一种多功能六足攀爬机器人的制作方法_2

文档序号:9700372阅读:来源:国知局
曲柄摇杆机构,31为第四曲柄摇杆机构,32为发射通孔,33为第五曲柄摇杆机构,34为第六曲柄摇杆机构,35为大腿连接件,36为交流伺服电机,37三角形连接件,38为大腿连杆,39为工字型连接件,40为螺旋桨,41为小腿上部,42为弹簧减震装置,43为小腿下部,44为脚祉轮,45为脚祉小型电机,46为脚祉,47为第一槽轮,48为连接轴,49为机械手保护架,50为第一连杆、51第二连杆、52第三连杆、53为第四连杆,54T形支撑架,55为手指,56为转盘曲柄,57为滑块连杆,58为滑块,59为加持手连杆,60为飞爪,61为线圈,62为发射管,63为外圈导线,64为发射管支架,65为锂电池,66为绳索,67为滑轮,68为滑轮支架,69为抓取窗口,70为上壳体,71为CCD视觉传感器,72为下壳体,73为第二斜齿圆柱齿轮,74为第二齿轮轴,75为带轮,76为第二 V带,77为第三传动轴,78为第七直齿圆柱齿轮,79为第八直齿圆柱齿轮,80为第九直齿圆柱齿轮,81为第十直齿圆柱齿轮,82为第四传动轴,83为第三V带,84为第五传动轴,85为第四V带。
【具体实施方式】
[0031 ]下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。
[0032]参见图1,本发明所述多功能六足攀爬机器人,包括传动模块1、飞爪模块2、腿部模块3、抓取模块4、壳体模块5共五个部分。
[0033]参见图2以及图3,壳体模块5分为上壳体70、下壳体72两部分。上壳体70采用双曲面设计,上壳体70后半部分采用六块双曲面结构组成,棱角美观,曲面流畅并可减小空气阻力;上壳体70前半部分同样采用双曲面设计,顶部安装有CCD视觉传感器71。下壳体72的设计基于上壳体70的俯视投影图,保证上下壳体互相匹配,下壳体72上设置有抓取窗口69。腿部模块3由六只腿组成,分布在下壳体72的左右两侧,每侧有三只腿,每侧三只腿从前向后布置,故六只腿分别命名为左前腿11、左中腿10以及左后腿9,和右前腿6、右中腿7以及右后腿8 0
[0034]参见图4、图5a以及图5b,传动模块I固定在下壳体72上,主要由正交槽轮机构以及齿轮、齿轮轴、带轮和V带等零件组成,通过曲柄摇杆机构与各只腿相连,通过正交槽轮机构与自带减速器的电机12相连。自带减速器的电机12固定在下壳体72上中间偏左上的位置,正交槽轮机构位于下壳体72上中间,传动模块I的零件可划分为功能上对称的左右两组,其中一组包括第二双拨销盘15、第一斜齿圆柱齿轮17、与第一斜齿圆柱齿轮17啮合的第一齿轮轴18、设置于第一齿轮轴18上的第一直齿圆柱齿轮19、与第一直齿圆柱齿轮19啮合的第二直齿圆柱齿轮20、与第二直齿圆柱齿轮同轴安装的第三直齿圆柱齿轮21、与第三直齿圆柱齿轮21啮合的第四直齿圆柱齿轮22、与第四直齿圆柱齿轮22同轴安装的第五直齿圆柱齿轮23、第一传动轴25、第二传动轴29以及第一 V带28,第一 V带28分别与设置于第一传动轴25以及第二传动轴29上的带轮相连,第五直齿圆柱齿轮23与设置于第一传动轴25上的第六直齿圆柱齿轮24嗤合,第一传动轴25与第一曲柄摇杆机构26的曲柄部分相连,第二传动轴29与第三曲柄摇杆机构30的曲柄部分相连,第一齿轮轴18与第五曲柄摇杆机构33的曲柄部分相连。另一组包括第二斜齿圆柱齿轮73、与第二斜齿圆柱齿轮73啮合的第二齿轮轴74、第三传动轴77、与设置于第二齿轮轴74以及第三传动轴77的带轮分别相连的第二 V带76、设置于第三传动轴77上的第七直齿圆柱齿轮78、与第七直齿圆柱齿轮78啮合的第八直齿圆柱齿轮79、与第八直齿圆柱齿轮79同轴安装的第九直齿圆柱齿轮80、第四传动轴82、第五传动轴84以及第三V带83,第九直齿圆柱齿轮80与设置于第四传动轴82的第十直齿圆柱齿轮81啮合,第四传动轴82与第六曲柄摇杆机构34的曲柄部分相连,第五传动轴84与第四曲柄摇杆机构31的曲柄部分相连,第二齿轮轴74与第二曲柄摇杆机构27的曲柄部分相连。参见图6,传动模块I的正交槽轮机构包括相对设置且正交的第一双拨销盘14以及第二双拨销盘15、连接第一双拨销盘14与第二双拨销盘15中心的连接轴48、与双拨销盘14配合的第一槽轮47以及与第二双拨销盘15配合的第二槽轮16,第二槽轮16与第一斜齿圆柱齿轮17同轴安装,第一槽轮47与第二斜齿圆柱齿轮73同轴安装,连接轴48上设置有带轮,自带减速器的电机12的输出轴上设置有带轮,连接轴48上的带轮与所述电机输出轴上的带轮通过第四V带85连接,两个双拨销盘转动时,使两个槽轮也先后转动,故该机构可以实现腿部模块3以三腿为一组的分时传动。
[0035]传动模块I具体传动方式是:自带减速器的电机12通过对应带轮以及V带(即连接轴上的带轮、所述电机输出轴上的带轮以及第四V带85)带动两个双拨销盘转动,双拨销盘转动通过各自拨销分时驱动两个槽轮转动,将动力传递给左右两侧的第一以及第二斜齿圆柱齿轮(两个双拨销盘的拨销垂直设计,当连接轴转动时,两个双拨销盘实现了分时传动,由此仅通过一个自由度的控制就实现了六条腿的分时传动控制);右侧第一斜齿圆柱齿轮17通过齿轮啮合传动带动第一齿轮轴18转动,第一齿轮轴18将动力通过第一直齿圆柱齿轮19、第二直齿圆柱齿轮20、第三直齿圆柱齿轮21、第四直齿圆柱齿轮22、第五直齿圆柱齿轮23以及第六直齿圆柱齿轮24的多级齿轮传动传递给第一传动轴25,第一传动轴25通过带传动将动力传递给第二传动轴29,第一传动轴25、第二传动轴29以及第一齿轮轴18将动力分别经过第一曲柄摇杆机构26、第三曲柄摇杆机构30以及第五曲柄摇杆机构33传递给左后腿
9、左前腿11以及右中腿7,从而实现了三腿为一组的传动;另外一组三腿的传动由左侧第二斜齿圆柱齿轮73按照相似方式传递,第二斜齿圆柱齿轮73通过齿轮啮合传动带动第二齿轮轴74转动,第二齿轮轴74通过带传动将动力传递给第三传动轴77,第三传动轴77将动力通过第七直齿圆柱齿轮78、第八直齿圆柱齿轮79、第九直齿圆柱齿轮80以及第十直齿圆柱齿轮81的多级齿轮传动传递给第四传动轴82,第四传动轴82通过带传动将动力传递给第五传动轴84,第四传动轴82、第五传动轴84以及第二齿轮轴74将动力分别经过第六曲柄摇杆机构34、第四曲柄摇杆机构31以及第二曲柄摇杆机构27传递给到右后腿8、右前腿6以及左中腿10。
[0036]参见图7,腿部模块3中,每只腿都包括大腿、小腿、螺旋桨40、脚趾部四部分,可以在竖直平面内随相应曲柄摇杆机构的摇杆部分摆动。大腿连接件35为四叉戟状,上侧与大腿连杆38通过铰链连接,下侧与交流伺服电机36通过铰链连接;交流伺服电机36与三角形连接件37固定连接,以保证二者同步;工字型连接件39为工字型结构,左侧上侧与大腿连杆38通过铰链连接,左侧下侧与三角形连接件37通过铰链连接;大腿连接件35、大腿连杆38、交流伺服电机36、三角形连接件37与工字型连接件39组成平行四边形机构,从而保证工字型连接件39与大腿连接件35平行运动,进而实现小腿垂直运动。三角形连接件37的作用是弥补交流伺服电机36与大腿连杆38之间的尺寸差异,保证可以组成平行四边形机构;小腿包括小腿上部41、小腿下部43,小腿上部41与小腿下部43之间装有弹簧减震装置42;脚趾部包括脚趾46以及脚趾轮44,脚趾46下端可以插入地面,脚趾46上端连接脚趾轮44,脚趾轮44适用于在平坦路面滚动前进,脚趾小型电机45驱动脚趾46旋转运动,设置于小腿下部43,完成脚趾轮和脚趾的切换;螺旋桨40通过连杆与小腿上部41连接,提供负压,保证脚趾部紧密贴合壁面。脚趾46经过表面织构化处理,增强了机器人吸附壁面能力。
[0037]参见图8,飞爪模块2固定在下壳体72前端,由飞爪60、发射管62、线圈61、外圈导线63、锂电池65、发射管支架64、绳索66、滑轮67、滑轮支架68等组成。飞爪60外包裹线圈61,并嵌套在发射管62中,飞爪60由发射通孔32伸出壳体模块5,发射管62通过发射管支架64固定在下壳体72前端;绳索66—端与飞爪60相连,另一端缠绕在滑轮67上,滑轮67通过滑轮支架68固定在下壳体前端。飞爪模块2利用电磁感应原理实现飞爪功能,具体实现方式如下:首先给线圈61通电,当发射管上的外圈导线63通电后会产生磁场,磁场作用在通电的线圈61上,使通电的线圈61受到洛伦
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