专利名称：无线排爆救援机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种救援机器人。
背景技术：
现有的排爆救援机器人体积大、重量大、动作欠灵活、适用范围小、多数采用交流 伺服电机；运动范围受环境因素和电源线长度限制；不适宜在微小区域运动；对于小空间 作业无能为力。
发明内容本实用新型提供一种无线排爆救援机器人，以解决现有的排爆救援机器人体积 大、重量大、动作欠灵活的问题。本实用新型采取的技术方案是具有四个对称并能单独驱动的车轮的底盘，具有 一个回转副和一个摆动副的基部关节，连接在底盘和基部关节之间的支座，具有一个摆动 副的，具有回转副和摆动副的腕部关节，连接基部关节和肘部关节之间的大臂、连接在肘部 关节和腕部关节之间的小臂、与腕部关节相连接的夹持手；夹持手结构是，夹持手第一固定 底座与夹持手第二固定底座分别固定在夹持手壳体两侧，第七电机固定在夹持手壳体上， 第八法兰与第七电机的主轴用花键相连，第二驱动连杆固定在第八法兰上形成第二驱动连 杆的摆动副，第八电机固定在夹持手壳体上，将第一驱动连杆用法兰与第八电机主轴相连 形成第一驱动连杆的摆动副，将夹持手第一钳体、夹持手第二钳体固定在一起形成夹持手 左钳体，由两个与夹持手第一钳体、夹持手第二钳体对称的夹持手钳体固定形成夹持手右 钳体，第三连杆、第五连杆一端与夹持手左钳体用螺栓进行间隙配合，第三连杆、第五连杆 的另一端与夹持手壳体通过第二垫片用螺栓进行间隙配合，用将第二驱动连杆、第一垫片、 夹持手左钳体用螺栓进行间隙配合，第四连杆、夹持手右钳体与第四连杆相对应的连杆用 螺栓进行间隙配合，第四连杆、与第四连杆相对应的连杆的另一端与夹持手壳体用螺栓进 行间隙配合，第一驱动连杆与夹持手右钳体之间加垫片并用螺栓进行间隙配合，形成夹持 手的连杆运动机构，各关节的回转副和摆动副以及夹持手的驱动连杆的运动分别由一台步 进电机驱动。本实用新型一种实施方式是腕部关节由第五电机固定在小臂左臂体上，第五法 兰与第五电机主轴用花键相连，第六法兰固定在小臂右臂体上，小臂左臂体与小臂右臂体 分别固定在支柱两端，腕部关节壳体固定在第一法兰上，腕部关节壳体与第六法兰用螺栓 进行间隙配合并形成腕部关节的摆动副，第六电机固定在腕部关节壳体上，第七法兰与第 六电机的主轴用花键连接，夹持手第一固定底座、夹持手第二固定底座与第七法兰相连接 形成腕部关节的回转副。各关节的回转副和摆动副、以及夹持手的驱动连杆的运动分别由一台步进电机驱动。该机器人运用多关节机械手臂进行各种各样的操作，完成抓取、摆放、分离、开关、拧紧、喷水等基本动作，并通过与可运动底盘的合作和协调动作，来实现一定的作业功能。本实用新型的优点在于结构新颖，其手臂在计算机控制下可协调动作，相互配合， 该机器人采用仿人手臂结构，长度适当减小保证在小空间环境下工作，排爆机器人手臂机 械结构和智能小车结构紧凑、体积小、重量轻、关节灵活、强度大、拆卸方便，安全可靠，电机 线、传感器线排布规整，传动关系简洁明了。此外，它还具有机器人六自由度的特点，即运动 范围大、避障能力强、可控性强、应用广泛、作业能耗低。整台机器人装置采用12V直流电源 供电，自备铅蓄电池。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是图1的右视图；图3是小车底盘的结构示意图；图4是基部关节结构示意图；图5是肘部关节与大臂、小臂连接结构示意图；图6是腕部关节的结构示意图；图7是夹持手的结构示意图；图8是夹持手的装配图；图9是本发明无线防爆救援机器人的机械臂转角示意图。
具体实施方式
参阅图1、图2，具有四个对称并能单独驱动的车轮的底盘1，具有一个回转副和 一个摆动副的基部关节3，连接在底盘和基部关节3之间的支座2，具有一个摆动副的5，具 有回转副和摆动副的腕部关节7，连接基部关节3和肘部关节5之间的大臂4、连接在肘部 关节5和腕部关节7之间的小臂6、与腕部关节7相连接的夹持手8 ；参阅图3，底盘1由车体101、第一电机102、车轮103、车轮上的减震防滑轮胎104 组成；第一电机102安装在车体101上，第一电机102的主轴与车轮103用花键相连，减震 防滑轮胎104用螺栓与车轮103相连，其余三个独立驱动的转动轮对称安装在车体101上， 支座2固定在车体101上。参阅图4，基部关节3由电机支座301、第二电机302、第一法兰303、基部关节壳 体304、第三电机305、第二法兰306、第一轴承307、第一挡片308组成；第二电机302安装 在电机支座301上，第二电机302的主轴与第一法兰303用花键相连，电机支座301固定在 支座201上，基部关节壳体304固定在第一法兰303上并形成基部关节3的回转副，第三电 机305固定在基部关节壳体304上，第二法兰306与第三电机305主轴用花键相连、大臂右 臂体402用螺栓固定在第二法兰306上，第一轴承307与大臂左臂体401上的轴套进行间 隙配合，将第一挡片308、第一轴承307用螺栓固定在基部关节壳体304上并形成基部关节 3的摆动副，将大臂左臂体401与大臂右臂体402分别固定在第一支柱403两端。参阅图5，肘部关节5由第四电机501、第三法兰502、第四法兰503、第三支柱504 组成；肘转关节5由第四电机501固定在小臂左臂体601上，第三法兰502与第四电机501 的主轴用花键相连，大臂左臂体401固定在第三法兰502上，第四法兰503固定在小臂右臂 体602上，小臂右臂体602与小臂左臂体601分别固定在第三支柱504两端，大臂右臂体402与第四法兰503进行间隙配合并形成肘部关节5的摆动副，并用第二支柱404将大臂左 臂体401与大臂右臂体402固定在一起。参阅图6，腕部关节7由第五电机701、第五法兰702、第六法兰703、第四支柱704、 腕部关节壳体705、第六电机706、第七法兰707组成；腕部关节7由第六电机706固定在腕 部关节壳体705上，第七法兰707与第六电机706的主轴用花键连接，夹持手第一固定底座 810与夹持手第二固定底座811固定在第七法兰707上形成腕部关节7的回转副；第五电 机701固定在小臂左臂体601上，第五法兰702与第五电机701主轴用花键相连，第六法兰 703固定在小臂右臂体602上，小臂左臂体601与小臂右臂体602分别固定在第四支柱704 两端，腕部关节壳体705固定在第五法兰702上，腕部关节壳体705与第六法兰703用螺栓 进行间隙配合并形成腕部关节7的摆动副。参阅图7、图8，夹持手8结构是夹持手第一固定底座810与夹持手第二固定底座 811分别固定在夹持手壳体801两侧，第七电机802固定在夹持手壳体801上，第八法兰812 与第七电机802的主轴用花键相连，第二驱动连杆805固定在第八法兰812上形成第二驱 动连杆805的摆动副，第八电机803固定在夹持手壳体801上，将第一驱动连杆804用法兰 与第八电机803主轴相连形成第一驱动连杆804的摆动副，将夹持手第一钳体816、夹持手 第二钳体817固定在一起形成夹持手左钳体808，由两个与夹持手第一钳体816、夹持手第 二钳体817对称的夹持手钳体固定形成夹持手右钳体809，第三连杆806、第五连杆815 — 端与夹持手左钳体808用螺栓进行间隙配合，第三连杆806、第五连杆815的另一端与夹持 手壳体801通过第二垫片814用螺栓进行间隙配合，用将第二驱动连杆805、第一垫片813、 夹持手左钳体808用螺栓进行间隙配合，第四连杆807、夹持手右钳体809与第四连杆相对 应的连杆用螺栓进行间隙配合，第四连杆807、与第四连杆相对应的连杆的另一端与夹持手 壳体801用螺栓进行间隙配合，第一驱动连杆804与夹持手右钳体809之间加垫片并用螺 栓进行间隙配合，形成夹持手的连杆运动机构，各关节的回转副和摆动副以及夹持手的驱 动连杆的运动分别由一台步进电机驱动。参阅图9，该机器人手臂基关节、腕部关节有两个自由度，其他关节均有一个自由 度的摆动副，其运动范围在-90°至90°之间，基关节运动角度范围在-108°到+108°，回 转运动范围为一周。通过电机直接驱动各关节摆转副，增加自由度强度可增强空间操作能 力，减小外形尺寸，扩大作业范围；夹持手步进电机通过直接驱动连杆传动，带动两手爪进 行开闭动作。本发明的多关节机械手臂部分，安装于底盘上，其底盘上安装有四个对称并 可独立转动的车轮，分别由四台步进电机驱动，利用各轮之间速度差来完成转向，转动半径 小，灵活性高。
权利要求1.无线排爆救援机器人，具有四个对称并能单独驱动的车轮的底盘，具有一个回转副 和一个摆动副的基部关节，连接在底盘和基部关节之间的支座，具有一个摆动副的，具有回 转副和摆动副的腕部关节，连接基部关节和肘部关节之间的大臂、连接在肘部关节和腕部 关节之间的小臂、与腕部关节相连接的夹持手；其特征在于夹持手结构是，夹持手第一固定 底座与夹持手第二固定底座分别固定在夹持手壳体两侧，第七电机固定在夹持手壳体上， 第八法兰与第七电机的主轴用花键相连，第二驱动连杆固定在第八法兰上形成第二驱动连 杆的摆动副，第八电机固定在夹持手壳体上，将第一驱动连杆用法兰与第八电机主轴相连 形成第一驱动连杆的摆动副，将夹持手第一钳体、夹持手第二钳体固定在一起形成夹持手 左钳体，由两个与夹持手第一钳体、夹持手第二钳体对称的夹持手钳体固定形成夹持手右 钳体，第三连杆、第五连杆一端与夹持手左钳体用螺栓进行间隙配合，第三连杆、第五连杆 的另一端与夹持手壳体通过第二垫片用螺栓进行间隙配合，用将第二驱动连杆、第一垫片、 夹持手左钳体用螺栓进行间隙配合，第四连杆、夹持手右钳体与第四连杆相对应的连杆用 螺栓进行间隙配合，第四连杆、与第四连杆相对应的连杆的另一端与夹持手壳体用螺栓进 行间隙配合，第一驱动连杆与夹持手右钳体之间加垫片并用螺栓进行间隙配合，形成夹持 手的连杆运动机构。
2.根据权要求1所述的无线排爆救援机器人，其特征在于腕部关节由第五电机固定 在小臂左臂体上，第五法兰与第五电机主轴用花键相连，第六法兰固定在小臂右臂体上，小 臂左臂体与小臂右臂体分别固定在支柱两端，腕部关节壳体固定在第一法兰上，腕部关节 壳体与第六法兰用螺栓进行间隙配合并形成腕部关节的摆动副，第六电机固定在腕部关节 壳体上，第七法兰与第六电机的主轴用花键连接，夹持手第一固定底座、夹持手第二固定底 座与第七法兰相连接形成腕部关节的回转副。
专利摘要本实用新型涉及一种无线排爆救援机器人，属于救援机器人。它由具有四个对称单独驱动的车轮的底盘、具有回转副和摆动副的基部关节、具有一个摆动副的肘部关节、具有回转副和摆动副的腕部关节、连接在基部关节和肘部关节之间的大臂、连接在肘部关节和腕部关节之间的小臂、与腕部关节相连接的夹持手组成；各关节的回转副和摆动副、以及夹持手的独立驱动连杆的运动分别由一台步进电机驱动。该机器人可以在危险发生时，运动到人无法安全到达的地方。通过机械臂与底盘的配合动作，可以实现抓取、摆放、拧紧、开关、喷水等作业功能。
文档编号A62B99/00GK201900646SQ201020655920
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者卢山, 姚禹, 姜大伟, 张邦成, 柳虹亮, 王南, 蔡赟, 费树明, 陈庆, 陈立岩, 韩跃营, 高智, 齐世明 申请人:长春工业大学