一种刚柔履带式机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种刚柔履带式机器人，包括履带车、法兰盘、托板、驱动器、固定臂Ⅰ、固定臂Ⅱ、八节柔性臂、钢丝绳；履带车与托板由法兰盘进行连接，托板可随法兰盘进行转动；两节固定臂与柔性臂、驱动器固定在托板上；固定臂Ⅰ与托板之间通过绳驱方式进行相对转动；固定臂Ⅰ与固定臂Ⅱ之间通过绳驱方式进行相对转动；固定臂Ⅰ与托板之间转动、固定臂Ⅰ与固定臂Ⅱ之间转动的驱动装置上都有张紧装置，确保钢丝绳对两节固定臂的有效驱动；柔性臂一与固定臂Ⅱ之间通过绳驱方式进行相对转动；控制柔性臂一的驱动装置输出端设有钢丝绳导向装置，避免钢丝绳与零件干涉产生额外摩擦阻力，适用性更广。适用性更广。适用性更广。

【技术实现步骤摘要】
一种刚柔履带式机器人


[0001]本专利技术涉及用于狭窄腔体检测的绳驱机器人领域，具体涉及一种刚柔履带式机器人。

技术介绍

[0002]在狭窄腔体检测领域，柔性臂作为一种高冗余度的机械臂，在检测过程中可应对复杂的空间环境，克服狭窄腔体缺陷检测的空间不足及效率问题，并且通过绳驱控制确保柔性臂质量与惯性小，控制过程中具有更稳定、反应快、精度高等优点；
[0003]采用刚柔臂相结合的方式，将柔性臂装于两节固定臂上，两节固定臂的运动空间可弥补检测目标距离远问题，保证柔性臂更充分发挥其灵活性与避障能力，固定臂与柔性臂的结合可实现更广的工作空间；
[0004]在刚性臂控制领域，相比于直接使用电机驱动机械臂的方式，通过绳索驱动方式控制臂转动具有机构可调性强、空间紧凑、易于拆装等优点，并且利用螺栓将钢丝绳与驱动机构相固定，防止由于钢丝打滑导致脱力情况；
[0005]基座固定的柔性机器人工作时仅适用于固定点一定范围内进行操作控制，不具备基座灵活移动能力，工作空间受限。在野外腔体检测场景，刚柔履带式机器人中的刚柔臂安装在履带车上可控制整体移动到指定位置，且履带车可适应野外的复杂路面，有效提高检测检测机器人的应用广泛性；
[0006]在狭窄腔体检测领域，刚柔履带式机器人不仅能适用与室内腔体缺陷检测，并且能在野外这种检测范围广、目标位置灵活的环境下进行狭窄腔体的检测工作。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了提供一种可适用于野外复杂腔体检测的刚柔履带式机器人，以解决纯柔性臂、刚性臂与柔性臂混合机器人移动能力差、可达工作空间范围有限的问题。
[0008]本专利技术所采用的技术方案为：一种刚柔履带式机器人，具体包括履带车、法兰盘、托板、驱动器、固定臂Ⅰ、固定臂Ⅱ、柔性臂一、柔性臂二、柔性臂三、柔性臂四、柔性臂五、柔性臂六、柔性臂七、柔性臂八、固定螺栓
Ⅰ‑Ⅰ
、固定臂底座左侧板、转动轴Ⅰ、法兰轴承Ⅰ、固定臂Ⅰ左侧板、钢丝绳Ⅰ、转动轴Ⅱ、法兰轴承Ⅱ、侧板间固定轴、固定臂Ⅱ左侧板、固定臂连接左侧板、带槽大滑轮、固定螺栓
Ⅱ‑Ⅰ
、定位螺栓Ⅰ、双丝杆驱动装置Ⅰ、张紧装置、双丝杆驱动装置Ⅲ、双丝杆驱动装置Ⅳ、定位螺栓Ⅳ、钢丝绳导向装置、钢丝绳
Ⅱ‑Ⅰ
、固定臂Ⅱ右侧板、臂关节
Ⅰ‑Ⅰ
、钢丝绳
Ⅱ‑Ⅱ
、定位螺栓Ⅲ、丝杆驱动器固定内侧板。固定臂Ⅰ结构呈中心对称，在其左右侧板上各安装有一套相同的绳驱机构，分别用于驱动固定臂Ⅰ和固定臂Ⅱ的转动；
[0009]进一步地，法兰盘固定在履带车上，其自身可绕中心轴线相对履带车转动，托板与法兰盘通过螺栓固定，在法兰盘带动下，托板及其上的刚柔臂和驱动器等同步绕法兰盘中心轴线转动；
[0010]进一步地，固定螺栓Ⅰ将钢丝绳Ⅰ固定到双丝杆驱动装置Ⅰ上，双丝杆驱动装置Ⅰ中
的电机与减速器安装在和丝杆方向相同的一侧，驱动装置Ⅰ的前后端均设有通孔，用于穿过钢丝绳，钢丝绳整条轨迹构成一个平面并与固定臂Ⅰ左侧板相平行；
[0011]进一步地，钢丝绳由双丝杆驱动装置Ⅰ的后端穿出至张紧装置上，钢丝绳以切向的角度盘绕至U型槽轮，且钢丝绳由双丝杆驱动装置Ⅰ的前端穿出以切向角度盘绕至带槽大滑轮上；
[0012]进一步地，张紧装置中的滑动螺栓可在固定臂Ⅰ左侧板上的导向槽内移动，在滑动螺栓松弛下转动推力螺栓调节移动侧板与固定方柱的间距，以控制钢丝绳Ⅰ的松紧；
[0013]进一步地，带槽大滑轮通过螺栓与固定臂Ⅱ连接，双丝杆驱动装置Ⅰ工作时驱动钢丝绳Ⅰ，钢丝绳Ⅰ拉动带槽大滑轮的转动，控制固定臂Ⅱ绕转动轴Ⅰ中心轴线转动；
[0014]进一步地，柔性臂一具有一个自由度，由钢丝绳
Ⅱ‑Ⅰ
、钢丝绳
Ⅱ‑Ⅱ
驱动，工作时两钢丝绳的伸缩方向是相反的，通过两丝杆驱动装置控制钢丝绳运动，实现柔性臂一转动，且钢丝绳中间穿过导向装置，避免了钢丝绳与静止零件之间相对运动产生额外摩擦阻力；
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下特点：
[0016]1、本专利技术是一种刚柔履带式机器人，整体采用拼装式结构，两节刚性臂均是由左右两块侧板与转轴连接组成，内部安装组件方便，且各部分功能的执行机构简单，易于拆装与部件位置调整；
[0017]2、本专利技术中两节固定臂均采用绳索驱动，驱动装置均安装在两侧板上，空间充足易于调整布局，且装置中安装有张紧装置以调节钢丝绳松紧，确保工作时钢丝绳有效受力与驱动；
[0018]3、本专利技术中柔性臂采用绳索驱动，钢丝绳从双丝杆驱动装置输出后连接至钢丝绳导向装置，利用滑轮轴承组合引导钢丝绳走向，使钢丝绳保持轴向的姿态从驱动装置输出，避免钢丝绳与驱动装置输出端板等零件接触产生摩擦阻力影响控制精度；
[0019]4、本专利技术采用刚性臂、柔性臂、履带车相结合的结构方案，刚柔混合臂具有较大的可达工作空间与较强的空间避障能力，同时利用履带车的较强的移动能力，整体机器人可极大程度上满足在室内与野外等多种环境下高度、空间复杂程度、目标范围广的检测需求；
附图说明
[0020]图1为刚柔履带式机器人的整体结构示意图；
[0021]图2为本专利技术中托板、法兰盘与履带车的装配示意图；
[0022]图3为本专利技术中使固定臂Ⅱ相对固定臂Ⅱ转动的驱动机构示意图；
[0023]图4为本专利技术中固定臂转动的驱动机构中的张紧装置示意图；
[0024]图5为本专利技术中柔性臂一驱动机构的装配示意图；
[0025]图6为本专利技术中钢丝绳导向装置的结构示意图；
[0026]图7为本专利技术中柔性臂二的驱动机构组成示意图；
[0027]附图中，各个标号所代表的部件说明如下：1
‑
履带车、2
‑
法兰盘、3
‑
托板、4
‑
驱动器、5
‑
固定臂Ⅰ、6
‑
固定臂Ⅱ、7
‑
柔性臂一、8
‑
柔性臂二、9
‑
柔性臂三、10
‑
柔性臂四、11
‑
柔性臂五、12
‑
柔性臂六、13
‑
柔性臂七、14
‑
柔性臂八、15
‑
固定螺栓1
‑
1、16
‑
固定臂底座左侧板、17
‑
转动轴Ⅰ、18
‑
法兰轴承Ⅰ、19
‑
固定臂Ⅰ左侧板、20
‑
钢丝绳Ⅰ、21
‑
转动轴Ⅱ、22
‑
法兰轴承Ⅱ、23
‑
侧板间固定轴、24
‑
固定臂
Ⅱ
左侧板、25
‑
固定臂连接左侧板、26
‑
带槽大滑轮、27
‑
固定螺栓2
‑
1、28...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刚柔履带式机器人，其特征在于：包括履带车(1)、法兰盘(2)、托板(3)、驱动器(4)、固定臂Ⅰ(5)、固定臂Ⅱ(6)、柔性臂一(7)、柔性臂二(8)、柔性臂三(9)、柔性臂四(10)、柔性臂五(11)、柔性臂六(12)、柔性臂七(13)、柔性臂八(14)、固定臂底座左侧板(16)；其中，法兰盘(2)与托板(3)固定在履带车(1)上；驱动器(4)与固定臂底座左侧板(16)固定在托板(3)上；固定臂Ⅰ(5)首端与固定臂底座左侧板(16)以铰链的形式相连接；固定臂Ⅰ(5)末端与固定臂Ⅱ(6)首端以铰链的形式相连接；固定臂Ⅱ(6)末端与柔性臂一(7)首端以铰链的形式相连接；柔性臂一(7)与柔性臂二(8)，柔性臂二(8)与柔性臂三(9)，柔性臂三(9)与柔性臂四(10)，柔性臂四(10)与柔性臂五(11)，柔性臂五(11)与柔性臂六(12)，柔性臂六(12)与柔性臂七(13)，柔性臂七(13)与柔性臂八(14)均以虎克铰的形式相连接。2.根据权利要求1所述的一种刚柔履带式机器人，其特征在于：固定臂Ⅰ(5)由转动轴Ⅰ(17)、法兰轴承Ⅰ(18)、固定臂Ⅰ左侧板(19)、钢丝绳Ⅰ(20)、转动轴Ⅱ(21)、法兰轴承Ⅱ(22)、定位螺栓Ⅰ(28)、双丝杆驱动装置Ⅰ(29)、张紧装置(30)构成；双丝杆驱动装置Ⅰ(29)、张紧装置(30)固定安装在固定臂Ⅰ左侧板(19)的内侧；固定臂Ⅰ左侧板(19)与转动轴Ⅰ(17)通过螺栓进行固定，转动轴Ⅰ(17)与固定臂底座左侧板(16)之间安装有法兰轴承Ⅰ(18)；钢丝绳Ⅰ(20)通过定位螺栓Ⅰ(28)固定到双丝杆驱动装置Ⅰ(29)上，钢丝绳Ⅰ(20)依次穿过双丝杆驱动装置Ⅰ(29)、U型槽轮(32)、带槽大滑轮(26)；固定臂Ⅱ(6)由侧板间固定轴(23)、固定臂Ⅱ左侧板(24)、固定臂连接左侧板(25)、带槽大滑轮(26)、固定螺栓
Ⅱ‑Ⅰ
(27)、双丝杆驱动装置Ⅲ(39)、双丝杆驱动装置Ⅳ(40)、定位螺栓Ⅳ(41)、钢丝绳导向装置(42)、钢丝绳
Ⅱ‑Ⅰ
(43)、固定臂Ⅱ右侧板(44)、钢丝绳
Ⅱ‑Ⅱ
(46)、定位螺栓Ⅲ(47)、丝杆驱动器固定内侧板(48)构成；双丝杆驱动装置Ⅲ(39)和双丝杆驱动装置Ⅳ(40)安装在固定臂Ⅱ右侧板(44)与丝杆驱动器固定内侧板(48)之间，钢丝绳导向装置(42)固定安装在固定臂Ⅱ右侧板(44)的内侧；侧板间固定轴(23)将固定臂Ⅱ左侧板(24)和固定臂连接左侧板(25)进行固定连接，固定螺栓
Ⅱ‑Ⅰ
(27)将带槽大滑轮(26)固定在固定臂连接左侧板(25)上；钢丝绳2
‑
1(43)的一端通过定位螺栓Ⅳ(41)固定到双丝杆驱动装置Ⅲ(39)上，另一端固定到臂关节
Ⅰ‑Ⅰ
(45)的上侧定位孔中，钢丝绳
Ⅱ‑Ⅱ
(46)的一端通过定位螺栓Ⅲ(47)固定到双丝杆驱动装置Ⅳ(40)上，另一端固定到臂关节
Ⅰ‑Ⅰ
(45)的下侧定位孔中。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：康存锋，余习明，吴峥，陈伟康，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：