【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械设备，具体涉及一种适用于矿井下救援机器人软关节的颗粒驱动机构。
技术介绍
1、解决矿井下救援传统刚性机器人适应能力差问题被认为是提高矿井下救援效率的一个研究方向。矿山救援机器人是用于矿山灾害应急救援的一类机器人，是处理井下水灾、火灾、瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出和顶板等事故的专业性机器人队伍。在应急救援方面，相比于真人救援，救援机器人救援已被广泛使用，部分复杂环境如山地、火场等，救援机器人的优势更大。现如今机器人的驱动系统多为液压传动、气动传动、电动传动,或者把它们结合起来应用的综合系统；可以是直接驱动或者是通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动机构进行间接驱动。但传统刚性机器人的弊端也较为明显，因此，研究软体机器人成为一个值得深入探究的科学问题。
2、但是目前在机器人的驱动机构上，对于液压驱动机构来说，密封要求非常高，需要增设液压源，不适合高、低温场合；对于气压驱动机构来说，功率较小，刚度差，噪音大，速度不易控制；对于电动驱动来说，一般多与减速装置相联，直接驱动比较困难。但刚性结构使得这类机器人对环境适应能力较低，由于矿井下复杂多变的环境的需要，使得目前发展的目光聚集在柔性机器人上。根据柔性机器人在驱动过程中驱动原件的材料是否发生相变将柔性驱动方式分为两种：相变柔性驱动方式和非相变柔性驱动方式。柔性相变驱动方式是利用驱动原件的材料在特殊条件下发生可逆相变时，不同相态间的体积、应力等变化产生驱动力。
3、申请号为cn202211591554.4的中国专利申请公开了一种矿井救援机器人，该救援
技术实现思路
1、为解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的是提出一种适用于矿井下救援机器人软关节的颗粒驱动机构，能够适用于严苛环境且密封要求不高，该驱动机构通过把颗粒柔性驱动方式应用于矿井下救援机器人上，为救援机器人解决矿井下适应能力低提供了新的方法，基于理论上对机构进行剪切受力模型和颗粒赫兹接触理论模型的建立，验证颗粒作为驱动介质的可行性，为矿井下救援机器人在柔性驱动方面提供支持。
2、为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：
3、一种适用于矿井下救援机器人软关节的颗粒驱动机构，该机构由伺服电机一1、联轴器一2、曲柄滑块一3、推杆一4、活塞一5、颗粒填充物6、大齿轮7、小齿轮8、轴9、软关节主体10、腔体11、连杆12、活塞二13、推杆二14、曲柄滑块二15、联轴器二16、伺服电机二17、软管18、真空泵19组成。
4、所述腔体(11)作用是用于装填颗粒填充物(11)，在实验未开始阶段腔体内的真空度应为零，颗粒填充物处于一种流动状态，在实验开始后通过推杆推动活塞从而改变颗粒填充物的状态，在进行刚度调节时利用真空泵(19)改变腔体(11)内真空度，实现颗粒相变驱动。
5、所述的推杆推动活塞，使得腔体内体积发生变化，颗粒作为力的传递介质，由于其所处环境的改变使得颗粒填充物的状态也随之改变，从而改变颗粒流的特性。
6、所述的真空泵是用于改变腔体内的压强。实验开始过程中利用真空泵改变腔体的压强，并通过对腔体的真空度的监测，从而控制腔体的刚度。
7、所述的腔体内壁底部是限制膨胀层，顶部是弹性层构成，因此在真空泵改变腔体内的压强时，当细小颗粒作为介质用外力推入到腔体中，由于腔体内空间的不断减小，颗粒间的接触面积增大，颗粒间接触力不断增大，弹性层受到颗粒的压力越来越大，随着内外压力差的不断增大，使腔体向限制层方向弯曲。
8、所述颗粒填充物在没有聚集时，呈现流体特性；当颗粒填充物受挤压聚集时，颗粒间接触面积增大，相互间作用力增大，颗粒流动的阻力也会变大，刚度也会随之变化。
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1.一种适用于矿井下救援机器人软关节的颗粒驱动机构，包括活塞一(5)、颗粒填充物(6)、大齿轮(7)、小齿轮(8)、软关节主体(10)、腔体(11)、连杆(12)、活塞二(13)、软管(18)、真空泵(19)组件，其特征在于：所述的腔体内壁底部是限制膨胀层，顶部是弹性层构成，背部中间与软管相连，中间有滤网，防止颗粒填充物进入到软管内，所述的颗粒填充物完全处于腔体内且接触充分，能够在外力作用下呈现良好的流体特性，所述的活塞一和活塞二位于腔体左右两端，活塞与腔体内部密封性好，活塞在腔体内部与颗粒填充物接触良好，所述的真空泵通过软管与腔体背部中间处连接，通过真空监测仪对腔体内部实现监测，根据系统反馈从而对腔体内真空度实现必要的控制，所述的连杆与活塞一相连，活塞一的运动会带动连杆一起运动，所述的大小齿轮处于软关节主体的中间位置相互啮合，大齿轮上通过和连杆连接，从而将力和扭矩传递到齿轮上。
2.根据权利要求1所述的腔体，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种适用于矿井下救援机器人软关节的颗粒驱动机构，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的所述的真空泵
5.根据权利要求1所述的一种适用于实现颗粒相变驱动的机构，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的一种适用于实现颗粒相变驱动的机构，其特征在于：
7.根据权利要求2所述的一种适用于矿井下救援机器人软关节的颗粒驱动机构，其特征在于：
8.根据权利要求2所述的一种适用于矿井下救援机器人软关节的颗粒驱动机构，其特征在于：
9.根据权利要求2所述的一种适用于矿井下救援机器人软关节的颗粒驱动机构，其特征在于：
10.根据权利要求2所述的一种适用于矿井下救援机器人软关节的颗粒驱动机构，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种适用于矿井下救援机器人软关节的颗粒驱动机构，包括活塞一(5)、颗粒填充物(6)、大齿轮(7)、小齿轮(8)、软关节主体(10)、腔体(11)、连杆(12)、活塞二(13)、软管(18)、真空泵(19)组件，其特征在于：所述的腔体内壁底部是限制膨胀层，顶部是弹性层构成，背部中间与软管相连，中间有滤网，防止颗粒填充物进入到软管内，所述的颗粒填充物完全处于腔体内且接触充分，能够在外力作用下呈现良好的流体特性，所述的活塞一和活塞二位于腔体左右两端，活塞与腔体内部密封性好，活塞在腔体内部与颗粒填充物接触良好，所述的真空泵通过软管与腔体背部中间处连接，通过真空监测仪对腔体内部实现监测，根据系统反馈从而对腔体内真空度实现必要的控制，所述的连杆与活塞一相连，活塞一的运动会带动连杆一起运动，所述的大小齿轮处于软关节主体的中间位置相互啮合，大齿轮上通过和连杆连接，从而将力和扭矩传递到齿轮...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪键，袁海洋，邓海顺，薛祖武，刘明宗，汤政权，汪若海，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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