CN101596714B - 门式自定位高速对接组合机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种门式自定位高速对接组合机器人。它是由主机器人的门式机构、主机器人的自定位机构、主机器人与子机器人的对接机构和各自的机械手组成；所述的门式机构包括机体、安装在机体底部的万向轮、驱动轮；自定位机构包括定位机械手、减震弹簧、皮筋；主机器人与子机器人的对接机构包括移动基架、挡板、导向板、磁铁、定位杆；子机器人的机械手包括蜗杆蜗轮机构、手爪、卷线轮、驱动电机。本发明的主要用途是在复杂的地理环境下，利用组合式的机器人快速完成对接功能，自动接取、运送物品，以及其它救援工作。

Description

门式自定位高速对接组合机器人
(一)技术领域
本发明涉及的是一种机器人域，特别涉及一种门式自定位高速对接组合机器人。
(二)背景技术
在许多场合中，都要求有能够实现越障、对接、定位、抓取等功能的机械装置。例如在机器人比赛中就有对利用两个机器人快速的自出发区前行，避开起始位置正中的障碍，至目标位置并实现对高处物体的抓取的要求。传统的设计方法是两个机器人，在起始两点上走出一条弧线达到目标立柱，然后再相互配合实现对物体的抓取。这种方法有对接速度慢、耗时长、稳定性差、控制复杂等诸多缺点。
在一些环境恶劣的条件下，如地震、火灾等发生时，由于地形复杂，救援人员往往很难接近。如何在这种复杂的环境中以最快的速度救出被困者显得尤为重要，普通的机器人越障能力差、速度慢、稳定性不高。
无论是在中国专利文件中，还是在CNKI、维普、万方数据等检索工具中，涉及到机器人的相关报道有很多，形式各异，但是多数是建立在原有机械结构设计的基础上进行的分析说明。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种能实现高速对接，在行进中可以跨越障碍物，到达预定的位置后，可以自动的定位的门式自定位高速对接组合机器人。
本发明的目的是这样实现的：门式自定位高速对接组合机器人包括主机器人的门式机构、主机器人的自定位机构、主机器人与子机器人的对接机构、主机器人的机械手、子机器人的机械手；所述的主机器人的门式机构设置有机体13、安装在机体13底部的万向轮31、驱动轮34，驱动轮34通过锥齿轮32、联轴器33与驱动电机35相连，伸缩杆36安装在机体13上，所述的主机器人的自定位机构设置有安装在后机体16上的减震弹簧25、定位机械手26通过转轴29与后机体16连接，钢丝绳23、皮筋24与机械手26连接，所述的主机器人与子机器人的对接机构设置有可移动基架49、安装在可移动机架上的挡板38、导向片51、导向片30、磁铁48，安装在机体13上的卷线轮14、电机15，卷线轮14连接的钢丝绳12、滑轮11、安装在子机器人上的支架10、定位杆50、磁铁47，所述的主机器人的机械手设置有安装在后机体16上的滑移轨道18、卷线轮20与电机19、钢丝绳21连接、手爪22，与卷线轮20相连的钢丝绳17，卷线轮28、电机27；所述的子机器人的机械手设置有定位架46、蜗杆涡轮机构44一端通过支架45与框架4连接，另一端连接驱动电机7、框架4上安装卷线轮5、与卷线轮5连接的驱动电机6，手爪1通过转轴2与框架4连接，通过钢丝绳3与卷线轮5连接。
本发明还可以包括：
1.伸缩杆8与支架10、机体41、电机42、卷线轮43连接。
2.机体41正面呈“门”字型结构。
3.机体13正面呈“门”字型结构。
与现有技术相比，本发明的有一效果是：
本发明具有“门”字型的结构，在前进的过程中，可以直接跨越障碍物，改变了以往越障机器人结构复杂，行动缓慢的缺点，使机器人的运动变得更加平稳、迅速。本发明设置了具有定位功能的机构，机器人在前进的过程中，可以依靠固定物体自动定位并锁紧，同时，通过简单的动作，还可以脱离固定物体，具有定位速度快、方便灵活的特点。本发明的两个机器人可以静止的状态下或者在运动的过程中实现高速对接，与现有技术相比，克服了对接的复杂程序和时间上的浪费。结构简单、可靠性高。主机器人和子机器人各自设置有机械手，主机器人的机械手具有一个自由度，子机器人的机械手具有三个自由度，利用电机和卷线轮拉线的方式，控制简单。
(四)附图说明
图1是门式自定位高速对接组合机器人子机器人的机构示意图。
图2是门式自定位高速对接组合机器人主机器人的机构示意图。
图3是子机器人的机械手的机构示意图。
图4是主机器人自定位机构示意图。
图5是主机器人机械手机构示意图。
图6是主机器人与主机器人对接部分机构示意图。
图7是主机器人与子机器人配制示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例与具体实施方式对本发明做进一步详细描述：
本发明的总体结构图如图1，图2所示：由电机35通过联轴器33锥齿轮32带动驱动轮34，电机27连接卷线轮28，卷线轮28转动时使钢丝绳21绕在它的上面，滑移轨道18在后机体16上下移动，可以调整主机器人机械手的位置。电机19、电机6分别连接卷线轮20、卷线轮5控制机械手的转动，控制电机14连接卷线轮15，卷线轮28转动时，通过钢丝绳12可以改变主机器人对接机构的位置，电机7连接蜗杆涡轮44控制机械手的翻转，电机42连接卷线轮43通过钢丝绳9调整伸缩杆8的长度。万向轮37固定在子机器人底部。
结合图7本发明的工作过程，驱动电机35带动驱动轮34旋转，主机器人开始运动，子机器人在主机器人的推动下，与主机器人同步运动。电机15使主机器人的对接部分沿着滑移轨道39上升，在导向片51和导向片30的作用下，支架10末端的磁铁47与磁铁48接触，子机器人开始脱离地面，定位杆50卡在可移动机架49上，挡板38挡在支架10末端上，完成对接过程，这种对接方式在机器人的运动中进行，对接速度快。对接后，主机器人从正面看，呈“门字型结构，可以跨越较大的障碍物。初始状态下，皮筋24拉紧，机械手26呈一定角度张开，当机械手26撞到柱状物体后，由于机械手26自锁的特性，主机器人定位。伸缩杆36可以改变主机器人的长度，增加其灵活性。电机42控制伸缩杆8的长度，使子机器人到达指定位置，电机6控制手爪1，获得物体后，电机7使手爪1翻转。当电机27使主机器人上的机械手上升时，钢丝绳23把机械手27拉开，主机器人可以自由活动。定位架46起到校正位置的作用。电机19控制手爪22，获得物体后电机27提升主机器人机械手，并带动钢丝绳23拉开机械手26，这时主机器人可以自由活动。
本发明在许多领域具有广泛的应用前景，同时，扩展功能也很丰富，在不同的条件下，主机器人和子机器人的机械手可以替换成其它功能的模块。

Claims (1)

1.一种门式自定位高速对接组合机器人，其特征在于：它是由主机器人的门式机构、主机器人的自定位机构、主机器人与子机器人的对接机构、主机器人的机械手、子机器人的机械手组成；所述的主机器人的门式机构设置有机体(13)、安装在机体(13)底部的万向轮(31)、驱动轮(34)和安装在机体(13)上的伸缩杆(36)，驱动轮(34)通过锥齿轮(32)、联轴器(33)与第三驱动电机(35)相连；所述的主机器人的自定位机构设置有安装在后机体(16)上的减震弹簧(25)、通过转轴(29)与后机体(16)连接的定位机械手(26)、第三钢丝绳(23)、与机械手(26)连接的皮筋(24)；所述的主机器人与子机器人的对接机构设置有可移动基架(49)、挡板(38)、第一导向片(30)、第二导向片(51)、第二磁铁(48)，第一卷线轮(14)、第一驱动电机(15)，与第一卷线轮(14)连接的第一钢丝绳(12)、滑轮(11)、支架(10)、定位杆(50)、第一磁铁(47)，其中挡板(38)、第一导向片(30)、第二导向片(51)、第二磁铁(48)安装在可移动机架上，第一卷线轮(14)、第一驱动电机(15)、第一钢丝绳(12)、滑轮(11)安装在机体(13)上，支架(10)、定位杆(50)、第一磁铁(47)安装在子机器人上；所述的主机器人的机械手设置有滑移轨道(18)、与第二驱动电机(19)及第五钢丝绳(21)连接的第二卷线轮(20)、第二手爪(22)、与第二卷线轮(20)相连的第二钢丝绳(17)、第三卷线轮(28)、第四驱动电机(27)，其中滑移轨道安装在后机体(16)上；所述的子机器人的机械手设置有定位架(46)、一端通过支架(45)与框架(4)连接的蜗杆涡轮机构(44)、与蜗杆涡轮机构(44)另一端连接的第五驱动电机(7)、框架(4)上安装的第四卷线轮(5)、与第四卷线轮(5)连接的第六驱动电机(6)、通过转轴(2)与框架(4)连接的第一手爪(1)，第一手爪(1)通过第四钢丝绳(3)与第四卷线轮(5)连接。
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