一種基于雙爪夾持機構(gòu)的多功能爬桿機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于機器人設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于雙爪夾持機構(gòu)的多功能爬桿機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]爬桿機器人是一種能夠在桿件上作業(yè)的移動機器人。根據(jù)所抓持攀爬介質(zhì)方式的不同，現(xiàn)有的典型樣機分為以下三類:環(huán)抱式攀爬機器人，鉤爪式攀爬機器人和夾持式攀爬機器人。總體上看，由于夾持機構(gòu)能夠脫離攀爬桿件，配合機器人軀干較高的自由度，現(xiàn)有的夾持式攀爬機器人已經(jīng)具備了較強的機動性;但若要真正應(yīng)用于實際的環(huán)境中，它們還有不小的距離，具體表現(xiàn)在:第一，所能攀爬的介質(zhì)的尺寸和形狀單一，適應(yīng)性不強;第二，它們的運動方式單一，無法進行一些基本的避障運動;第三，它們的夾持機構(gòu)不具備操作功能，無法完成實際的操作任務(wù)。
[0003]目前，模塊化雙手爪式攀爬機器人Climbot已通過桁架過渡攀爬、攀爬燈桿卸取燈泡等實驗，以其靈活的動作充分證明了雙手爪式攀爬機器人具備在空間桁架中靈巧穿梭攀爬的能力，在克服攀爬機器人上述第一、二項不足中取得明顯進步和優(yōu)勢。
[0004]然而，操作能力是機器人進行實際應(yīng)用的必要條件，現(xiàn)有的樣機全部需要額外的操作裝置才能實現(xiàn)操作功能。操作功能單一、操作能力差和結(jié)構(gòu)復(fù)雜；因此，開發(fā)一種具有多種操作功能、結(jié)構(gòu)簡單、安全性能好的機器人符合機器人發(fā)展的趨勢和社會生產(chǎn)生活的需要。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提出一種基于雙爪夾持機構(gòu)的多功能爬桿機器人，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的操作功能單一和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的一種基于雙爪夾持機構(gòu)的多功能爬桿機器人包括兩個夾持器、兩個扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、三個翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、兩個連接桿、檢修機構(gòu)和清洗機構(gòu)；
[0007 ]兩個連接桿的一端通過一個翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接，兩個連接桿的另一端分別和一個翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的一端連接，和兩個連接桿連接的兩個翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的另一端分別和一個扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的一端連接，和兩個翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接的扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的另一端分別和一個夾持器連接;每個夾持器上設(shè)置有清洗機構(gòu)，任意一個連接桿上設(shè)置有檢修機構(gòu)；
[0008]所述扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)只有一個轉(zhuǎn)動自由度，且扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸承與扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)整體的軸線重合或垂直;所述翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)只有一個轉(zhuǎn)動自由度，且翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸承與翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)整體的軸線垂直。
[0009]所述夾持器包括驅(qū)動電機及電控部分A、諧波減速器A、絲杠A、滑塊A、關(guān)節(jié)基座、平行四桿機構(gòu)和夾子;所述驅(qū)動電機及電控部分A固定在關(guān)節(jié)基座上，驅(qū)動電機及電控部分A中的電機通過軸套和諧波減速器A的波發(fā)生器相連，諧波減速器A鋼輪固定在關(guān)節(jié)基座上，諧波減速器A輸出輪和絲杠A通過軸套相連，滑塊A與絲杠A嚙合，平行四桿機構(gòu)一端和滑塊A連接，另一端固定有夾子，滑塊A帶動平行四桿機構(gòu)運動，進而帶動夾子的張開或夾緊，所述關(guān)節(jié)基座和所述扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的一端固定連接。
[0010]所述扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括驅(qū)動電機及電控部分B、諧波減速器B、齒輪、齒圈、第一關(guān)節(jié)A和第二關(guān)節(jié)A;所述驅(qū)動電機及電控部分B固定在第一關(guān)節(jié)A上，驅(qū)動電機及電控部分B中的電機通過軸套與諧波減速器B的波發(fā)生器相連，諧波減速器B的鋼輪固定在第一關(guān)節(jié)A上，諧波減速器B輸出輪與齒輪固連，齒圈固定在第二關(guān)節(jié)A上，齒輪和齒圈嚙合。
[0011]所述翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括驅(qū)動電機及電控部分C、諧波減速器C、錐齒輪A、錐齒輪B、第一關(guān)節(jié)B、第二關(guān)節(jié)B和關(guān)節(jié)連接器;所述驅(qū)動電機及電控部分C固定在第一關(guān)節(jié)B上，驅(qū)動電機及電控部分C中的電機通過軸套和諧波減速器C的波發(fā)生器相連，諧波減速器C的鋼輪固定在第一關(guān)節(jié)B上，諧波減速器C輸出輪和錐齒輪A固連，第一關(guān)節(jié)B與第二關(guān)節(jié)B用關(guān)節(jié)連接器相連，錐齒輪B安裝在第二關(guān)節(jié)上，錐齒輪A與錐齒輪B(304)嚙合。
[0012]所述檢修機構(gòu)包括驅(qū)動電機及電控部分D、絲杠B、剪切桿、二軸攝像系統(tǒng)和滑塊B;所述絲杠B包括旋向相反的兩段，絲杠B旋向相反的兩段分別和一個滑塊B形成絲杠螺母副，所述驅(qū)動電機及電控部分D固定在任意一個連接桿上，驅(qū)動電機及電控部分D中的電機通過軸套連接絲杠B，所述收縮剪切桿一端分別和兩個滑塊B連接，另一端連接二軸攝像系統(tǒng)。
[0013]所述清洗機構(gòu)包括清洗刷、連桿和清掃基座;所述清掃基座固定在所述夾持器的關(guān)節(jié)基座兩側(cè)，所述清洗刷通過連桿和所述清掃基座連接，所述連桿為可伸縮連桿，通過所述連桿伸縮帶動所述清洗刷伸出或收回。
[0014]所述可伸縮連桿為液壓可伸縮連桿。
[0015]所述連桿的最大伸長長度大于夾持器的整體長度。
[0016]本實用新型的有益效果為:本實用新型的一種基于雙爪夾持機構(gòu)的多功能爬桿機器人的清洗機構(gòu)安裝在機器人的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機械臂上，可直接利用關(guān)節(jié)處的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)清潔功能，而不需要額外的執(zhí)行電機，可有效減輕機器人的重量；
[0017]在夾持器模塊中采用的是絲杠滑塊傳動方式，利用螺旋副摩擦角大的原理使機構(gòu)能夠自鎖，達(dá)到夾持器夾持桿件穩(wěn)定的目的；
[0018]檢修機構(gòu)安裝在機體的內(nèi)部，可自由伸縮，充分利用了機器人的內(nèi)部空間，又可避免檢修裝置妨礙機器人攀爬；
[0019]本實用新型的翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)配合機器人兩端的夾持器，可根據(jù)不同的攀爬環(huán)境，使機器人以扭轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)的步態(tài)攀爬桿件，到達(dá)指定地點后，對設(shè)備進行檢修或清洗。多種操作功能、結(jié)構(gòu)簡單、安全性能好。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的一種基于雙爪夾持機構(gòu)的多功能爬桿機器人的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實用新型的一種基于雙爪夾持機構(gòu)的多功能爬桿機器人的夾持器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本實用新型的一種基于雙爪夾持機構(gòu)的多功能爬桿機器人的夾持器結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0023]圖4為本實用新型的一種基于雙爪夾持機構(gòu)的多功能爬桿機器人的扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為本實用新型的一種基于雙爪夾持機構(gòu)的多功能爬桿機器人的扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0025]圖6為本實用新型的一種基于雙爪夾持機構(gòu)的多功能爬桿機器人的翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖7為本實用新型的一種基于雙爪夾持機構(gòu)的多功能爬桿機器人的翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機構(gòu)剖視圖；
[0027]圖8為本實用新型的一種基于雙爪夾持機構(gòu)的多功能爬桿機器人的檢修機構(gòu)示意圖；
[0028]圖9為本實用新型的一種基于雙爪夾持機構(gòu)的多功能爬桿機器人扭轉(zhuǎn)攀爬姿態(tài)示意圖；
[0029]圖10本實用新型的一種基于雙爪夾持機構(gòu)的多功能爬桿機器人翻轉(zhuǎn)攀爬姿態(tài)示意圖；
[0030]其中:1、夾持器，101、驅(qū)動電機及電控部分A，1 2、諧波減速器A，103、絲杠A，104、滑塊A，105、關(guān)節(jié)基座，106、平行四桿機構(gòu)，107、夾子，2、扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，201、驅(qū)動電機及電控部分B，202、諧波減速器B，203、齒輪，204、齒圈，205、第一關(guān)節(jié)A，206、第二關(guān)節(jié)A，3、翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，301、驅(qū)動電機及電控部分(:，302、諧波減速器(:，303、錐齒輪4，304、錐齒輪8，305、第一關(guān)節(jié)B，306、第二關(guān)節(jié)B，4、連接桿，5、檢修機構(gòu)，501、驅(qū)動電機及電控部分D，502、絲杠B，503、剪切桿，504、二軸攝像系統(tǒng)，505、滑塊B，6、清洗機構(gòu)，601、清洗刷，602、連桿，603、清掃基座。
【具體實施方式】
[0031 ]下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作進一步說明。
[0032]參見附圖1，本實用新型的一種基于雙爪夾持機構(gòu)的多功能爬桿機器人包括兩個夾持器1、兩個扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2、三個翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3、兩個連接桿4、檢修機構(gòu)5和清洗機構(gòu)6;
[0033]兩個連接桿4的一端通過一個翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3連接，兩個連接桿4的另一端分別和一個翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3的一端連接，和兩個連接桿4連接的兩個翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3的另一端分別和一個扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2的一端連接，和兩個翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3連接的扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2的另一端分別和一個夾持器I連接;每個夾持器I上設(shè)置有清洗機構(gòu)6，任意一個連接桿4上設(shè)置有檢修機構(gòu)5;
[0034]所述扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2只有一個轉(zhuǎn)動自由度，且扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸承與扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2整體的軸線重合或垂直;所述翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3只有一個轉(zhuǎn)動自由度，且翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸承與翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3整體的軸線垂直。
[0035]參見附圖2和附圖3，所述夾持器I包括驅(qū)動電機及電控部分AlOl、諧波減速器A102、絲杠A103、滑塊A104、關(guān)節(jié)基座105、平行四桿機構(gòu)106和夾子107;所述驅(qū)動電機及電控部分AlOl固定在關(guān)節(jié)基座105上，驅(qū)動電機及電控部分AlOl中的電機通過軸套和諧波減速器A102的波發(fā)生器相連，諧波減速器A102鋼輪固定在關(guān)節(jié)基座105上，諧波減速器A102輸出輪和絲杠A103通過軸套相連，滑塊A104與絲杠A103嚙合，平行四桿機構(gòu)106—端和滑塊A104連接，另一端固定有夾子107，滑塊A104帶動平行四桿機構(gòu)106運動，進而帶動夾子107的張開或夾緊，所述關(guān)節(jié)基座105和所述扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2的一端固定連接。
[0036]參見附圖4和附圖5，所述扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2包括驅(qū)動電機及電控部分B201、諧波減速器B202、齒輪203、齒圈204、第一關(guān)節(jié)A205和第二關(guān)節(jié)A206 ；所述驅(qū)動電機及電控部分B201固定在第一關(guān)節(jié)A205上，驅(qū)動電機及電控部分B201中的電機通過軸套與諧波減速器B202的波發(fā)生器相連，諧波減速器B202的鋼輪固定在第一關(guān)節(jié)A205上，諧波減速器B202輸出輪與齒輪203固連，齒圈204固定在第二關(guān)節(jié)A206上，齒輪203和齒圈204嚙合。
[0037]參見附圖6和附圖7，所述翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3包括驅(qū)動電機及電控部分C301、諧波減速器C30