持手作夹紧松开动作的第一舵机，将所述连接臂上端和所述第一夹持手一端连接在一起、并能驱动所述连接臂和第一夹持手在竖直面内转动的第二舵机，第二夹持手，驱动所述第二夹持手作夹紧松开动作的第四舵机，以及将所述连接臂下端和所述第二夹持手一端连接在一起、并能驱动所述连接臂和第一夹持手在竖直面内转动的第五舵机。本实用新型这种机器人结构简单，运动协调，能够快速攀爬各种弧度的杆体且能够翻越障碍物的步态爬杆机器人。
【专利说明】步态爬杆机器人
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种步态爬杆机器人，属于爬杆机器人领域。
【背景技术】
[0002]目前，机器人已经应用于军事、医疗、航天、教育、娱乐、抢险救灾、家庭服务及社会服务各个方面，并不断向新的【技术领域】伸展。
[0003]市场上已拥有多种设计成型的攀爬机器人，这些机器人大多数采用尺蠖蠕动的形式来实现爬杆动作，如图1至图3所示，首先，前爪110固定，第二关节140推动后爪120沿杆100向上滑动，同时滑竿150在第二关节140的带动下穿过第一关节130 ;然后，第一关节130推动前爪110沿杆100向上滑动，直至前爪110和后爪120之间的相对位置恢复初始状态，完成一步行走，以此类推，完成攀爬动作。
[0004]受这种攀爬动作原理的限制，这种机器人只能够低速攀爬竖直的杆且无法攀爬有一定弧度的杆，此外，仿尺蠖蠕动式攀爬机器人只能在光滑的杆体上进行攀爬，无法跨越障碍物，在实际应用中存在不便。当然，在很多精密仪器领域中，也出现了仿人形的机器人，但其结构非常复杂，且造价过于昂贵。
[0005]因此，如何提供一种结构简单，能够攀爬各种弧度的杆体且能够翻越障碍物的攀爬机器人及其攀爬方式是本领域的技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
[0006]本实用新型目的是:针对上述问题，提出一种结构简单，运动协调，能够快速攀爬各种弧度的杆体且能够翻越障碍物的步态爬杆机器人。
[0007]本实用新型的技术方案是所述的步态爬杆机器人包括:
[0008]竖向布置的连接臂，
[0009]第一夹持手，
[0010]驱动所述第一夹持手作夹紧松开动作的第一舵机，
[0011]将所述连接臂上端和所述第一夹持手一端连接在一起、并能驱动所述连接臂和第一夹持手在竖直面内转动的第二舵机，
[0012]第二夹持手，
[0013]驱动所述第二夹持手作夹紧松开动作的第四舵机，以及
[0014]将所述连接臂下端和所述第二夹持手一端连接在一起、并能驱动所述连接臂和第一夹持手在竖直面内转动的第五舵机。
[0015]作为优选，所述连接臂由上臂段，下臂段，以及将所述上臂段下端和所述下臂段上端连接在一起、并能驱动所述上臂段和下臂段在竖直面内转动的第三舵机构成。
[0016]作为优选，所述第一夹持手由第一夹持手支架、安装在该第一夹持手支架上的第一平行四边形连杆机构、与所述第一平行四边形连杆机构相连的第一手指和第二手指、以及连接在所述第一舵机和第一平行四边形连杆机构之间的传动齿轮构成，所述第一舵机安装在所述第一夹持手支架上，所述第二舵机与所述第一夹持手支架(相连。
[0017]作为优选，所述第一手指和第二手指均为半圆形。
[0018]作为优选，所述第二夹持手由第二夹持手支架、安装在该第二夹持手支架上的第二平行四边形连杆机构、与所述第二平行四边形连杆机构相连的第三手指和第四手指、以及连接在所述第四舵机和第二平行四边形连杆机构之间的传动齿轮构成，所述第四舵机安装在所述第二夹持手支架上，所述第五舵机与所述第二夹持手支架相连。
[0019]作为优选，所述第三手指和第四手指均为半圆形。
[0020]本实用新型的优点是:本实用新型这种机器人采用步态行走方式，通过翻转摆动来跨越障碍，并且结构简单，运动协调，能够快速攀爬各种弧度的杆体并且能够翻越障碍物，更符合实际的应用环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步介绍:
[0022]图1?图3为现有攀爬机器人的攀爬过程示意图；
[0023]图4为本实用新型实施例这种步态爬杆机器人的立体结构示意图；
[0024]图5为本实用新型实施例这种步态爬杆机器人的主视图；
[0025]其中:100-杆、110-前爪、120-后爪、130-第一关节、140-第二关节、150-滑竿；
[0026]210-上臂段，220-下臂段，230-第一夹持手，231-第一手指，232-第二手指，233-第一平行四边形连杆机构，234、235、236、245、246、247-传动齿轮，237-第一夹持手架，240-第二夹持手，241-第三手指，242-第四手指，243-第二平行四边形连杆机构，244-第四齿轮，247-第二夹持手架，251-第一舵机，52-第二舵机，253-第三舵机，254-第四舵机，255-第五舵机，260-连接臂。
【具体实施方式】
[0027]图1和图2出示了本实用新型这种步态爬杆机器人的一个具体实施例，它包括:竖向布置的连接臂260，第一夹持手230，驱动所述第一夹持手作夹紧松开动作的第一舵机251，将所述连接臂上端和所述第一夹持手一端连接在一起、并能驱动所述连接臂和第一夹持手在竖直面内转动的第二舵机252，第二夹持手240，驱动所述第二夹持手作夹紧松开动作的第四舵机254，以及将所述连接臂下端和所述第二夹持手一端连接在一起、并能驱动所述连接臂和第一夹持手在竖直面内转动的第五舵机255。
[0028]再结合图1和图2所示，现将本实施例这种机器人的攀爬过程简单介绍如下:
[0029]I)首先通过第一舵机251和第四舵机254将本机器人上的第一夹持手230和第二夹持手240打开后放到所要攀爬的杆件上，再通过第一舵机251和第四舵机254驱动第一夹持手230和第二夹持手240作夹紧动作，以让第一夹持手230和第二夹持手240夹紧固定在所要攀爬的杆件上。
[0030]2)第四舵机254带动第二夹持手240打开而使其与被攀爬杆件相脱离。
[0031]3)第五舵机255带动第二夹持手240在图1中以连接臂下端为旋转中心逆时针转动90°，此时第二夹持手240与连接臂260基本处于同一直线上。
[0032]4)第二舵机252带动连接臂260在图1中以第一夹持手右端部位中心逆时针转动180°，此时第二夹持手240处于第一夹持手230的上方，下臂段220处于上臂段210的上方。
[0033]5)第四舵机254再驱动第二夹持手240将被攀爬杆件夹紧，从而使第二夹持手240与被攀爬杆件固定。
[0034]6)第一舵机251带动第一夹持手230打开而使其与被攀爬杆件相脱离。
[0035]7)第二舵机252带动第一夹持手230逆时针转动90°，此时第一夹持手230与连接臂260基本处于同一直线上。
[0036]8)第五舵机255带动连接臂260在逆时针转动180°，从而使第一夹持手230重新处于第二夹持手240的上方。
[0037]9)第一舵机251再驱动第一夹持手230将被攀爬杆件夹紧，从而使第一夹持手240与被攀爬杆件固定。
[0038]不断重复上述步骤2)至步骤8)的动作，直至本机器人到达指定位置。
[0039]由上可见，本实用新型这种机器人在攀爬杆件时如同一位向上连续翻跟斗的杂技演员。
[0040]在本实施例中，所述连接臂260由上臂段210、下臂段220以及将所述上臂段下端和所述下臂段上端连接在一起的第三舵机253构成，而且所述第三舵机253能够驱动所述上臂段210和下臂段220在竖直面内转动。连接臂260采用这一结构的好处在于:在上述第4)步骤进行的同时，可以通过第三舵机253带动下臂段220以上臂段210的下端为中心顺时针转动90?145° (此时下臂段和上臂段之间呈一定夹角而不出在同一直线上)，以减小连接臂260在翻转过程中第二舵机252所承受的扭矩。
[0041]所述第一夹持手230由第一夹持手支架237，安装在该第一夹持手支架上的第一平行四边形连杆机构233，与所述第一平行四边形连杆机构相连的第一手指231和第二手指232，以及连接在所述第一舵机251和第一平行四边形连杆机构之间的传动齿轮234、235,236构成。其中第一舵机251安装在所述第一夹持手支架237上，所述第二舵机252与所述第一夹持手支架237相连。实际应用时，第一舵机251带动传动齿轮234、235、236转动，再由传动齿轮234、235、236带动第一平行四边形连杆机构233发生变形，进而使连接在第一平行四边形连杆机构233上的第一手指231和第二手指232相互合拢/相互分离(此结构为机械领域成熟技术)，实现第一夹持手的夹持/松开。
[0042]为了使第一夹持手230与被攀爬杆件之间具有较好的贴合度，本例将所述第一手指231和第二手指232均设置结构半圆形结构。
[0043]本实施例中所述第二夹持手240的结构与第一夹持手230相似，它由第二夹持手支架247，安装在该第二夹持手支架上的第二平行四边形连杆机构243，与所述第二平行四边形连杆机构相连的第三手指241和第四手指242，以及连接在所述第四舵机254和第二平行四边形连杆机构之间的传动齿轮244、245、246构成。其中第四舵机254安装在所述第二夹持手支架247上，所述第五舵机255与所述第二夹持手支架247相连。
[0044]而且本例将所述第三手指241和第四手指242也设置成半圆形结构。
[0045]上述第一舵机251、第二舵机252、第三舵机253、第四舵机254和第五舵机255的动作可通过计算机智能系统来控制。
[0046]当然，上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种步态爬杆机器人，其特征在于它包括: 竖向布置的连接臂(260)， 第一夹持手(230)， 驱动所述第一夹持手作夹紧松开动作的第一舵机(251)， 将所述连接臂上端和所述第一夹持手一端连接在一起、并能驱动所述连接臂和第一夹持手在竖直面内转动的第二舵机(252)， 第二夹持手(240)， 驱动所述第二夹持手作夹紧松开动作的第四舵机(254)，以及 将所述连接臂下端和所述第二夹持手一端连接在一起、并能驱动所述连接臂和第一夹持手在竖直面内转动的第五舵机(255 )。
2.根据权利要求1所述的步态爬杆机器人，其特征在于:所述连接臂(260)由上臂段(210)，下臂段(220)，以及将所述上臂段下端和所述下臂段上端连接在一起、并能驱动所述上臂段和下臂段在竖直面内转动的第三舵机(253 )构成。
3.根据权利要求1或2所述的步态爬杆机器人，其特征在于:所述第一夹持手(230)由第一夹持手支架(237)、安装在该第一夹持手支架上的第一平行四边形连杆机构(233)、与所述第一平行四边形连杆机构相连的第一手指(231)和第二手指(232)、以及连接在所述第一舵机(251)和第一平行四边形连杆机构之间的传动齿轮(234、235、236)构成，所述第一舵机(251)安装在所述第一夹持手支架(237 )上，所述第二舵机(252 )与所述第一夹持手支架(237)相连。
4.根据权利要求3所述的步态爬杆机器人，其特征在于:所述第一手指(231)和第二手指(232)均为半圆形。
5.根据权利要求1或2所述的步态爬杆机器人，其特征在于:所述第二夹持手(240)由第二夹持手支架(247)、安装在该第二夹持手支架上的第二平行四边形连杆机构(243)、与所述第二平行四边形连杆机构相连的第三手指(241)和第四手指(242)、以及连接在所述第四舵机(254)和第二平行四边形连杆机构之间的传动齿轮(244、245、246)构成，所述第四舵机(254)安装在所述第二夹持手支架(247 )上，所述第五舵机(255 )与所述第二夹持手支架(247)相连。
6.根据权利要求5所述的步态爬杆机器人，其特征在于:所述第三手指(241)和第四手指(242)均为半圆形。
【文档编号】B25J11/00GK203831405SQ201420188904
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】孙招阳, 杜伟明, 安卓, 尹建成, 袁浩洋 申请人:上海电机学院