一种具有可折叠摆臂的翻转式爬楼梯机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种具有可折叠摆臂的翻转式爬楼梯机器人，属于侦查、搜救、探索机器人技术领域，包括：轮式移动平台、摆臂、翻转轴、主动轮、从动轮及翻转电机；所述翻转电机安装在轮式移动平台内，其输出轴同轴固定有主动轮；所述翻转轴安装在轮式移动平台上，翻转轴的中部同轴固定有从动轮，从动轮与主动轮啮合；翻转轴的两端分别安装有两个结构相同的摆臂，两个所述摆臂分别位于轮式移动平台沿行走方向的两侧，所述摆臂可折叠；本发明专利技术能够克服现有的翻转式机器人的摆臂不可折叠，导致无法在抛投中使用并且便携性差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种具有可折叠摆臂的翻转式爬楼梯机器人
本专利技术属于侦查、搜救、探索机器人
，具体涉及一种具有可折叠摆臂的翻转式爬楼梯机器人。
技术介绍
微小型翻转式爬楼梯机器人可翻越楼梯、废墟等障碍物并且体积、质量较小，在侦查、搜救、探测等领域优势明显。为了实现机器人的翻转运动，微小型翻转爬楼梯机器人的旋转摆臂组件是必不可缺的。现有的翻转式爬楼梯机器人的摆臂为向外伸出的悬臂梁方案，不可折叠，如专利CN104647343、论文FlipBot:ANewFieldRoboticPlatformforFastStairClimbing等。因此，无法完成抛投部署方式，且摆臂向外伸出，增加了机器人的体积，降低了便携性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种具有可折叠摆臂的翻转式爬楼梯机器人，能够克服现有的翻转式机器人的摆臂不可折叠，导致无法在抛投中使用并且便携性差的问题。本专利技术是通过下述技术方案实现的：一种具有可折叠摆臂的翻转式爬楼梯机器人，包括：轮式移动平台、摆臂、翻转轴、主动轮、从动轮及翻转电机；所述翻转电机安装在轮式移动平台内，其输出轴同轴固定有主动轮；所述翻转轴安装在轮式移动平台上，翻转轴的中部同轴固定有从动轮，从动轮与主动轮啮合；翻转轴的两端分别安装有两个结构相同的摆臂，两个所述摆臂分别位于轮式移动平台沿行走方向的两侧，所述摆臂可折叠；当摆臂处于折叠状态时，折叠在轮式移动平台两侧；当摆臂处于展开状态时，摆臂形成杆状结构，两个摆臂在翻转电机的作用下，使其顶端抵触在地面上，两个摆臂以其与地面的接触点为转动中心，带动轮式移动平台翻转。进一步的，所述摆臂包括：交叉折叠杆、轴端阻铁、外摆臂杆、内支撑臂杆、压缩弹簧及弹簧挡板；所述翻转轴的两端均加工为腰形柱结构；所述轴端阻铁为横截面为腰形的柱状结构，其一端加工有与所述翻转轴的腰形柱结构相同的腰形盲孔，其另一端的端面延伸出环形限位台，用于对安装在轴端阻铁上的外摆臂杆轴向限位；所述轴端阻铁的腰形盲孔与翻转轴端部的腰形柱结构相配合；所述外摆臂杆由圆环及一体成型在圆环外圆周面的第一连接杆组成；所述圆环内圆周面设有两个相对的平面凸台，使圆环的内孔形成与轴端阻铁外形形状相同的腰形通孔；所述外摆臂杆通过该腰形通孔套装在轴端阻铁上；所述内支撑臂杆由圆筒及一体成型在圆筒外圆周面的第二连接杆组成；所述圆筒的内孔一端为与翻转轴直径相同的圆孔，另一端为与轴端阻铁外形形状相同的腰形孔，且所述圆孔与所述腰形孔相通，所述圆孔的直径小于腰形孔所在圆的直径；所述圆筒的腰形孔所在端端面延伸出环形凸台，所述第二连接杆设置在该环形凸台的外圆周面上；所述内支撑臂杆套装在翻转轴上，与翻转轴为间隙配合，能够发生相对转动，且内支撑臂杆可沿翻转轴轴向移动；安装有外摆臂杆的轴端阻铁通过其腰形盲孔套装并固定在翻转轴的端部；交叉折叠杆端部的两个连接端中，一个连接端与所述第一连接杆铰接，另一个连接端与所述第二连接杆铰接；压缩弹簧安装在内支撑臂杆外部，其一端抵触在固定在翻转轴上的弹簧挡板上，另一端抵触在内支撑臂杆的环形凸台上；当轴端阻铁与内支撑臂杆的腰形孔不对应，即外摆臂杆的腰形通孔与内支撑臂杆的腰形孔不重合时，内支撑臂杆在压缩弹簧的作用下，使内支撑臂杆的腰形孔所在端端面抵触在轴端阻铁的腰形盲孔所在端端面，但内支撑臂杆未套装在轴端阻铁上；外摆臂杆随轴端阻铁及翻转轴转动时，带动内支撑臂杆绕翻转轴轴线转动，使外摆臂杆的第一连接杆与内支撑臂杆的第二连接杆之间的夹角发生变化，当所述夹角到达极限位置时，交叉折叠杆处于折叠状态；当轴端阻铁随翻转轴转动到与内支撑臂杆的腰形孔相对应，即外摆臂杆的腰形孔与内支撑臂杆的腰形孔重合时，内支撑臂杆在压缩弹簧的作用下，使内支撑臂杆通过其腰形孔套装在轴端阻铁上，内支撑臂杆和外摆臂杆能够随翻转轴进行同步转动；此时，外摆臂杆的第一连接杆与内支撑臂杆的第二连接杆重合，交叉折叠杆处于展开状态。进一步的，所述夹角的极限位置为钝角。有益效果：(1)本专利技术在机器人携行、抛投、平地移动时，可使摆臂保持折叠状态不变，不与其他物体直接接触，以免造成干涉，避免了摆臂的损坏；而在机器人翻越楼梯、台阶、废墟等障碍物时，可使摆臂处于展开状态，通过带动摆臂转动来支撑机器人进行翻转越障。(2)本专利技术通过采用可折叠的摆臂来代替现有的悬臂的摆臂，降低了机器人的整体尺寸，增加了机器人的便携性。(3)本专利技术的摆臂通过机器人内部原有的翻转电机及压缩弹簧作为动力元件即可驱动处于展开状态的摆臂转动，不需要额外的动力，降低了成本。附图说明图1为本专利技术的整体结构外形图；图2为本专利技术的内部结构组成图；图3为摆臂的折叠状态图；图4为摆臂的展开状态图；图5为摆臂的结构爆炸图；图6为摆臂的折叠状态爆炸图；图7为摆臂的折叠状态到展开状态之间的爆炸图；图8为摆臂的展开状态爆炸图；图9为摆臂的展开状态剖面爆炸图；图10为本专利技术的摆臂处于折叠状态到展开状态之间总体结构图；图11为本专利技术的摆臂处于展开状态的总体结构图；其中，1-轮式移动平台，2-摆臂，3-交叉折叠杆，4-轴端阻铁，5-翻转轴，6-外摆臂杆，7-内支撑臂杆，8-压缩弹簧，9-弹簧挡板，10-主动轮，11-从动轮，12-翻转电机。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本实施例提供了一种具有可折叠摆臂的翻转式爬楼梯机器人，参见附图1和2，包括：轮式移动平台1、摆臂2、翻转轴5、主动轮10、从动轮11及翻转电机12；所述轮式移动平台1为所述机器人的主体结构，其四个角分别安装有四个行走轮，用于实现机器人的行走；所述翻转电机12安装在轮式移动平台1内，其输出轴同轴固定有主动轮10；所述翻转轴5安装在轮式移动平台1上，且其轴线与所述行走轮的轴线平行；翻转轴5的中部同轴固定有从动轮11，从动轮11与主动轮10啮合；翻转轴5的两端均加工为腰形柱结构即在翻转轴5端部外圆周面的两相对端加工有切口形成平面，且两端分别安装有两个结构相同的摆臂2，两个所述摆臂2分别位于轮式移动平台1沿行走方向的两侧；参见附图3-9，所述摆臂2包括：交叉折叠杆3、轴端阻铁4、外摆臂杆6、内支撑臂杆7、压缩弹簧8及弹簧挡板9；所述轴端阻铁4为横截面为腰形的柱状结构，其一端加工有与所述翻转轴5的腰形柱结构相同的腰形盲孔，其另一端的端面延伸出环形限位台，用于对安装在轴端阻铁4上的外摆臂杆6轴向限位；所述轴端阻铁4的腰形盲孔与翻转轴5端部的腰形柱结构相配合；所述外摆臂杆6由圆环及一体成型在圆环外圆周面的第一连接杆组成；所述圆环内圆周面设有两个相对的平面凸台，使圆环的内孔形成与轴端阻铁4外形形状相同的腰形通孔；所述外摆臂杆6通过该腰形通孔套装在轴端阻铁4上；腰形通孔的设置能够限制外摆臂杆6与轴端阻铁4之间的相对转动；所述内支撑臂杆7由圆筒及一体成型在圆筒外圆周面的第二连接杆组成；所述圆筒的内孔一端为与翻转轴5直径相同的圆孔，另一端为与轴端阻铁4外形形状相同的腰形孔即内支撑臂杆7可通过该腰形孔套装在轴端阻铁4上，且外摆臂杆6的腰形通孔与内支撑臂杆7的腰形孔形状相同，且所述圆孔与所述腰形孔相通，所述圆孔的直径小于腰形孔所在圆的直径；所述圆筒的腰形孔所在端端面延伸出环形凸台，所述第二连接杆设置在该环形凸台的外圆周面上；所述内支撑臂杆7套装在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有可折叠摆臂的翻转式爬楼梯机器人，其特征在于，包括：轮式移动平台(1)、摆臂(2)、翻转轴(5)、主动轮(10)、从动轮(11)及翻转电机(12)；所述翻转电机(12)安装在轮式移动平台(1)内，其输出轴同轴固定有主动轮(10)；所述翻转轴(5)安装在轮式移动平台(1)上，翻转轴(5)的中部同轴固定有从动轮(11)，从动轮(11)与主动轮(10)啮合；翻转轴(5)的两端分别安装有两个结构相同的摆臂(2)，两个所述摆臂(2)分别位于轮式移动平台(1)沿行走方向的两侧，所述摆臂(2)可折叠；当摆臂(2)处于折叠状态时，折叠在轮式移动平台(1)两侧；当摆臂(2)处于展开状态时，摆臂(2)形成杆状结构，两个摆臂(2)在翻转电机(12)的作用下，使其顶端抵触在地面上，两个摆臂(2)以其与地面的接触点为转动中心，带动轮式移动平台(1)翻转。

【技术特征摘要】
1.一种具有可折叠摆臂的翻转式爬楼梯机器人，其特征在于，包括：轮式移动平台(1)、摆臂(2)、翻转轴(5)、主动轮(10)、从动轮(11)及翻转电机(12)；所述翻转电机(12)安装在轮式移动平台(1)内，其输出轴同轴固定有主动轮(10)；所述翻转轴(5)安装在轮式移动平台(1)上，翻转轴(5)的中部同轴固定有从动轮(11)，从动轮(11)与主动轮(10)啮合；翻转轴(5)的两端分别安装有两个结构相同的摆臂(2)，两个所述摆臂(2)分别位于轮式移动平台(1)沿行走方向的两侧，所述摆臂(2)可折叠；当摆臂(2)处于折叠状态时，折叠在轮式移动平台(1)两侧；当摆臂(2)处于展开状态时，摆臂(2)形成杆状结构，两个摆臂(2)在翻转电机(12)的作用下，使其顶端抵触在地面上，两个摆臂(2)以其与地面的接触点为转动中心，带动轮式移动平台(1)翻转。2.如权利要求1所述的一种具有可折叠摆臂的翻转式爬楼梯机器人，其特征在于，所述摆臂(2)包括：交叉折叠杆(3)、轴端阻铁(4)、外摆臂杆(6)、内支撑臂杆(7)、压缩弹簧(8)及弹簧挡板(9)；所述翻转轴(5)的两端均加工为腰形柱结构；所述轴端阻铁(4)为横截面为腰形的柱状结构，其一端加工有与所述翻转轴(5)的腰形柱结构相同的腰形盲孔，其另一端的端面延伸出环形限位台，用于对安装在轴端阻铁(4)上的外摆臂杆(6)轴向限位；所述轴端阻铁(4)的腰形盲孔与翻转轴(5)端部的腰形柱结构相配合；所述外摆臂杆(6)由圆环及一体成型在圆环外圆周面的第一连接杆组成；所述圆环内圆周面设有两个相对的平面凸台，使圆环的内孔形成与轴端阻铁(4)外形形状相同的腰形通孔；所述外摆臂杆(6)通过该腰形通孔套装在轴端阻铁(4)上；所述内支撑臂杆(7)由圆筒及一体成型在圆筒外圆周面的第二连接杆组成；所述圆筒的内孔一端为与翻转轴(5)直径相同的圆孔，另一端为与轴端阻铁(4)外形形状...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建中，叶一飞，刘朋展，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11