專利名稱：夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是ー種機器人領(lǐng)域的攀爬機器人。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，高層建筑物數(shù)量不斷増加，人們在高空進行作業(yè)的情況也越來越多。在從事高空作業(yè)時，工作人員勞動強度大、危險程度高，其人身安全難以得到可靠的保證。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的執(zhí)行現(xiàn)場任務(wù)的技術(shù)應(yīng)用需求的夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機器人。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本實用新型夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機器人，其特征是包括夾緊部分、內(nèi)伸縮管、外伸縮管、伸縮電機、伸縮管連架、翻轉(zhuǎn)架、翻轉(zhuǎn)電機，所述的夾緊部分包括夾緊手爪、夾緊電機、夾緊電機架、導(dǎo)向軸、手爪絲杠，所述的夾緊手爪包括第一夾緊手爪和第二夾緊手爪，第一夾緊手爪和第二夾緊手爪安裝在導(dǎo)向軸和手爪絲杠上，夾緊電機安裝在夾緊電機架上并通過手爪絲杠驅(qū)動第一夾緊手爪和第二夾緊手爪；翻轉(zhuǎn)架包括第一翻轉(zhuǎn)架和第二翻轉(zhuǎn)架，翻轉(zhuǎn)電機包括第一翻轉(zhuǎn)電機和第二翻轉(zhuǎn)電機，第一翻轉(zhuǎn)電機安裝在第一翻轉(zhuǎn)架上，第ニ翻轉(zhuǎn)電機安裝在第二翻轉(zhuǎn)架上，所述的內(nèi)伸縮管、外伸縮管包括第一內(nèi)伸縮管、第二內(nèi)伸縮管、第一外伸縮管、第二外伸縮管，第一內(nèi)伸縮管和第二內(nèi)伸縮管安裝在第二翻轉(zhuǎn)架上，第一外伸縮管和第二外伸縮管安裝在第一翻轉(zhuǎn)架上，第一外伸縮管、第二外伸縮管分別套在第一內(nèi)伸縮管、第二內(nèi)伸縮上，第一外伸縮管和第二外伸縮管通過伸縮管連架相連，伸縮電機連接伸縮管連架并驅(qū)動伸縮管連架直線運動；所述的夾緊部分有兩個，兩個夾緊部分分別位于夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機器人本體的兩端、通過各自的夾緊電機架與各自相對應(yīng)的翻轉(zhuǎn)電機相連。本實用新型還可以包括I、所述的第一夾緊手爪和第二夾緊手爪與手爪絲杠以螺旋傳動連接，旋向相反。2、所述的夾緊手爪為雙層的半六邊形結(jié)構(gòu)。本實用新型的優(yōu)勢在于I、應(yīng)用螺旋絲杠傳動原理設(shè)計了伸縮機構(gòu)，使機器人能進行快速伸縮式的直線攀爬。2、伸縮翻轉(zhuǎn)一體化的設(shè)計方式可令機器人具備更好的地形適應(yīng)能力。3、伸縮部分采用內(nèi)外伸縮管結(jié)構(gòu)，不承受徑向力。伸縮管上下滑動時摩檫カ較小，降低了功率損耗。4、機器人一端的兩夾緊手爪的螺紋旋向相反。當(dāng)與旋向一定的絲杠配合時，兩夾緊手爪的運動方向相反。同時應(yīng)用兩根導(dǎo)向軸進行定位導(dǎo)向，能夠?qū)崿F(xiàn)手爪的快速夾緊和松開動作。精度高，夾持カ大。5、機器人一端的單側(cè)夾緊手爪采用雙層的半六邊形構(gòu)型設(shè)計。第一，這種設(shè)計方式令手爪部分能夠提供較大的夾持力。第二，此設(shè)計減小了機器人翻轉(zhuǎn)時的縱向小位移、提高了穩(wěn)定性與精度。第三，半六邊形手爪構(gòu)型可適應(yīng)桿狀物截面為圓面、橢圓面，矩形面的攀爬環(huán)境，從而令機器人具備了較好的地形適應(yīng)能力。

圖I為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a 圖2d為機器人攀爬動作I過程示意圖；圖3a 圖3d為機器人攀爬動作II過程示意圖；圖4a 圖4d為機器人攀爬動作III過程示意圖；圖5a 圖5d為機器人攀爬動作IV過程示意圖；圖6a 圖6f為機器人攀爬動作V過程示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述結(jié)合圖I 6，本實用新型包含的部件機器人主要是由夾緊手爪1、10、11、24、伸縮電機17、翻轉(zhuǎn)電機3、15、手爪夾緊電機8、23、手爪絲杠2、9、絲杠18、翻轉(zhuǎn)架4、16、伸縮機構(gòu) 5、6、20、21 構(gòu)成。本實用新型采取了如下的技術(shù)方案夾緊部分由夾緊手爪II、夾緊手爪IV22、手爪絲杠12和夾緊電機1121構(gòu)成。夾緊手爪Il和夾緊手爪IV24與導(dǎo)向軸11125、導(dǎo)向軸IV26采取了滑動配合的安裝方式見圖I。夾緊電機架1122與翻轉(zhuǎn)電機13固連。夾緊電機1123安裝于夾緊電機架1122中心處見圖I并與手爪絲杠12通過聯(lián)軸器固連。夾緊手爪II、夾緊手爪IV24分別與手爪絲杠12以螺旋傳動相連接，但旋向相反。當(dāng)夾緊電機II驅(qū)動螺紋旋向一定的手爪絲杠12轉(zhuǎn)動時，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV26的運動方向相反，可實現(xiàn)手爪的夾緊和松開動作。伸縮部分由內(nèi)伸縮管15、內(nèi)伸縮管1120、外伸縮管16、外伸縮管1121、伸縮管連架19、伸縮電機17、伸縮電機架7和絲杠18組成。內(nèi)伸縮管15、內(nèi)伸縮管1120與翻轉(zhuǎn)架1116固連，外伸縮管16與外伸縮管1121通過伸縮管連架19固連為一體。外伸縮管16和外伸縮管1121分別與翻轉(zhuǎn)架14固連。伸縮電機17安裝于伸縮電機架7上。伸縮電機架7、內(nèi)伸縮管15、內(nèi)伸縮管1120三者固連。伸縮管連架19與絲杠18為螺紋傳動配合。根據(jù)以上連接關(guān)系，伸縮電機17驅(qū)動絲杠18輸出的回轉(zhuǎn)運動即可轉(zhuǎn)化為伸縮管連架19的直線運動，從而實現(xiàn)機器人的伸縮動作見圖2。翻轉(zhuǎn)部分由翻轉(zhuǎn)電機13、翻轉(zhuǎn)架14和夾緊電機架1122組成。翻轉(zhuǎn)電機13輸出端與翻轉(zhuǎn)架14固連，翻轉(zhuǎn)電機13機體與夾緊電機架1122固連。當(dāng)手爪機構(gòu)夾緊目標(biāo)并固定時，翻轉(zhuǎn)電機13轉(zhuǎn)動可驅(qū)動機器人實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)動作。見圖3機器人在豎桿127上進行攀爬的情況如圖2所示首先，夾緊電機I驅(qū)動手爪絲杠
I2轉(zhuǎn)動實現(xiàn)夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24的夾緊動作，夾緊豎桿127。夾緊電機II反向轉(zhuǎn)動實現(xiàn)夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll張開的動作脫離豎桿127。此時，機器人處于伸展?fàn)顟B(tài)見圖2a。其次，伸縮電機17轉(zhuǎn)動，通過螺紋傳動關(guān)系轉(zhuǎn)化為伸縮管連架19的直線運動，帶動內(nèi)伸縮管5進入外伸縮管6。此時，機器人處于收縮狀態(tài)見圖2b。再次，夾緊手爪
Il與夾緊手爪IV24實現(xiàn)夾緊動作夾緊豎桿127，同時，令夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實現(xiàn)手爪張開動作脫離豎桿127。在伸縮電機17反向驅(qū)動下，帶動內(nèi)伸縮管5退出外伸縮管6見圖2c。最后，機器人整體重復(fù)以上動作即可進行快速的直線式攀爬動作I見圖2d。機器人在豎桿127攀爬時遇到小障礙物31的翻轉(zhuǎn)攀爬情況如圖3所示首先，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現(xiàn)夾緊動作夾緊豎桿127，同時，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實現(xiàn)手爪張開動作脫離豎桿127。此時，機器人收縮至最短狀態(tài)以保證翻轉(zhuǎn)カ矩最短見圖3a。其次，翻轉(zhuǎn)電機1115驅(qū)動夾緊手爪1110、夾緊手爪IIIll轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角度約為180°見圖3b。再次，翻轉(zhuǎn)電機13驅(qū)動翻轉(zhuǎn)架14轉(zhuǎn)動，通過前文所述固連關(guān)系令機器人實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)動作見圖3c。最后，當(dāng)機器人處于翻轉(zhuǎn)角度約為180°的位置吋，夾緊電機1123驅(qū)動夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實現(xiàn)夾緊動作夾緊豎桿127，并越過小障礙物31見圖3d。至此，機器人完成了ー個周期的攀爬動作II。重復(fù)上述動作即可完成連續(xù)的翻轉(zhuǎn)攀爬 動作。機器人在豎桿127上攀爬時遇到橫桿28的翻轉(zhuǎn)攀爬情況如圖4所示首先，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現(xiàn)夾緊動作夾緊豎桿127，同時，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實現(xiàn)手爪張開動作脫離豎桿127見圖4a。其次，翻轉(zhuǎn)電機13驅(qū)動機器人進行翻轉(zhuǎn)動作翻轉(zhuǎn)至合適角度位置見圖4b，此過程中應(yīng)盡量保證機器人長度最短，カ矩最小。再次，翻轉(zhuǎn)電機II15驅(qū)動夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll轉(zhuǎn)動至合適角度位置。同時，夾緊手爪IIio與夾緊手爪IIIll實現(xiàn)夾緊動作夾緊橫桿128，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現(xiàn)手爪張開動作脫離豎桿127見圖4c。最后，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24轉(zhuǎn)動至合適角度位置，夾緊橫桿128見圖4d。至此，機器完成了攀爬動作III。機器人可在兩并行的豎桿127和豎桿1129完成如圖5的攀爬動作過程首先，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現(xiàn)夾緊動作夾緊豎桿127，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實現(xiàn)手爪張開動作脫離豎桿127。此時機器人處于豎直狀態(tài)見圖5a。其次，在翻轉(zhuǎn)電機1115驅(qū)動下，機器人實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)動作轉(zhuǎn)動至水平位置，同時配合伸縮電機17驅(qū)動機器人機構(gòu)伸展，令夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24至合適位置，夾緊豎桿1129見圖5b。再次，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現(xiàn)張開動作脫離豎桿1129，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實現(xiàn)手爪夾緊動作夾緊豎桿127。同時，翻轉(zhuǎn)電機1115驅(qū)動機器人轉(zhuǎn)動進行方向向上的攀爬動作，配合伸縮電機17驅(qū)動機器人機構(gòu)伸縮，令夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24至合適位置，夾緊豎桿1129見圖5c。最后，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實現(xiàn)張開動作脫離豎桿127，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現(xiàn)夾緊動作夾緊豎桿1129。同時，翻轉(zhuǎn)電機13驅(qū)動機器人轉(zhuǎn)動，伸縮電機17驅(qū)動機器人機構(gòu)伸縮，令夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll至合適位置，夾緊豎桿127見圖5d。至此，機器人完成了ー個周期的攀爬動作IV。重復(fù)上述動作過程即可實現(xiàn)連續(xù)的攀爬動作。機器人可完成從豎桿127攀爬至以豎桿127的上端附近位置為起點的豎桿III30的攀爬動作，如圖7所示首先，機器人攀爬至豎桿127的上端極限位置見圖6a、b。其次，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現(xiàn)夾緊動作夾緊豎桿127。同時，夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll實現(xiàn)手爪張開動作脫離豎桿127，伸縮電機17與翻轉(zhuǎn)電機1115驅(qū)動機器人分別實現(xiàn)伸縮與夾緊手爪的轉(zhuǎn)動，令夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll至合適范圍內(nèi)位置見圖6c。再次，翻轉(zhuǎn)電機13驅(qū)動機器人翻轉(zhuǎn)，夾緊電機1123實現(xiàn)夾緊動作，使夾緊手爪IIlO與夾緊手爪IIIll夾緊豎桿11130。同時，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現(xiàn)手爪張開動作脫離豎 桿127，翻轉(zhuǎn)電機1115驅(qū)動二者轉(zhuǎn)動至合適位置見圖6d、e。最后，翻轉(zhuǎn)電機13驅(qū)動機器人轉(zhuǎn)動，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24至適位置見圖6f。同時，夾緊手爪Il與夾緊手爪IV24實現(xiàn)夾緊動作夾緊豎桿11130。至此，機器人完成攀爬動作V。
權(quán)利要求1.夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機器人，其特征是包括夾緊部分、內(nèi)伸縮管、外伸縮管、伸縮電機、伸縮管連架、翻轉(zhuǎn)架、翻轉(zhuǎn)電機，所述的夾緊部分包括夾緊手爪、夾緊電機、夾緊電機架、導(dǎo)向軸、手爪絲杠，所述的夾緊手爪包括第一夾緊手爪和第二夾緊手爪，第一夾緊手爪和第二夾緊手爪安裝在導(dǎo)向軸和手爪絲杠上，夾緊電機安裝在夾緊電機架上并通過手爪絲杠驅(qū)動第一夾緊手爪和第二夾緊手爪；翻轉(zhuǎn)架包括第一翻轉(zhuǎn)架和第二翻轉(zhuǎn)架，翻轉(zhuǎn)電機包括第一翻轉(zhuǎn)電機和第二翻轉(zhuǎn)電機，第一翻轉(zhuǎn)電機安裝在第一翻轉(zhuǎn)架上，第二翻轉(zhuǎn)電機安裝在第二翻轉(zhuǎn)架上，所述的內(nèi)伸縮管、外伸縮管包括第一內(nèi)伸縮管、第二內(nèi)伸縮管、第一外伸縮管、第二外伸縮管，第一內(nèi)伸縮管和第二內(nèi)伸縮管安裝在第二翻轉(zhuǎn)架上，第一外伸縮管和第二外伸縮管安裝在第一翻轉(zhuǎn)架上，第一外伸縮管、第二外伸縮管分別套在第一內(nèi)伸縮管、第二內(nèi)伸縮上，第一外伸縮管和第二外伸縮管通過伸縮管連架相連，伸縮電機連接伸縮管連架并驅(qū)動伸縮管連架直線運動；所述的夾緊部分有兩個，兩個夾緊部分分別位于夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機器人本體的兩端、通過各自的夾緊電機架與各自相對應(yīng)的翻轉(zhuǎn)電機相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機器人，其特征是所述的第一夾緊手爪和第二夾緊手爪與手爪絲杠以螺旋傳動連接，旋向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機器人，其特征是所述的夾緊手爪為雙層的半六邊形結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型的目的在于提供夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機器人，包括夾緊部分、內(nèi)伸縮管、外伸縮管、伸縮電機、伸縮管連架、翻轉(zhuǎn)架、翻轉(zhuǎn)電機，所述的夾緊部分包括夾緊手爪、夾緊電機、夾緊電機架、導(dǎo)向軸、手爪絲杠，所述的夾緊部分有兩個，兩個夾緊部分分別位于夾緊式伸縮翻轉(zhuǎn)一體化攀爬機器人本體的兩端、通過各自的夾緊電機架與各自相對應(yīng)的翻轉(zhuǎn)電機相連。本實用新型應(yīng)用螺旋絲杠傳動原理設(shè)計了伸縮機構(gòu)，使機器人能進行快速伸縮式的直線攀爬；伸縮翻轉(zhuǎn)一體化的設(shè)計方式可令機器人具備更好的地形適應(yīng)能力；伸縮部分采用內(nèi)外伸縮管結(jié)構(gòu)，不承受徑向力。
文檔編號B62D57/024GK202608929SQ20122017397
公開日2012年12月19日 申請日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者劉少剛, 郭云龍, 魚展, 林珊穎, 劉錚, 周釗, 張麗, 徐震, 劉輕塵, 廖粵峰 申請人:哈爾濱工程大學(xué)