一种基于麦克纳姆轮的多功能抓取机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种基于麦克纳姆轮的多功能抓取机器人，两个互为镜像的可重构开合机构对称安装在底座上，能水平转动；两个互为镜像的手指对中机构安装在底座和可重构开合机构上；两个互为镜像的麦克纳姆轮移动指机构，分别固连在可重构开合机构的能绕轴转动的转动结构上；欠驱动固定指机构与底座转动连接，且与底座的距离能调节；麦克纳姆轮移动指机构包括两个指节，其中第一指节上安装有左旋麦克纳姆轮，第二指节上安装有右旋麦克纳姆轮，第一指节与第二指节之间通过关节轴转动连接，左旋麦克纳姆轮、右旋麦克纳姆轮分别通过电机控制旋转方向和转速。本发明专利技术可对物体抓取后进行手内位置控制，能切换工作形态，完成管道内通行与勘探等各项任务。与勘探等各项任务。与勘探等各项任务。

【技术实现步骤摘要】
一种基于麦克纳姆轮的多功能抓取机器人


[0001]本专利技术涉及管道勘探以及机器人领域，尤其涉及一种基于麦克纳姆轮的多功能抓取机器人。

技术介绍

[0002]人类的手是自然界最万能的工具之一，它可以利用五指的包覆作用对不同形状的物体达到稳定的抓取效果，并对抓握物体的手内位置与姿态进行调整，从而完成对物体的手内操作。而在机器人学的相关研究中，“灵巧”通常指的是用手操纵一个物体。当前市面上的灵巧手大多都仅可完成对相关物体的抓取，且由于驱动结构复杂，存在着抓取稳定性不高的特点，无法完成对物品的手内操作的任务。
[0003]此外，在一般工业、核没施、石油天然气、军事装备等领域中,管道作为一种有效的物料输送手段而得到广泛的应用。为提高管道的寿命、防止泄漏等事故的发生就必须对管道进行有效的检测维护，管道机器人为满足该需要而产生。目前的管道机器人普存在着管道通过性与适应性差、运动方式单一、驱动控制复杂等问题。
[0004]在灵巧机器人手方面，目前更多的是采用单一的抓取功能，当需要对被抓物体的位置姿态进行手内调整时，必须借助其他工具的协助，更没有能够实现脱离机械臂成为管道机器人的设备。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于麦克纳姆轮的多功能抓取机器人。
[0006]具体技术方案如下：
[0007]一种基于麦克纳姆轮的多功能抓取机器人，包括：底座、麦克纳姆轮移动指机构、欠驱动固定指机构、可重构开合机构、手指对中机构；两个互为镜像的可重构开合机构对称安装在底座上，能进行水平转动；所述手指对中机构有两个且互为镜像，均安装在底座和可重构开合机构上；所述麦克纳姆轮移动指机构有两个且互为镜像，分别固连在可重构开合机构的转动结构上，所述转动结构能实现绕轴自由转动；所述欠驱动固定指机构与底座转动连接，且与底座之间的距离能进行调节；所述欠驱动固定指机构与两个麦克纳姆轮移动指机构构成三角状态；
[0008]所述麦克纳姆轮移动指机构包括两个指节，其中第一指节上安装有左旋麦克纳姆轮，第二指节上安装有右旋麦克纳姆轮，第一指节与第二指节之间通过关节轴转动连接，左旋麦克纳姆轮、右旋麦克纳姆轮分别通过电机控制旋转方向和转速。
[0009]进一步地，所述麦克纳姆轮移动指机构包括：第一固定板、第二固定板、第三固定板、第四固定板、左旋麦克纳姆轮、右旋麦克纳姆轮、大同步带轮、小同步带轮、一号同步带、二号同步带、三号同步带、两个TT电机、带轴齿轮、关节轴、麦克纳姆轮轴、小弹簧、齿轮、同步带轮固定板；
[0010]所述第一指节包括：第一固定板、第二固定板、左旋麦克纳姆轮、麦克纳姆轮轴；所
述第一固定板和第二固定板互为镜像且相对安装；所述左旋麦克纳姆轮固连在麦克纳姆轮轴上，麦克纳姆轮轴的一端通过滚动轴承安装在第二固定板上，另一端设置有大同步带轮，并通过滚动轴承安装在第一固定板上，大同步带轮与左旋麦克纳姆轮的侧面紧贴；
[0011]关节轴的一端通过滚动轴承安装在第三固定板上，该端固连有小同步带轮，关节轴上的小同步带轮与左旋麦克纳姆轮对应的大同步带轮通过一号同步带实现传动连接；关节轴中部套设固连有滚动轴承，该滚动轴承分别嵌入第一固定板、第二固定板内；关节轴的另一端穿过第四固定板，通过滚动轴承与同步带轮固定板的一端固连，关节轴的该端固连有大同步带轮；小弹簧的两端分别固连在两个金属光轴上，两个金属光轴布置在关节轴周围且与其平行，其中一个金属光轴的两端分别通过滚动轴承安装在第一固定板和第二固定板上，另一个金属光轴的两端分别通过滚动轴承安装在第三固定板和第四固定板上；
[0012]所述第二指节包括：第三固定板、第四固定板、右旋麦克纳姆轮、麦克纳姆轮轴；所述第三固定板和第四固定板互为镜像且相对安装；所述第三固定板和第四固定板之间从上到下布置有右旋麦克纳姆轮、带轴齿轮、TT电机；两个TT电机固连在第三固定板上，其中输出轴远离关节轴的TT电机，其输出轴上固连有小同步带轮，小同步带轮通过滚动轴承与同步带轮固定板的另一端固连；TT电机输出轴上的小同步带轮与关节轴上的大同步带轮通过三号同步带实现传动连接，三号同步带位于第四固定板和同步带轮固定板之间；
[0013]输出轴靠近关节轴的TT电机，其输出轴上固连有齿轮，齿轮与带轴齿轮相啮合，带轴齿轮的一端固连有小同步带轮，并通过滚动轴承安装在第三固定板上，带轴齿轮的另一端通过滚动轴承安装在第四固定板上；所述右旋麦克纳姆轮固连在麦克纳姆轮轴上，麦克纳姆轮轴的一端通过滚动轴承安装在第四固定板上，另一端设置有大同步带轮，并通过滚动轴承安装在第三固定板上，大同步带轮与右旋麦克纳姆轮的侧面紧贴；带轴齿轮上的小同步带轮与右旋麦克纳姆轮对应的大同步带轮通过二号同步带实现传动连接。
[0014]进一步地，所述左旋麦克纳姆轮所在的第一指节相较于右旋麦克纳姆轮所在的第二指节在竖直方向上存在倾角。
[0015]进一步地，所述欠驱动固定指机构包括：全向轮固定板、全向轮、全向轮轴、第一连杆、第二连杆、第二连杆镜像、大弹簧；全向轮固定板有两块，两者互为镜像且相对安装，两个全向轮轴安装在两块全向轮固定板之间并能自由转动，全向轮轴与全向轮固定板垂直布置，且位于远离欠驱动固定指机构与底座连接处的一端；所述全向轮轴上套设全向轮，能在全向轮轴上自由旋转；
[0016]所述第一连杆的一端通过滚动轴承与底座转动连接，另一端为圆形凸台，其上装配槽内滚动轴承，并安装在两块全向轮固定板中段开设的凹槽内并能自由滚动；第二连杆和第二连杆镜像互为镜像且相对紧贴安装，第二连杆和第二连杆镜像中部均开设凹槽，用于安装第一连杆，当所述第二连杆、第二连杆镜像相对紧贴安装时，两个凹槽形成的空腔与第一连杆的宽度和厚度相适配，并能使第一连杆自由转动；第二连杆、第一连杆、第二连杆镜像通过金属光轴转动连接；第二连杆和第二连杆镜像的一端通过金属光轴与底座转动连接；另一端通过金属光轴与全向轮固定板靠近同底座连接处的一端转动连接，该端的金属光轴上套入大弹簧的一端，大弹簧的另一端固定在第一连杆的圆形凸台上，所述大弹簧在初始状态下，第一连杆位于凹槽远离全向轮的一端。
[0017]进一步地，所述第二连杆、第一连杆、第二连杆镜像的相交连接处开孔并分别安装
滚动轴承，金属光轴穿过这三个滚动轴承，滚动轴承与金属光轴的配合，实现了第一连杆、第二连杆、第二连杆镜像的转动连接；所述第二连杆和第二连杆镜像与底座的转动连接、第二连杆和第二连杆镜像与全向轮固定板的转动连接同样通过滚动轴承与金属光轴的配合实现。
[0018]进一步地，所述可重构开合机构包括：第一开合齿轮、第二开合齿轮、交叉滚子轴承、舵机、摆臂；所述舵机固连在底座上，舵机的舵盘上紧固安装第一开合齿轮；底座的水平部分的上表面开设沉孔，交叉滚子轴承通过其外圈沉孔固连在底座的沉孔中；摆臂的下表面在交叉滚子轴承的对应位置开设沉孔用于安装，并在交叉滚子轴承的内圈对应位置开设通孔，第二开合齿轮紧贴摆臂的上表面，并通过摆臂的通孔与交叉滚子轴承的内圈螺纹孔紧固，且第二开合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于麦克纳姆轮的多功能抓取机器人，其特征在于，包括：底座、麦克纳姆轮移动指机构、欠驱动固定指机构、可重构开合机构、手指对中机构；两个互为镜像的可重构开合机构对称安装在底座上，能进行水平转动；所述手指对中机构有两个且互为镜像，均安装在底座和可重构开合机构上；所述麦克纳姆轮移动指机构有两个且互为镜像，分别固连在可重构开合机构的转动结构上，所述转动结构能实现绕轴自由转动；所述欠驱动固定指机构与底座转动连接，且与底座之间的距离能进行调节；所述欠驱动固定指机构与两个麦克纳姆轮移动指机构构成三角状态；所述麦克纳姆轮移动指机构包括两个指节，其中第一指节上安装有左旋麦克纳姆轮，第二指节上安装有右旋麦克纳姆轮，第一指节与第二指节之间通过关节轴转动连接，左旋麦克纳姆轮、右旋麦克纳姆轮分别通过电机控制旋转方向和转速。2.根据权利要求1所述的基于麦克纳姆轮的多功能抓取机器人，其特征在于，所述麦克纳姆轮移动指机构包括：第一固定板、第二固定板、第三固定板、第四固定板、左旋麦克纳姆轮、右旋麦克纳姆轮、大同步带轮、小同步带轮、一号同步带、二号同步带、三号同步带、两个TT电机、带轴齿轮、关节轴、麦克纳姆轮轴、小弹簧、齿轮、同步带轮固定板；所述第一指节包括：第一固定板、第二固定板、左旋麦克纳姆轮、麦克纳姆轮轴；所述第一固定板和第二固定板互为镜像且相对安装；所述左旋麦克纳姆轮固连在麦克纳姆轮轴上，麦克纳姆轮轴的一端通过滚动轴承安装在第二固定板上，另一端设置有大同步带轮，并通过滚动轴承安装在第一固定板上，大同步带轮与左旋麦克纳姆轮的侧面紧贴；关节轴的一端通过滚动轴承安装在第三固定板上，该端固连有小同步带轮，关节轴上的小同步带轮与左旋麦克纳姆轮对应的大同步带轮通过一号同步带实现传动连接；关节轴中部套设固连有滚动轴承，该滚动轴承分别嵌入第一固定板、第二固定板内；关节轴的另一端穿过第四固定板，通过滚动轴承与同步带轮固定板的一端固连，关节轴的该端固连有大同步带轮；小弹簧的两端分别固连在两个金属光轴上，两个金属光轴布置在关节轴周围且与其平行，其中一个金属光轴的两端分别通过滚动轴承安装在第一固定板和第二固定板上，另一个金属光轴的两端分别通过滚动轴承安装在第三固定板和第四固定板上；所述第二指节包括：第三固定板、第四固定板、右旋麦克纳姆轮、麦克纳姆轮轴；所述第三固定板和第四固定板互为镜像且相对安装；所述第三固定板和第四固定板之间从上到下布置有右旋麦克纳姆轮、带轴齿轮、TT电机；两个TT电机固连在第三固定板上，其中输出轴远离关节轴的TT电机，其输出轴上固连有小同步带轮，小同步带轮通过滚动轴承与同步带轮固定板的另一端固连；TT电机输出轴上的小同步带轮与关节轴上的大同步带轮通过三号同步带实现传动连接，三号同步带位于第四固定板和同步带轮固定板之间；输出轴靠近关节轴的TT电机，其输出轴上固连有齿轮，齿轮与带轴齿轮相啮合，带轴齿轮的一端固连有小同步带轮，并通过滚动轴承安装在第三固定板上，带轴齿轮的另一端通过滚动轴承安装在第四固定板上；所述右旋麦克纳姆轮固连在麦克纳姆轮轴上，麦克纳姆轮轴的一端通过滚动轴承安装在第四固定板上，另一端设置有大同步带轮，并通过滚动轴承安装在第三固定板上，大同步带轮与右旋麦克纳姆轮的侧面紧贴；带轴齿轮上的小同步带轮与右旋麦克纳姆轮对应的大同步带轮通过二号同步带实现传动连接。3.根据权利要求2所述的基于麦克纳姆轮的多功能抓取机器人，其特征在于，所述左旋麦克纳姆轮所在的第一指节相较...

【专利技术属性】
技术研发人员：董会旭，杨思豪，赵莘坤，张宇彤，韩陆阳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：