一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人制造技术

技术编号:15150720 阅读:118 留言:0更新日期:2017-04-11 14:36
一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人属于机器人设计技术领域,目的在于解决现有技术存在的操作功能单一和结构复杂的问题。本实用新型专利技术的两个连接杆的一端通过一个翻转关节连接,两个连接杆的另一端分别和一个翻转关节的一端连接,和两个连接杆连接的两个翻转关节的另一端分别和一个扭转关节的一端连接,和两个翻转关节连接的扭转关节的另一端分别和一个夹持器连接;每个夹持器上设置有清洗机构,任意一个连接杆上设置有检修机构;扭转关节只有一个转动自由度,且扭转关节轴承与扭转关节整体的轴线重合或垂直;翻转关节只有一个转动自由度,且翻转关节轴承与翻转关节整体的轴线垂直。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于机器人设计
,具体涉及一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人
技术介绍
爬杆机器人是一种能够在杆件上作业的移动机器人。根据所抓持攀爬介质方式的不同,现有的典型样机分为以下三类:环抱式攀爬机器人,钩爪式攀爬机器人和夹持式攀爬机器人。总体上看,由于夹持机构能够脱离攀爬杆件,配合机器人躯干较高的自由度,现有的夹持式攀爬机器人已经具备了较强的机动性;但若要真正应用于实际的环境中,它们还有不小的距离,具体表现在:第一,所能攀爬的介质的尺寸和形状单一,适应性不强;第二,它们的运动方式单一,无法进行一些基本的避障运动;第三,它们的夹持机构不具备操作功能,无法完成实际的操作任务。目前,模块化双手爪式攀爬机器人Climbot已通过桁架过渡攀爬、攀爬灯杆卸取灯泡等实验,以其灵活的动作充分证明了双手爪式攀爬机器人具备在空间桁架中灵巧穿梭攀爬的能力,在克服攀爬机器人上述第一、二项不足中取得明显进步和优势。然而,操作能力是机器人进行实际应用的必要条件,现有的样机全部需要额外的操作装置才能实现操作功能。操作功能单一、操作能力差和结构复杂;因此,开发一种具有多种操作功能、结构简单、安全性能好的机器人符合机器人发展的趋势和社会生产生活的需要。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人,解决现有技术存在的操作功能单一和结构复杂的问题。为实现上述目的,本技术的一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人包括两个夹持器、两个扭转关节、三个翻转关节、两个连接杆、检修机构和清洗机构;两个连接杆的一端通过一个翻转关节连接,两个连接杆的另一端分别和一个翻转关节的一端连接,和两个连接杆连接的两个翻转关节的另一端分别和一个扭转关节的一端连接,和两个翻转关节连接的扭转关节的另一端分别和一个夹持器连接;每个夹持器上设置有清洗机构,任意一个连接杆上设置有检修机构;所述扭转关节只有一个转动自由度,且扭转关节轴承与扭转关节整体的轴线重合或垂直;所述翻转关节只有一个转动自由度,且翻转关节轴承与翻转关节整体的轴线垂直。所述夹持器包括驱动电机及电控部分A、谐波减速器A、丝杠A、滑块A、关节基座、平行四杆机构和夹子;所述驱动电机及电控部分A固定在关节基座上,驱动电机及电控部分A中的电机通过轴套和谐波减速器A的波发生器相连,谐波减速器A钢轮固定在关节基座上,谐波减速器A输出轮和丝杠A通过轴套相连,滑块A与丝杠A啮合,平行四杆机构一端和滑块A连接,另一端固定有夹子,滑块A带动平行四杆机构运动,进而带动夹子的张开或夹紧,所述关节基座和所述扭转关节的一端固定连接。所述扭转关节包括驱动电机及电控部分B、谐波减速器B、齿轮、齿圈、第一关节A和第二关节A;所述驱动电机及电控部分B固定在第一关节A上,驱动电机及电控部分B中的电机通过轴套与谐波减速器B的波发生器相连,谐波减速器B的钢轮固定在第一关节A上,谐波减速器B输出轮与齿轮固连,齿圈固定在第二关节A上,齿轮和齿圈啮合。所述翻转关节包括驱动电机及电控部分C、谐波减速器C、锥齿轮A、锥齿轮B、第一关节B、第二关节B和关节连接器;所述驱动电机及电控部分C固定在第一关节B上,驱动电机及电控部分C中的电机通过轴套和谐波减速器C的波发生器相连,谐波减速器C的钢轮固定在第一关节B上,谐波减速器C输出轮和锥齿轮A固连,第一关节B与第二关节B用关节连接器相连,锥齿轮B安装在第二关节上,锥齿轮A与锥齿轮B(304)啮合。所述检修机构包括驱动电机及电控部分D、丝杠B、剪切杆、二轴摄像系统和滑块B;所述丝杠B包括旋向相反的两段,丝杠B旋向相反的两段分别和一个滑块B形成丝杠螺母副,所述驱动电机及电控部分D固定在任意一个连接杆上,驱动电机及电控部分D中的电机通过轴套连接丝杠B,所述收缩剪切杆一端分别和两个滑块B连接,另一端连接二轴摄像系统。所述清洗机构包括清洗刷、连杆和清扫基座;所述清扫基座固定在所述夹持器的关节基座两侧,所述清洗刷通过连杆和所述清扫基座连接,所述连杆为可伸缩连杆,通过所述连杆伸缩带动所述清洗刷伸出或收回。所述可伸缩连杆为液压可伸缩连杆。所述连杆的最大伸长长度大于夹持器的整体长度。本技术的有益效果为:本技术的一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人的清洗机构安装在机器人的回转关节机械臂上,可直接利用关节处的转动实现清洁功能,而不需要额外的执行电机,可有效减轻机器人的重量;在夹持器模块中采用的是丝杠滑块传动方式,利用螺旋副摩擦角大的原理使机构能够自锁,达到夹持器夹持杆件稳定的目的;检修机构安装在机体的内部,可自由伸缩,充分利用了机器人的内部空间,又可避免检修装置妨碍机器人攀爬;本技术的翻转关节和扭转关节配合机器人两端的夹持器,可根据不同的攀爬环境,使机器人以扭转或翻转的步态攀爬杆件,到达指定地点后,对设备进行检修或清洗。多种操作功能、结构简单、安全性能好。附图说明图1为本技术的一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人的整体结构示意图;图2为本技术的一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人的夹持器结构示意图;图3为本技术的一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人的夹持器结构剖视图;图4为本技术的一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人的扭转关节结构示意图;图5为本技术的一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人的扭转关节结构剖视图;图6为本技术的一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人的翻转关节结构示意图;图7为本技术的一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人的翻转关节机构剖视图;图8为本技术的一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人的检修机构示意图;图9为本技术的一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人扭转攀爬姿态示意图;图10本技术的一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人翻转攀爬姿态示意图;其中:1、夹持器,101、驱动电机及电控部分A,102、谐波减速器A,103、丝杠A,104、滑块A,105、关节基座,106、平行四杆机构,107、夹子,2、扭转关节,201、驱动电机及电控部分B,202、谐波减速器B,203、齿轮,204、齿圈,205、第一关节A,206、第二关节A,3、翻转关节,301、驱动电机及电控部分C,302、谐波减速器C,303、锥齿轮A,304、锥齿轮B,305、第一关节B,306、第二关节B,4、连接杆,5、检修机构,501、驱动电机及电控部分D,502、丝杠B,503、剪切杆,504、二轴摄像系统,505、滑块B,6、清洗机构,601、清洗刷,602、连杆,603、清扫基座。具体实施方式下面结合附图对本技术的实施方式作进一步说明。参见附图1,本技术的一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人包括两个夹持器1、两个扭转关节2、三个翻转关节3、两个连接杆4、检修机构5和清洗机构6;两个连接杆4的一端通过一个翻转关节3连接,两个连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人,其特征在于,包括两个夹持器(1)、两个扭转关节(2)、三个翻转关节(3)、两个连接杆(4)、检修机构(5)和清洗机构(6);两个连接杆(4)的一端通过一个翻转关节(3)连接,两个连接杆(4)的另一端分别和一个翻转关节(3)的一端连接,和两个连接杆(4)连接的两个翻转关节(3)的另一端分别和一个扭转关节(2)的一端连接,和两个翻转关节(3)连接的扭转关节(2)的另一端分别和一个夹持器(1)连接;每个夹持器(1)上设置有清洗机构(6),任意一个连接杆(4)上设置有检修机构(5);所述扭转关节(2)只有一个转动自由度,且扭转关节轴承与扭转关节(2)整体的轴线重合或垂直;所述翻转关节(3)只有一个转动自由度,且翻转关节轴承与翻转关节(3)整体的轴线垂直。

【技术特征摘要】
1.一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人,其特征在于,包括两个夹持器(1)、两个扭转关节(2)、三个翻转关节(3)、两个连接杆(4)、检修机构(5)和清洗机构(6);
两个连接杆(4)的一端通过一个翻转关节(3)连接,两个连接杆(4)的另一端分别和一个翻转关节(3)的一端连接,和两个连接杆(4)连接的两个翻转关节(3)的另一端分别和一个扭转关节(2)的一端连接,和两个翻转关节(3)连接的扭转关节(2)的另一端分别和一个夹持器(1)连接;每个夹持器(1)上设置有清洗机构(6),任意一个连接杆(4)上设置有检修机构(5);
所述扭转关节(2)只有一个转动自由度,且扭转关节轴承与扭转关节(2)整体的轴线重合或垂直;所述翻转关节(3)只有一个转动自由度,且翻转关节轴承与翻转关节(3)整体的轴线垂直。
2.根据权利要求1所述的一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人,其特征在于,所述夹持器(1)包括驱动电机及电控部分A(101)、谐波减速器A(102)、丝杠A(103)、滑块A(104)、关节基座(105)、平行四杆机构(106)和夹子(107);所述驱动电机及电控部分A(101)固定在关节基座(105)上,驱动电机及电控部分A(101)中的电机通过轴套和谐波减速器A(102)的波发生器相连,谐波减速器A(102)钢轮固定在关节基座(105)上,谐波减速器A(102)输出轮和丝杠A(103)通过轴套相连,滑块A(104)与丝杠A(103)啮合,平行四杆机构(106)一端和滑块A(104)连接,另一端固定有夹子(107),滑块A(104)带动平行四杆机构(106)运动,进而带动夹子(107)的张开或夹紧,所述关节基座(105)和所述扭转关节(2)的一端固定连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于双爪夹持机构的多功能爬杆机器人,其特征在于,所述扭转关节(2)包括驱动电机及电控部分B(201)、谐波减速器B(202)、齿轮(203)、齿圈(204)、第一关节A(205)和第二关节A(206);所述驱动电机及电控部分B(201)固定在第一关节A(205)上,驱动电机及电控部分B(201)中的电机通过轴套与谐波减速器B(202)的波发生器相连,谐波减速器B(202)的钢轮固定在第一关节A(205)上,谐波减速器B(202)输出轮与齿轮(203)...

【专利技术属性】
技术研发人员:孟宪宇薛珊吕琼莹杨浩然缪海峰张博徐龙赵运来
申请(专利权)人:长春理工大学
类型:新型
国别省市:吉林;22

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