弹射攀爬机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种弹射攀爬机器人，包括攀爬组件、弹射组件和位姿调整组件；所述攀爬组件包括飞爪、卷线筒、电磁离合器和攀爬电机，所述攀爬电机的输出端通过电磁离合器与卷线筒传动连接，所述飞爪与卷线筒之间卷扬连接；所述弹射组件包括弹射电机、超越离合器、弹簧以及曲柄滑块机构，所述弹射电机的输出端通过超越离合器与曲柄滑块机构的曲柄转动端传动连接，所述曲柄与拉伸的弹簧连接，所述曲柄滑块机构的滑块沿一滑槽滑动设置，所述飞爪通过卷线筒收卷设置在滑槽端部；所述位姿调整组件包括两组相互垂直的旋转自由度控制模块，并分别连接两组机座，两组机座上分别设置有攀爬组件和弹射组件。本发明专利技术攀爬方式新颖，适用性强。

Catapult climbing robot

The invention discloses a catapult climbing robot, including climbing assembly, ejection assembly and posture adjustment assembly; the assembly includes climbing claws, fly reels, electromagnetic clutch and climbing motor, the output end of the motor by climbing the electromagnetic clutch and the spool drive is connected with the flying claw and roll the line between the tube winding connection; the ejection ejection assembly includes a motor, an overrunning clutch, a spring and a slider crank mechanism, wherein the output end of the motor through the ejection beyond the clutch and crank slider crank mechanism rotating end transmission connection, the spring crank and tensile connection, the sliding block slider crank mechanism along a chute. Slide set, the flying claw by reel winding arranged in the chute end; the posture adjustment module consists of two mutually orthogonal sets of rotational degrees of freedom control module, respectively. The two groups of machine frames are respectively provided with a climbing component and an ejection component respectively. The two groups of machine frames are respectively provided with a climbing component and an ejection component. The invention has the advantages of novel climbing method and strong applicability.

【技术实现步骤摘要】
弹射攀爬机器人
本专利技术涉及一种弹射攀爬机器人，特别是指可在大型钢铁结构厂房的复杂结构内任意移动的攀爬机器人。
技术介绍
随着现代社会的发展，大型复杂钢铁结构的厂房越来越多，但是这种大型厂房一旦在自然灾害或者其他意外发生垮塌的情况下，由于其结构的不稳定因素，很难通过人力进入内部进行搜寻救援。在这种情况下，可通过攀爬机器人可实现远程操作对厂房内的环境进行遥控移动，实现在垮塌的厂房救援，但是现有的攀爬机器人中，大部分都是只能在特定的环境中工作进行特定路径的攀爬动作，如沿垂直的墙壁竖直攀爬，然而在垮塌变形后的钢铁结构厂房中，各种各样的结构都有，有阶梯也有垂直金属壁，要想把各种攀爬形式的机器人综合在一起不仅成本高而且难免有考虑不周到的地方，限制了攀爬机器人在灾后救援的发展应用，因此要想解决此类问题必须设计出一种新型的攀爬机器人。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：针对现有攀爬机器人存在的攀爬形式单一的缺陷，提供一种新型的弹射攀爬机器人，实现在复杂厂房结构内部进行任意角度的攀爬动作。本专利技术采用如下技术方案实现：一种弹射攀爬机器人，包括攀爬组件、弹射组件和位姿调整组件；所述攀爬组件包括飞爪、卷线筒、电磁离合器和攀爬电机，所述攀爬电机的输出端通过电磁离合器与卷线筒传动连接，所述飞爪与卷线筒之间卷扬连接；所述弹射组件包括弹射电机、超越离合器、弹簧以及曲柄滑块机构，所述弹射电机的输出端通过超越离合器与曲柄滑块机构的曲柄转动端传动连接，所述曲柄与拉伸的弹簧连接，所述曲柄滑块机构的滑块沿一滑槽滑动设置，所述飞爪通过卷线筒收卷设置在滑槽端部；所述位姿调整组件包括两组相互垂直的旋转自由度控制模块，并分别连接两组机座，两组机座上分别设置有攀爬组件和弹射组件。进一步的，所述旋转自由度控制模块为固定在同一安装座上的舵机，两组旋转自由控制模块的舵机分别与摆动设置在安装座上的机座连接板传动连接，两组机座连接板的摆动轴线相互垂直。进一步的，两组机座分别位于安装座的两侧，所述机座上设置的弹射组件飞爪弹射方向朝外侧设置。进一步的，所述攀爬电机固定安装在机座上，其输出轴通过第二传动齿轮组与电磁离合器的主动传动端连接，所述电磁离合器的从动传动端与卷线筒同轴传动装配。优选的，所述飞爪为电磁吸盘，所述飞爪通过连接电磁吸盘控制电源的电线与卷线筒卷扬连接。进一步的，所述飞爪的尾端与滑槽之间通过飞爪防脱落结构进行装配，所述飞爪防脱落结构包括设置在滑槽内壁上的弹性钢球，在飞爪尾端设有与弹钢球定位嵌合的凹槽。进一步的，所述弹射电机固定安装在机座上，其输出轴通过第一传动齿轮组与超越离合器的主动传动端连接，所述超越离合器的从动传动端与摆杆的铰轴同轴传动装配。进一步的，所述弹簧一端固定在机座上，另一端与曲柄转动连接。在本专利技术的弹射攀爬机器人中，在所述机座上还设置有摄像单元，所述摄像单元通过遥控通讯模块与显示模块连接。本专利技术可应用于大型复杂钢铁结构的机器中，初始状态为一侧机座上的攀爬组件的飞爪电磁吸附在金属壁上，另一侧飞爪通过位姿调整组件对准需要攀爬的目标位置，启动另一侧机座上的弹射组件，将另一侧机座上的飞爪弹出，通过电磁离合器可控制电机和卷线筒之间的动力切断，使该飞爪弹射吸附在目标攀爬位置，两个飞爪均可靠吸附在金属壁后，通过两边攀爬组件的卷线筒对电线的收放，一边收卷电线一边放卷电线，使机器人整体向目标位置攀爬，机器人达到目标位置后，原位置飞爪断电从而不能吸附，迅速转动卷线筒进行收线，然后通过位姿调整组件调整位姿向下一个目标位置攀爬。本专利技术具有如下有益效果：(1)攀爬方式新颖，这种攀爬方式可以在多种环境下工作，通过多步连续攀爬实现目标位置的达到，对工作环境要求较低，适用性强；(2)采用超越离合器实现飞爪的弹射，实现了全机械结构，使弹射组件简单轻便，可以进行远程控制，有利于在复杂结构中攀爬工作。以下结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。附图说明图1为实施例中的攀爬机器人的整体结构示意图。图2为实施例中的弹射组件示意图。图3为实施例中的攀爬组件示意图。图4为实施例中的位姿调整组件示意图。图5为实施例中的飞爪和滑槽的防脱落连接示意图。图中标号：1-弹射组件，101-弹射电机，102-第一传动齿轮组，103-超越离合器，104-曲柄，105-弹簧，106-连杆，107-滑块，108-滑槽；2-攀爬组件，201-攀爬电机，202-第二传动齿轮组，203-电磁离合器，204-卷线筒，205-电线，206-飞爪；3-位姿调整组件，301-第一舵机，302-第一连接法兰，303-第一机座连接板，304-第二舵机，305-第二机座连接板，306-第二连接法兰，307-安装座；4-机座，401-固定件，402-弹性件，403-钢球，404-凹槽。具体实施方式实施例参见图1，图示中的弹射攀爬机器人为本专利技术的优选方案，包括用于弹射飞爪的弹射组件1，用于攀爬的攀爬组件2和用于调整位姿的位姿调整组件3，一组弹射组件1和一组攀爬组件2设置在同一机座4上，两个机座4分别设置在位姿调整组件3上。结合参加图2，弹射组件1包括弹射电机101、第一传动齿轮组102、超越离合器103、弹簧105以及由曲柄104、连杆106、滑块107和滑槽108组成的曲柄连杆机构，其中，弹射电机101固定安装在机座4上，电机输出轴与第一传动齿轮组102的主动齿轮装配，第一传动齿轮组102的从动齿轮与超越离合器103的内环同轴装配，超越离合器103的外环与曲柄104的铰轴同轴装配，即通过弹射电机101驱动，通过第一传动齿轮组102和超越离合器103能够带动曲柄104进行单向转动。曲柄104通过连杆106与滑块107连接，滑块107滑动嵌装在机座上的滑槽108内，通过曲柄104的转动带动滑块107在滑槽108内来回滑动。同时，曲柄104还与拉伸的弹簧105连接，弹簧105一端固定在机座4上，另一端则与曲柄104的非转点位置转动连接，即通过弹簧105能够拉动曲柄快速转动。超越离合器103的内环带动外环的传动过程对应滑块向远离飞爪的滑动方向，由于超越离合器103的存在，在弹射电机101驱动曲柄转动将滑块向远离飞爪的方向滑动过程中，带动弹簧105进一步拉伸而储蓄能量，而当曲柄和连杆重合时，弹簧105拉伸至最长状态，当弹射电机101继续转动曲柄，此时弹簧105开始释放能量，拉动曲柄104加速旋转，超越离合器103的外环转速超越内环，实现滑块107快速向滑槽108端部的飞爪滑动撞击，将飞爪弹出，通过弹簧和超越离合器的机械配合实现了飞爪的加速弹射。结合参见图3，攀爬组件2包括攀爬电机201、第二传动齿轮组202、电磁离合器203、卷线筒204、电线205以及飞爪206，其中，攀爬电机201固定安装在机座4上，电机输出轴与第二齿轮传动组202的主动齿轮装配，第二齿轮传动组202的从动齿轮与电磁离合器203的内环同轴装配，电磁离合器203的外环与卷线筒204同轴装配，卷线筒204上绕装电线205，通过电线205与飞爪206形成卷扬机构，通过攀爬电机201驱动，通过第二齿轮传动组202和电磁离合器203能够带动卷线筒204对飞爪206进行收卷。电磁离合器203通过电动控制攀爬电机201和卷线筒204之间的动力切断，当飞爪在被弹射本文档来自技高网...

【技术保护点】
弹射攀爬机器人，其特征在于：包括攀爬组件、弹射组件和位姿调整组件；所述攀爬组件包括飞爪、卷线筒、电磁离合器和攀爬电机，所述攀爬电机的输出端通过电磁离合器与卷线筒传动连接，所述飞爪与卷线筒之间卷扬连接；所述弹射组件包括弹射电机、超越离合器、弹簧以及曲柄滑块机构，所述弹射电机的输出端通过超越离合器与曲柄滑块机构的曲柄转动端传动连接，所述曲柄与拉伸的弹簧连接，所述曲柄滑块机构的滑块沿一滑槽滑动设置，所述飞爪通过卷线筒收卷设置在滑槽端部；所述位姿调整组件包括两组相互垂直的旋转自由度控制模块，并分别连接两组机座，两组机座上分别设置有攀爬组件和弹射组件。

【技术特征摘要】
1.弹射攀爬机器人，其特征在于：包括攀爬组件、弹射组件和位姿调整组件；所述攀爬组件包括飞爪、卷线筒、电磁离合器和攀爬电机，所述攀爬电机的输出端通过电磁离合器与卷线筒传动连接，所述飞爪与卷线筒之间卷扬连接；所述弹射组件包括弹射电机、超越离合器、弹簧以及曲柄滑块机构，所述弹射电机的输出端通过超越离合器与曲柄滑块机构的曲柄转动端传动连接，所述曲柄与拉伸的弹簧连接，所述曲柄滑块机构的滑块沿一滑槽滑动设置，所述飞爪通过卷线筒收卷设置在滑槽端部；所述位姿调整组件包括两组相互垂直的旋转自由度控制模块，并分别连接两组机座，两组机座上分别设置有攀爬组件和弹射组件。2.根据权利要求1所述的弹射攀爬机器人，所述旋转自由度控制模块为固定在同一安装座上的舵机，两组旋转自由控制模块的舵机分别与摆动设置在安装座上的机座连接板传动连接，两组机座连接板的摆动轴线相互垂直。3.根据权利要求2所述的弹射攀爬机器人，两组机座分别位于安装座的两侧，所述机座上设置的弹射组件飞爪弹射方向朝外侧设...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩奉林，李禾耕，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43