矢量推力式机器人制造技术

公开了一种矢量推力式机器人，机器人中，回转支承包括外圈和内圈，内圈固定于底板，齿轮转动环连接外圈，齿轮转动环啮合小齿轮以在第一倾转舵机驱动下在底板所在平面内绕回转支承的轴线转动，第二倾转舵机设于舵机安装位，涵道风扇模块一端通过转轴安装在轴承座内，另一端与第二倾转舵机一起安装于舵机安装位一侧，第二倾转舵机通过舵盘连接涵道以驱动涵道风扇模块绕第二倾转舵机舵盘的回转轴线转动，齿轮转动环在底板所在平面内绕回转支承的轴线转动叠加涵道风扇模块绕齿轮转动环上第二倾转舵机舵盘的回转轴线转动使涵道的喷口端朝向三维空间中不同的方向形成矢量推力。口端朝向三维空间中不同的方向形成矢量推力。口端朝向三维空间中不同的方向形成矢量推力。

【技术实现步骤摘要】
矢量推力式机器人


[0001]本专利技术属于机器人
，特别是一种矢量推力式机器人。

技术介绍

[0002]近年来，机器人应用的触角不断延伸，新一代的机器人已经渗透到人类生活的各个领域。作为机器人研究领域的一个重要分支，爬壁机器人由于能够附着在壁面上实现攀爬行走，将地面移动技术拓展到了三维空间，大大拓宽了可到达区域，具有广泛的应用前景。目前常见爬壁机器人吸附方式中负压吸附和磁吸附研究起步较早，负压吸附依靠真空泵等动力装置将吸盘内部气体抽出从而与外界大气压形成压差，存在对壁面粗糙度要求较高，易泄露等问题，同样磁吸附存在壁面材料需导磁的问题。仿生吸附和电吸附目前尚处于探索中，也存在粘性材料易损耗，电吸附力微小等问题，大大限制了它们的实际应用场景。
[0003]在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种矢量推力式机器人，具有多种运动模式供切换，可通过调整涵道风扇模块的喷口朝向，调节指向三维空间中不同方向的矢量推力，实现不同倾角斜面的攀爬，也可实现在空中前进或后退或侧向移动或偏航等飞行功能，具有壁面适应性强，对壁面材料、形状无特殊要求，机动灵活，可控性好，续航能力强等特点。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现，一种矢量推力式机器人包括：
[0006]底板；
[0007]两自由度倾转模块，其设于所述底板，两自由度倾转模块包括；
[0008]前第一倾转舵机，其设于所述底板；
[0009]第一小齿轮，其转动设置于所述底板，所述第一小齿轮经由所述前第一倾转舵机驱动；
[0010]前回转支承，其包括前外圈和前内圈，所述前内圈固定于所述底板；
[0011]前齿轮转动环，其连接所述前外圈，前齿轮转动环具有前轴承座和前舵机安装位，所述前齿轮转动环啮合所述第一小齿轮以在前第一倾转舵机驱动下在底板所在平面内绕前回转支承的轴线转动；
[0012]前第二倾转舵机，其设于所述前舵机安装位，前第二倾转舵机具有前第二倾转舵机舵盘；
[0013]前涵道风扇模块，其一端通过前转轴安装在所述前轴承座内，另一端与前第二倾转舵机一起安装于所述前舵机安装位一侧，所述前第二倾转舵机通过前第二倾转舵机舵盘连接前涵道以驱动所述前涵道风扇模块绕前第二倾转舵机舵盘的回转轴线转动，前涵道风扇模块包括；
[0014]前涵道，其枢转连接于前舵机安装位和前轴承座之间且经由前第二倾转舵机驱动相对于所述前齿轮转动环转动，前涵道的扩张一端为进气的唇口端，收缩一端为出气的喷口端；
[0015]前横梁，其沿所述前涵道径向固定于所述前涵道内；
[0016]前无刷电机，其固定于所述前横梁的中心位置；
[0017]前风扇，其固定在所述前无刷电机且经由前无刷电机驱动以形成前推力，其中，所述前齿轮转动环在底板所在平面内绕前回转支承的轴线转动叠加所述前涵道风扇模块绕前齿轮转动环上前第二倾转舵机舵盘的回转轴线转动使前涵道的喷口端朝向三维空间中不同的方向，形成前矢量推力；
[0018]前压力传感器，其固定在前横梁以测量所述前矢量推力大小。
[0019]所述的矢量推力式机器人中，两自由度倾转模块还包括；
[0020]后第一倾转舵机，其设于所述底板；
[0021]第二小齿轮，其转动设置于所述底板，所述第二小齿轮经由所述后第一倾转舵机驱动；
[0022]后回转支承，其包括后外圈和后内圈，所述后内圈固定于所述底板；
[0023]后齿轮转动环，其连接所述后外圈，后齿轮转动环具有后轴承座和后舵机安装位，所述后齿轮转动环啮合所述第二小齿轮以在后第一倾转舵机驱动下在底板所在平面内绕后回转支承的轴线转动；
[0024]后第二倾转舵机，其设于所述后舵机安装位，后第二倾转舵机具有后第二倾转舵机舵盘；
[0025]后涵道风扇模块，其一端通过后转轴安装在所述后轴承座内，另一端与后第二倾转舵机一起安装于所述后舵机安装位一侧，所述后第二倾转舵机通过后第二倾转舵机舵盘连接后涵道以驱动所述后涵道风扇模块绕后第二倾转舵机舵盘的回转轴线转动，后涵道风扇模块包括；
[0026]后涵道，其枢转连接于后舵机安装位和后轴承座之间且经由后第二倾转舵机驱动相对于所述后齿轮转动环转动，后涵道的扩张一端为进气的唇口端，收缩一端为出气的喷口端；
[0027]后横梁，其沿所述后涵道径向固定于所述后涵道内；
[0028]后无刷电机，其固定于所述后横梁的中心位置；
[0029]后风扇，其固定在所述后无刷电机且经由后无刷电机驱动以形成后推力，其中，所述后齿轮转动环在底板所在平面内绕后回转支承的轴线转动叠加所述后涵道风扇模块绕后齿轮转动环上后第二倾转舵机舵盘的回转轴线转动使后涵道的喷口端朝向三维空间中不同的方向，形成后矢量推力；
[0030]后压力传感器，其固定在后横梁以测量所述后矢量推力大小。
[0031]所述的矢量推力式机器人中，还包括；
[0032]姿态传感器，其设于所述底板以测量底板倾角；
[0033]主控板，其连接所述姿态传感器、所述前压力传感器和所述后压力传感器，所述主控板基于所述倾角、前矢量推力和后矢量推力输出控制量调整前涵道风扇模块的倾角和转速，以及后涵道风扇模块的倾角和转速。
[0034]所述的矢量推力式机器人中，还包括可转动设于底板的前轮和后轮，前轮和后轮中的一个连接转向模块，另一个连接轮式驱动模块。
[0035]所述的矢量推力式机器人中，所述轮式驱动模块包括减速电机及实时反馈当前转速的编码器，转向模块包括转轴转接件以及转向舵机。
[0036]所述的矢量推力式机器人中，所述矢量推力式机器人在地面状态行进时依靠轮式驱动模块驱动或依靠前涵道风扇模块、后涵道风扇模块的推力行进，依靠转向模块调整行进方向。
[0037]所述的矢量推力式机器人中，所述矢量推力式机器人沿倾斜壁面行进时，前第一倾转舵机和后第一倾转舵机分别驱动第一小齿轮和第二小齿轮啮合带动前齿轮转动环和后齿轮转动环保持前第二倾转舵机舵盘和后第二倾转舵机舵盘的回转轴线与后轮转轴轴线平行，前第二倾转舵机和后第二倾转舵机分别调整前涵道风扇模块和后涵道风扇模块的喷口方向与壁面成一定夹角，调整风扇转速使其沿壁面所受推力分力大于或等于或小于重力沿壁面分力以沿壁面向上行进或悬停或向下后退。
[0038]所述的矢量推力式机器人中，通过前第二倾转舵机和后第二倾转舵机调整前涵道风扇模块和后涵道风扇模块的倾角和改变前风扇转速和后风扇转速可调整沿壁面的推力分力实现加速或减速运动。
[0039]所述的矢量推力式机器人中，后涵道风扇模块的喷口方向始终与底板所在平面成预定夹角所述后涵道风扇模块所受的推力可分为向前的分力和向下的分力，前涵道风扇模块的喷口方向先向下，所述前涵道风扇模块喷口向下时所受向上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矢量推力式机器人，其包括，底板；两自由度倾转模块，其设于所述底板，两自由度倾转模块包括；前第一倾转舵机，其设于所述底板；第一小齿轮，其转动设置于所述底板，所述第一小齿轮经由所述前第一倾转舵机驱动；前回转支承，其包括前外圈和前内圈，所述前内圈固定于所述底板；前齿轮转动环，其连接所述前外圈，前齿轮转动环具有前轴承座和前舵机安装位，所述前齿轮转动环啮合所述第一小齿轮以在前第一倾转舵机驱动下在底板所在平面内绕前回转支承的轴线转动；前第二倾转舵机，其设于所述前舵机安装位，前第二倾转舵机具有前第二倾转舵机舵盘；前涵道风扇模块，其一端通过前转轴安装在所述前轴承座内，另一端与前第二倾转舵机一起安装于所述前舵机安装位一侧，所述前第二倾转舵机通过前第二倾转舵机舵盘连接前涵道以驱动所述前涵道风扇模块绕前第二倾转舵机舵盘的回转轴线转动，前涵道风扇模块包括；前涵道，其枢转连接于前舵机安装位和前轴承座之间且经由前第二倾转舵机驱动相对于所述前齿轮转动环转动，前涵道的扩张一端为进气的唇口端，收缩一端为出气的喷口端；前横梁，其沿所述前涵道的径向固定于所述前涵道内；前无刷电机，其固定于所述前横梁的中心位置；前风扇，其固定在所述前无刷电机且经由前无刷电机驱动以形成前推力，其中，所述前齿轮转动环在底板所在平面内绕前回转支承的轴线转动叠加所述前涵道风扇模块绕前齿轮转动环上前第二倾转舵机舵盘的回转轴线转动使前涵道的喷口端朝向三维空间中不同的方向，形成前矢量推力；前压力传感器，其固定在前横梁以测量所述前矢量推力大小。2.根据权利要求1所述的矢量推力式机器人，其中，优选的，两自由度倾转模块还包括；后第一倾转舵机，其设于所述底板；第二小齿轮，其转动设置于所述底板，所述第二小齿轮经由所述后第一倾转舵机驱动；后回转支承，其包括后外圈和后内圈，所述后内圈固定于所述底板；后齿轮转动环，其连接所述后外圈，后齿轮转动环具有后轴承座和后舵机安装位，所述后齿轮转动环啮合所述第二小齿轮以在后第一倾转舵机驱动下在底板所在平面内绕后回转支承的轴线转动；后第二倾转舵机，其设于所述后舵机安装位，后第二倾转舵机具有后第二倾转舵机舵盘；后涵道风扇模块，其一端通过后转轴安装在所述后轴承座内，另一端与后第二倾转舵机一起安装于所述后舵机安装位一侧，所述后第二倾转舵机通过后第二倾转舵机舵盘连接后涵道以驱动所述后涵道风扇模块绕后第二倾转舵机舵盘的回转轴线转动，后涵道风扇模块包括；后涵道，其枢转连接于后舵机安装位和后轴承座之间且经由后第二倾转舵机驱动相对于所述后齿轮转动环转动，后涵道的扩张一端为进气的唇口端，收缩一端为出气的喷口端；
后横梁，其沿所述后涵道的径向固定于所述后涵道内；后无刷电机，其固定于所述后横梁的中心位置；后风扇，其固定在所述后无刷电机且经由后无刷电机驱动以形成后推力，其中，所述后齿轮转动环在底板所在平面内绕后回转支承的轴线...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金鑫，秦刘通，张长龙，杨来浩，苗慧慧，陈雪峰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：