一种辅助两栖机器人站立和运动的可升降滑动关节制造技术

本实用新型专利技术公开了一种辅助两栖机器人站立和运动的可升降滑动关节，属于水下机器人技术领域，包括：舵机、移动平台、支撑腿、升降台固定杆、上横梁、下横梁、固定导向杆及丝杠；上横梁通过可升降滑动关节固定杆固定在机器人底板上，其下表面通过固定导向杆与下横梁固定连接；移动平台位于上横梁与下横梁之间，所述固定导向杆中的一个以上穿过移动平台上的导向套；移动平台的下端面安装有两个以上支撑腿；用于带动丝杠转动的舵机固定在可升降滑动关节固定杆上；丝杠穿过移动平台的内螺纹套并与所述内螺纹套螺纹连接后，其一端安装在下横梁上，另一端穿过上横梁后与舵机的输出轴同轴连接；在可升降滑动关节的辅助下，机器人能够自主站立，并可以实现机器人滑行运动。

Lifting and sliding joint for auxiliary amphibious robot standing and moving

The utility model discloses a sliding joint that supports the standing and movement of a amphibious robot, which belongs to the technical field of an underwater robot, including a steering machine, a moving platform, a supporting leg, a lifting platform fixed rod, an upper cross beam, a lower cross beam, a fixed guide rod and a screw rod, and the upper cross beam is fixed by a lifting and sliding joint fixed rod. On the floor of a robot, the lower surface is fixed with a fixed guide rod and a lower cross beam; the moving platform is located between the upper beam and the lower cross beam, and one of the fixed guide rods passes through the guide sleeve on the moving platform; the lower end of the moving platform has more than two supporting legs; it is used to drive the steering wheel of the screw. It is fixed on the fixed rod of the sliding joint; the screw rod passes through the inner thread sleeve of the moving platform and is connected with the thread of the inner thread. One end of the screw is mounted on the lower beam, the other end passes through the upper beam and is coaxially connected with the output axis of the steering machine; the robot can stand independently and can stand independently under the aid of the sliding joint. In order to realize the gliding motion of the robot.

【技术实现步骤摘要】
一种辅助两栖机器人站立和运动的可升降滑动关节
本技术属于水下机器人
，具体涉及一种辅助两栖机器人站立和运动的可升降滑动关节。
技术介绍
伴随着人类认识海洋、开发海洋、利用海洋资源和保护海洋资源的进程，水下机器人作为一种在水下移动、具有视觉和感知系统、通过遥控或自主遥控方式、使用机械或其他工具代替或辅助人去完成水下作业任务的装置，在海洋开发和利用中扮演者重要的角色。近些年，水下机器人成为了国外研究的热点。美国麻省理工学院、美国海军研究局(ONR)和美国蓝鳍机器人公司(BluefinRobotics)联合研发的第三代悬停无人水下自主航行器(HAUV3)能够检测到军舰底部的水雷，HAUV3的外形类似于一种水下飞碟。日本东京大学的URA实验室开发了多种功能不同的AUV，如“TwinBurgerAUV”。日本三菱重工开发成功的“AUV-EX1”，可在最深3500米的深海进行勘探工作。德国基尔大学的科学家研制出新型深水机器人“ROVKIEL6000”，能够下探到6000米深的海底，寻找神秘的深水生物和“白色黄金”可燃冰。国内对于自主机器人的研究基本上围绕两个中心，一是中科院沈阳自动化为中心，研制开发了R-01型/CR-02型(6000m)无人无缆水下机器人，能适应深海底平坦地形的多金属结核矿区工作环境，其探测内容只限于声学、光学和水文测量；二是以哈尔滨工程大学为中心，研制出“智水I”、“智水II”、“智水III”和“智水IV”等军用智能水下机器人。这类水下机器人采用鱼雷状流线型结构设计，具有体积大、转弯半径大、隐蔽性差等缺点，无法完成在狭小区域的任务。其运动采用的螺旋桨，容易产生噪声，不适合隐蔽和生物亲和性。与鱼雷状的水下机器人相比，球形机器人有较多优点，对称性好，控制较为简单。国内对水下球形机器人的研究单位主要包括哈尔滨工程大学、北京邮电大学等。2007年，哈尔滨工程大学仿生微机器人实验室所研制的一款球形水下潜器，其球体直径为0.22m，空气中质量为5.6kg，采用两个喷水电机作为驱动装置，并设有两个入水口和两个出水口。该球形水下潜器采用姿态传感器信号反馈调整的控制方法对自身的运动控制，但由于其动力系统设计相对粗放，运动灵活性有限，机动性较差。2010北京邮电大学的孙汉旭教授和兰晓娟博士等人也对球形水下机器人进行了相关的研究。兰晓娟博士等人发表了一些相关论文介绍了内置姿态调节机构的球形水下机器人BYSQ-2的结构构型、工作原理和性能参数，其球体直径为0.54m，空气中质量约为80kg。该球形水下机器人是通过其内部的双驱动转向机构与螺旋桨推进器的配合来实现六个自由度的水下运动。但该设计的体型较大，在浅水、沼泽、滩涂等环境下的生存能力有限。传统的水下机器人只适合在水下环境，对濒海两栖环境的应用价值较小，所以对于两栖机器人的研究有重要意义。美国IS机器人公司研制了水下自主行走机器人ALUV，有六条腿，每条腿有两个自由度，具有两栖运动功能，但是其只能进行爬行运动，只适合水底运动，且运动距离较近。2005年麦吉尔大学研制了一种仿蟑螂的两栖机器人Whegs，推进机构采用了三辐轮桨腿式设计，近似轮子，能够实现高性能和平稳推进。在此基础上，GeorgiadesC等人研制了两栖六足机器人AQUA，AQUA在陆地上运动时采用弧形腿推进，利用弧形腿机动性能高和通用性好的特点，可以实现多种陆地环境的高速推进；在水下，利用六个桨的拍动推进，AQUA能够实现巡航、升降、纵荡、转向、翻滚等运动。由于AQUA在陆地山和水下采用的不同的推进机构，在进行转换时，需要人工更换驱动机构。日本东京冬夜大学研制的ACM-R5的两栖机器蛇，该机器蛇由多个关节组成，每个关节具有两个自由度，能实现俯仰和偏航运动。在陆地上运动时，ACM-R5依靠身体的蜿蜒运动推进，也能实现翻滚运动；在水下运动时，ACM-R5采用仿鳗鲡式的波动推进。ACM-R5机器人运动较慢，仅能达到0.4m/s。因此，现有水下自主航行器/机器人和球形机器人及水陆两栖机器人存在以下问题：现有的两栖球形机器人面向濒临两栖环境，适合在狭窄环境下作业，具有高机动性、高隐蔽性、多运动模式、续航时间长、承载能力强、可回收的特点，但是为了满足海洋探测任务，需要搭载多种传感器，由于搭载传感器数目的增加，导致机器人重量较大，机器人的机械腿部伺服舵机承重增加，在机器人站立过程中，需要四条机械腿同时站立，容易产生较大电流，烧坏机器人电路，增加了机器人伺服舵机的损耗。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是提供一种辅助两栖机器人站立和运动的可升降滑动关节，通过在机器人正下方设置可升降滑动关节，在可升降滑动关节的辅助下，机器人能够自主站立，并可以实现机器人滑行运动。本技术是通过下述技术方案实现的：一种辅助两栖机器人站立和运动的可升降滑动关节，包括：舵机、移动平台、支撑腿、可升降滑动关节固定杆、上横梁、下横梁、固定导向杆及丝杠；所述移动平台上安装有用于与固定导向杆滑动配合的导向套以及用于与丝杠配合的内螺纹套；整体连接关系如下：上横梁通过可升降滑动关节固定杆固定在机器人底板上，其下表面通过两个以上固定导向杆与下横梁固定连接为一体；移动平台位于上横梁与下横梁之间，两个以上所述固定导向杆中的一个以上穿过移动平台上的导向套，用于对移动平台的上下移动起导向作用；移动平台的下端面安装有两个以上支撑腿，且两个以上支撑腿均位于下横梁的外侧；当移动平台下移至支撑腿抵触在外部的平台上时，通过该支撑腿给机器人提供支撑；用于带动丝杠转动的舵机固定在可升降滑动关节固定杆上；丝杠穿过移动平台的内螺纹套并与所述内螺纹套螺纹连接后，其一端安装在下横梁上，另一端穿过上横梁后与舵机的输出轴同轴连接。进一步的，所述支撑腿包括支撑柱、固定柱和万向轮；所述支撑柱的一端安装在移动平台上，另一端与固定柱连接，且固定柱的底面安装有万向轮。进一步的，所述舵机的输出轴与舵盘同轴固定连接，舵盘的下表面固定有转接盘，转接盘的下表面加工有方形孔；所述丝杠的一端加工有与转接盘的方形孔相配合的方形柱；丝杠设有方形柱的一端穿过上横梁后，与舵机的转接盘的下表面的方形孔与丝杠的方形柱相配合，实现丝杠与舵机的输出轴的同轴连接。进一步的，所述丝杠的两端分别通过上螺母和下螺母与上横梁和下横梁活动连接；其中，上螺母和下螺母的外圆周面均加工有台阶面；上螺母与上横梁的安装孔孔轴配合，且上螺母的台阶面抵触在上横梁下表面；下螺母与下横梁的安装孔孔轴配合，且下螺母的台阶面抵触在下横梁上表面。进一步的，所述舵机的侧面设有固定齿；所述可升降滑动关节固定杆上安装有用于固定舵机的固定件；舵机分别通过其固定齿与可升降滑动关节固定杆上的固定件连接，从而固定在可升降滑动关节固定杆上。进一步的，所述上横梁和下横梁均为由四根条形板组成的矩形框架。有益效果：(1)本技术的可升降滑动关节能够辅助机器人站立，解决了两栖球形机器人由于重量的增加，导致机器人站立困难的问题；通过两个相同的舵机控制丝杆同向且同时旋转，使得移动平台下移或上移，进而实现可升降滑动关节的上升或者下降，可升降滑动关节下降时通过支撑腿实现机器人站立，能够减少机器人伺服舵机的损耗，延长机器人的使用时间。(2)本技术的支撑腿底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种辅助两栖机器人站立和运动的可升降滑动关节，其特征在于，包括：舵机(1‑1)、移动平台(2‑1)、支撑腿、可升降滑动关节固定杆(3‑1)、上横梁(3‑2)、下横梁(3‑8)、固定导向杆(3‑5)及丝杠(3‑6)；所述移动平台(2‑1)上安装有用于与固定导向杆(3‑5)滑动配合的导向套(3‑12)以及用于与丝杠(3‑6)配合的内螺纹套(3‑7)；整体连接关系如下：上横梁(3‑2)通过可升降滑动关节固定杆(3‑1)固定在机器人底板上，其下表面通过两个以上固定导向杆(3‑5)与下横梁(3‑8)固定连接为一体；移动平台(2‑1)位于上横梁(3‑2)与下横梁(3‑8)之间，两个以上所述固定导向杆(3‑5)中的一个以上穿过移动平台(2‑1)上的导向套(3‑12)，用于对移动平台(2‑1)的上下移动起导向作用；移动平台(2‑1)的下端面安装有两个以上支撑腿，且两个以上支撑腿均位于下横梁(3‑8)的外侧；当移动平台(2‑1)下移至支撑腿抵触在外部的平台上时，通过该支撑腿给机器人提供支撑；用于带动丝杠(3‑6)转动的舵机(1‑1)固定在可升降滑动关节固定杆(3‑1)上；丝杠(3‑6)穿过移动平台(2‑1)的内螺纹套(3‑7)并与所述内螺纹套(3‑7)螺纹连接后，其一端安装在下横梁(3‑8)上，另一端穿过上横梁(3‑2)后与舵机(1‑1)的输出轴(1‑3)同轴连接。...

【技术特征摘要】
1.一种辅助两栖机器人站立和运动的可升降滑动关节，其特征在于，包括：舵机(1-1)、移动平台(2-1)、支撑腿、可升降滑动关节固定杆(3-1)、上横梁(3-2)、下横梁(3-8)、固定导向杆(3-5)及丝杠(3-6)；所述移动平台(2-1)上安装有用于与固定导向杆(3-5)滑动配合的导向套(3-12)以及用于与丝杠(3-6)配合的内螺纹套(3-7)；整体连接关系如下：上横梁(3-2)通过可升降滑动关节固定杆(3-1)固定在机器人底板上，其下表面通过两个以上固定导向杆(3-5)与下横梁(3-8)固定连接为一体；移动平台(2-1)位于上横梁(3-2)与下横梁(3-8)之间，两个以上所述固定导向杆(3-5)中的一个以上穿过移动平台(2-1)上的导向套(3-12)，用于对移动平台(2-1)的上下移动起导向作用；移动平台(2-1)的下端面安装有两个以上支撑腿，且两个以上支撑腿均位于下横梁(3-8)的外侧；当移动平台(2-1)下移至支撑腿抵触在外部的平台上时，通过该支撑腿给机器人提供支撑；用于带动丝杠(3-6)转动的舵机(1-1)固定在可升降滑动关节固定杆(3-1)上；丝杠(3-6)穿过移动平台(2-1)的内螺纹套(3-7)并与所述内螺纹套(3-7)螺纹连接后，其一端安装在下横梁(3-8)上，另一端穿过上横梁(3-2)后与舵机(1-1)的输出轴(1-3)同轴连接。2.如权利要求1所述的一种辅助两栖机器人站立和运动的可升降滑动关节，其特征在于，所述支撑腿包括支撑柱(2-2)、固定柱(2-3)和万向滚轮(2-4)；所述支撑柱(2-2)的一端安装在移动平台(2-1)上，另一端与固定柱(2-3)连接，且固定柱(2-3)的底面安装有万向滚轮(2-4)。3.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭书祥，石立伟，邢会明，何彦霖，陈占，苏树祥，侯夕欢，刘惠康，刘钰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：新型
国别省市：北京,11