啄取采样机器人制造技术

本实用新型专利技术属于机器人领域，具体地说是一种啄取采样机器人，回转关节安装在车身内，转台的一端与回转关节连接，另一端安装有俯仰关节，颈部的一端与俯仰关节相连，另一端转动安装有头部；车身的两侧分别设有前、后车轮架，两侧的所述前车轮架均与车身转动连接，两侧的后车轮架均固接在所述车身上，前、后车轮架上均转动安装有车轮；头部、颈部、俯仰关节及回转台均通过回转关节带动转动，头部及颈部通过俯仰关节带动往复俯仰摆动，头部的一端为敲击端，另一端为啄击端，由颈部的舵机A通过传动机构A驱动转换。本实用新型专利技术采用基于啄木鸟的仿生采样机构，能够对岩石和沙土进行采样，外观独特，结构简单新颖，控制灵活，工作可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于机器人领域，具体地说是一种啄取采样机器人。
技术介绍
在近几十年中，随着航天科技的发展，各国的航天活动日益频繁，深空探测已引起美国、欧洲和日本等国的极大关注，各国纷纷制定自己的发展规划。为了进一步了解地球发展，考察探索太阳系，人类需对深空进行探测。深空探测分为不同的阶段，从小到大主要有月球探测、行星探测、行星际探测和星际探测。通过深空探测，能帮助人类研究太阳系及宇宙的起源和发展，进一步了解地球环境的演变，认识地球自然系统和空间现象之间的关联。然而，在深空探测的领域，我国与世界强国仍有很大差距，必须加快研究步伐。从现实和长远来看，对深空的探测和开发都具有十分重要的科学和经济意义。为了进一步探测外太空，我国须借助采样技术从地外星体上取回样本，并在地面实验室对地外星体环境、地质构造、矿物成分等众多方面进行研究。采样研究是这些地外星体探测的重要一环，也是开展探测的主要目的之一。采样装置的研究设计是探测过程中不可缺少的重要环节，空间采样系统要求采样机构空间尺寸紧凑、采样效率高，能够适应地外星体表面低重力、强辐射及昼夜温差大等特点；因此，研究新型的地外星体表层采样机构具有重要意义。
技术实现思路
为了满足研究新型地外星体表层取样的要求，本技术的目的在于提供一种啄取采样机器人。该啄取采样机器人采用基于啄木鸟的仿生采样机构，能够对岩石和沙土进行米样。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的:本技术包括头部、颈部、俯仰关节、回转台、回转关节、前车轮架、车轮、后车轮架及车身，其中回转关节安装在车身内，所述回转台的一端与该回转关节连接，另一端安装有所述俯仰关节，所述颈部的一端与俯仰关节相连，另一端转动安装有所述头部;所述车身的两侧分别设有前车轮架及后车轮架，两侧的所述前车轮架均与车身转动连接，两侧的所述后车轮架均固接在所述车身上，所述前车轮架及后车轮架上均转动安装有车轮;所述头部、颈部、俯仰关节及回转台均通过回转关节带动转动，所述头部及颈部通过俯仰关节带动往复俯仰摆动，所述头部的一端为敲击端，另一端为啄击端，由所述颈部的舵机A通过传动机构A驱动转换。其中:所述头部一端的敲击端为用于敲击的圆柱平头，另一端的啄击端为用于啄击的四棱锥形状，该四棱锥的任一侧面上开有用于取样的凹槽;所述颈部包括颈部安装箱、舵机A及传动机构A，该颈部安装箱的一端与所述俯仰关节相连，另一端与所述头部转动连接，所述舵机A安装在颈部安装箱内，通过所述传动机构A与头部相连，通过该舵机A驱动所述头部在敲击纟而与琢击纟而之间转换；所述俯仰关节包括舵机B、关节内壳、关节外壳及传动机构B，该关节内壳安装在所述回转台上，所述关节外壳位于关节内壳的外围，一端与该关节内壳转动连接，另一端与所述回转台转动连接，且所述关节外壳的另一端与所述颈部的一端相连;所述舵机B安装在关节内壳内，输出轴通过所述传动机构B与关节外壳相连接，通过所述关节外壳带动颈部及头部往复俯仰摆动;所述传动机构B包括内齿轮A及外齿圈A，该内齿轮A与所述舵机B的输出轴相连，所述外齿圈A安装在所述关节外壳另一端的内表面，并与所述内齿轮A啮合传动;所述回转台包括底板及分别安装在该底板两侧的侧板A、侧板B，该底板安装在所述回转关节上，所述关节内壳固接在侧板B上，所述关节外壳的另一端与所述侧板A转动连接；所述回转关节包括舵机C、关节内套、关节外套及传动机构C，该关节内套安装在所述车身上，所述关节外套位于关节内套的外围，并与该关节内套转动连接，所述回转台的一端安装在该关节外套上;所述舵机C安装在关节内套内，输出轴通过所述传动机构C与关节外套相连接，通过所述关节外套带动回转台、俯仰关节、颈部及头部转动;所述传动机构C包括内齿轮B及外齿圈B，该内齿轮B与所述舵机C的输出轴相连，所述外齿圈B安装在所述关节外套的内表面，并与所述内齿轮B啮合传动；所述车轮包括舵机D、轮体、轴承盖及输出轴，该舵机D安装在前车轮架或后车轮架的内侧，所述轮体转动安装在所述前车轮架或后车轮架的外侧，所述输出轴的一端与舵机D的输出轴相连，另一端通过轴承盖与所述轮体连接，所述轮体通过舵机D的驱动转动;所述前车轮架呈倒置的“V”字形，该“V”字形开口两端均安装有所述车轮，所述后车轮架的一端固接在车身上，另一端安装有所述车轮;所述轮体的外圆周表面为凹槽式履刺结构，即该轮体的外圆周表面均布有多个履刺，相邻履刺之间形成凹槽。本技术的优点与积极效果为:1.本技术采用基于啄木鸟的仿生采样机构，产生的冲击力大，可靠性强，能实现对高硬度岩石的开采。2.本技术结构简单、新颖，整个机器人共有三个关节(回转关节、俯仰关节、颈部的舵机带动头部)，进行采样时仅需控制一个关节，采样精确度高。3.本技术利用头部凹槽采样，方式简单，易于控制，采样效率高。4.本技术的车轮表面采用凹槽式履刺，可限制沙土的侧向流动而使牵引效率提高，增加与接触面摩擦力，实现快速平稳移动。5.本技术的前车轮架为随动系统，可适应上坡、下坡、障碍物多种路况;后车轮架固定于车身上，使啄取时车体保持稳定。6.本技术结构紧凑，外观小巧，重量轻，功耗小。【附图说明】图1为本技术的整体结构左视图；图2为本技术车身内部的结构示意图；图3为本技术的整体结构后视图；图4为本技术的整体结构俯视图；图5为本技术颈部的结构不意图；图6为本技术俯仰关节及回转台的剖面图；图7为本技术回转关节的剖面图；图8为本技术车轮及后车轮架的剖面图；其中:1为头部，2为颈部，3为俯仰关节，4为回转台，5为回转关节，6为前车轮架，7为车轮，8为后车架，9为车身，10为舵机，11带传动机构，12为舵机，13为轴承，14为关节外壳，15为关节内壳，16为外齿圈，17为内齿轮，18为轴承，19为侧板，20为底板，21为侧板，22为关节外套，23为外齿圈，24为轴承，25为关节内套，26为舵机，27为内齿轮，28为轮体，29为轴承盖，30为输出轴，31为轴承，32为舵机，33为卡簧，34为颈部安装箱，35为背板，36为车身侧板，37为后板。【具体实施方式】下面结合附图对本技术作进一步详述。如图1?4所示，本技术包括头部1、颈部2、俯仰关节3、回转台4、回转关节5、前车轮架6、车轮7、后车轮架8及车身9，其中回转关节5安装在车身9内，回转台4的一端与该回转关节5连接，另一端安装有俯仰关节3，颈部2的一端与俯仰关节3相连，另一端转动安装有头部I。车身9的两侧分别设有前车轮架6及后车轮架8，两侧的前车轮架6均与车身9转动连接，两侧的后车轮架8均固接在车身9上，前车轮架6及后车轮架8上均转动安装有车轮7 ο前车轮架6为随动系统(即可相对车身9转动)，增加啄取采样机器人的爬坡和越障能力，后车轮架8固定在车身9上，使啄取采样机器人工作时更为稳定。本技术的车轮7共六个，车身9的两侧各有三个;前车轮架6呈倒置的“V”字形，该“V”字形开口两端均安装车轮7，后车轮架8的一端固接在车身9上，另一端安装车轮7。头部1、颈部2、俯仰关节3及回转台4均通过回转关节5带动转动，头部I及颈部2通过俯仰关节3带动往复俯仰摆动。头部I的一端为敲击端，该敲击端为圆柱平头，用来实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种啄取采样机器人，其特征在于：包括头部(1)、颈部(2)、俯仰关节(3)、回转台(4)、回转关节(5)、前车轮架(6)、车轮(7)、后车轮架(8)及车身(9)，其中回转关节(5)安装在车身(9)内，所述回转台(4)的一端与该回转关节(5)连接，另一端安装有所述俯仰关节(3)，所述颈部(2)的一端与俯仰关节(3)相连，另一端转动安装有所述头部(1)；所述车身(9)的两侧分别设有前车轮架(6)及后车轮架(8)，两侧的所述前车轮架(6)均与车身(9)转动连接，两侧的所述后车轮架(8)均固接在所述车身(9)上，所述前车轮架(6)及后车轮架(8)上均转动安装有车轮(7)；所述头部(1)、颈部(2)、俯仰关节(3)及回转台(4)均通过回转关节(5)带动转动，所述头部(1)及颈部(2)通过俯仰关节(3)带动往复俯仰摆动，所述头部(1)的一端为敲击端，另一端为啄击端，由所述颈部(2)的舵机A(10)通过传动机构A驱动转换。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金国，赵梓淇，张鑫，王志恒，高庆，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：新型
国别省市：辽宁;21