CN101654124B - 一种曲面全位置爬行式移动机器人机构 - Google Patents

一种曲面全位置爬行式移动机器人机构 Download PDF

Info

Publication number
CN101654124B
CN101654124B CN2009100915245A CN200910091524A CN101654124B CN 101654124 B CN101654124 B CN 101654124B CN 2009100915245 A CN2009100915245 A CN 2009100915245A CN 200910091524 A CN200910091524 A CN 200910091524A CN 101654124 B CN101654124 B CN 101654124B
Authority
CN
China
Prior art keywords
revolute pair
front axle
axis
drive motor
links
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2009100915245A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101654124A (zh
Inventor
毛志伟
潘际銮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN2009100915245A priority Critical patent/CN101654124B/zh
Publication of CN101654124A publication Critical patent/CN101654124A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101654124B publication Critical patent/CN101654124B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

曲面全位置爬行式移动机器人机构，涉及一种用于大型结构件焊接的曲面全位置爬行式移动机器人机构。本发明含有前轴转动副，左行走机构，前轴，右行走机构，机器人机架，左后轴转动副，左驱动电机，右驱动电机和右后轴转动副；前轴通过前轴转动副与机器人机架相连，且前轴轴线与前轴转动副轴线垂直；左、右行走机构通过转动副与前轴相连；固定于机器人机架上的左、右驱动电机通过左、右后轴转动副分别与左、右行走机构相连，并驱动左、右行走机构。行走机构可为轮式、履带式和轮履式。前轴转动副轴线与后轴转动副轴线垂直，且在同一平面内，构成三点支承，故能适应各种曲面爬行，解决机器人在曲面上爬行时行走机构不能同时吸附于工件上的问题。

Description

一种曲面全位置爬行式移动机器人机构 
技术领域
本发明涉及一种用于曲面全位置爬行的新型移动机器人机构，特别涉及一种用于大型结构件焊接的曲面全位置爬行式移动机器人机构。 
背景技术
现代工业与制造技术的发展，使得重要的大型结构件的应用越来越多，对这类构件的焊接、检测与维修等工作必须现场作业，要实现其自动化焊接、检测与维修等工作，爬行机器人作为工作平台是实现的关键，而爬行机构是爬行机器人的关键技术。 
该类爬行机构通常要求能够不仅能在平面爬行，且能够在圆柱面、球面等曲面上进行爬行；对其要求是：具有合理的自由度配置、运动灵活、吸附可靠、控制简单。目前，爬壁机器人主要有轮式、履带式和轮履式，采用四轮、履带式和轮履式爬壁机构时，一般由前后轴上各两个转动副，共四个转动副支承前后轴，这就要求前、后轴处于同一平面上时，四个轮子或两边履带才能可靠地吸附在工件上。以圆柱形储油罐为例，如图2所示；当机器人沿I或III的轨迹移动时，前、后轴处于同一平面，机器人爬行时四轮或两边履带能同时吸附在工件上。但当机器人沿轨II移动时，前、后轴将不在同一平面内，故上述几种移动机构都会出现四轮或两边履带前后轴不能同时与工件接触的现象；当是球罐时，该现象更严重，使得该类机构不能在圆柱面、球面等表面沿任意路径爬行，从而无法完成自动化焊接、检测、维修等工作。 
发明内容
本发明的目的是提供一种用于大型结构件的曲面沿任意路径爬行的新型全位置爬行式机器人机构，解决轮式、履带式或轮履式等爬行式机器人在大型结构件的圆柱面、球面、椭球面等各种曲面上爬行时四轮或两履带不能同时吸附于工件上的问题，提高该类机器人工作的可靠性。 
本发明的目的是通过如下技术方案实现的： 
一种曲面全位置爬行式移动机器人机构，其特征在于：该爬行式移动机器人机构包括机器人机架5、左行走机构2、右行走机构4、前轴3、前轴转动副1、左后轴转动副6、右后轴转动副9以及分别固定于机器人机架上的左驱动电机7和右驱动电机8；所述的左行走机构2和右行走机构4分别通过转动副与前轴3相连；左驱动电机7通过左后轴转动副6与左行走机构2相连，右驱动电机8通过右后轴转动副9与右行走机构4相连；所述前轴3通过前轴转动副1与机器人机架5相连，且前轴的轴线与前轴转动副的轴线垂直，前轴转动副的轴线与左后轴转动副和右后轴转动副的轴线垂直，前轴的轴线、左后轴转动副的轴线和右后轴转动副的轴线在同一平面内，构成三点支承。 
本发明所述的左行走机构和右行走机构可采用轮式、履带式或轮履式。 
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：曲面全位置爬行式移动机器人机构能自动适应各种曲面(包括球面)，使机器人行走机构可靠地贴合在曲面上，特别是机器人行走机构为轮履式时，采用该机构能在不降低吸附能力的基础上适应各种曲面，解决轮式、履带式或轮履式等爬行式机器人在大型结构件的圆柱面、球面、椭球面等各种曲面上爬行时四轮或两履带不能同时吸附于工件上的问题，提高该类机器人工作的可靠性。 
附图说明
图1为爬行机构在圆柱壁面上沿任意轨迹爬行原理分析图。 
图2为本方面提供的曲面全位置爬行式移动机器人机构的结构示意图。 
图3为本发明应用于轮式移动机器人的机构示意图。 
图4为本发明应用于履带式移动机器人的机构示意图。 
图5为本发明应用于轮履式移动机器人的机构示意图。 
图中：1-前轴转动副；2-左行走机构；3-前轴；4-右行走机构；5-机器人机架；6-左后轴转动副；7-左驱动电机；8-右驱动电机；9-右后轴转动副；10-左从动轮；11-右从动轮；12-左驱动轮；13-右驱动轮；14-右从动带轮；15-左主动带轮；16-左主动带轮；17-右主动带轮；18-左履带；19-右履带。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体结构和工作原理进一步说明。该曲面全位置爬行式移动机器人机构，含有前轴转动副1，左行走机构2，前轴3，右行走机构4，机器人机架5，左后轴转动副6，左驱动电机7，右驱动电机8和右后轴转动副9；前轴3通过前轴转动副1与机器人机架5相连，且前轴3的轴线与前轴转动副1的轴线垂直；左行走机构2和右行走机构4分别通过转动副与前轴3相连；固定于机器人机架上的左驱动电机7通过左后轴转动副6与左行走机构2相连，固定于机器人机架上的右驱动电机8通过右后轴转动副9与右行走机构4相连，并驱动左行走机构2和右行走机构4，如图2所示。行走机构可为轮式、履带式和轮履式。前轴3的轴线与前轴转动副的轴线垂直，前轴转动副的轴线与左后轴转动副6和右后轴转动副9的轴线垂直，前轴的轴线、左后轴转动副的轴线和右后轴转动副的轴线在同一平面内，构成三点支承。由于三点支承能够适应各种曲面的爬。当该机构在曲面上爬行时，由于前轴上的轮子或履带能绕前轴上的转动副转动，前后轴可处于不同平面上，使该机构能自动适应曲面变化，而不会出现四轮或两履带不能同时附着在曲面上的问题。图1为爬行机构沿圆柱曲面任意轨迹爬行时的原理分析图，其中沿轨迹I、III爬行时，前、后轴轴线始终是在同一平面上，而沿轨迹II爬行时，由于爬行轨迹为空间曲面，其前、后轴轴线不在同一平面上，若机器人前后轴轴线在同一平面上时，左右行走机构将无法适应曲面变化。 
行走机构可采用轮式、履带式和轮履式。图3为本发明应用于轮式移动机器人的机构示意图。图3中，行走机构为轮式，左从动轮10、左驱动轮12构成左行走机构，右从动轮11与右驱动轮13构成右行走机构；左从动轮10、右从动轮11与前轴3以转动副相连，左驱动轮12与左驱动电机7输出轴以固定副相连，右驱动轮13与右驱动电机8输出轴以固定副相连。通过左驱动电机7驱动左主动轮12，右驱动电机8驱动右主动轮13使机器人在曲面上爬行。 
图4为本发明应用于履带式移动机器人的机构示意图。图4中左从动带轮14、左主动带轮16及左履带18构成左行走机构。左从动带轮14与前轴3以固定副相连，左主动带轮16与左驱动电机7输出轴以固定副相连；右从动带轮15、右主动带轮17及右履带19构成右行走机构；右从动带轮15与前轴3以固定副相连，右主动带轮17与右驱动电机8以固定副相连，通过左驱动电机7驱动左行走机构，右驱动电机8驱动右行走机构使机器人在曲面上爬行。 
图5为本发明应用于轮履式移动机器人的机构示意图。图5中左从动轮10、左主动轮12、左从动带轮14、左主动带轮16及左履带18构成左行走机构；右从动轮11、右从动带轮15、右主动轮13、右主动带轮17及右履带19构成右行走机构。其中，左从动轮10、左从动带轮14与前轴3以转动副相连，左主动轮12、左主动带轮16与左驱动电机7以固定副相连；右主动轮13、右主动带轮17与右驱动电机8以固定副相连；通过左驱动电机7驱动左主动轮12、左主动带轮16，右驱动电机8驱动右主动轮13、右主动带轮17使机器人在曲面上爬行。由于前轴转动副1的轴线与左后轴转动副6、右后轴转动副9的轴线垂直，且在同一平面内，构成三点支承。由于三点支承能够适应各种曲面的爬形。当该机构在曲面上爬行时，由于前轴上的轮子或履带轮能绕前轴上的转动副转动，前后轴可处于不同平面上，使该机构能自动适应曲面变化，而不会出现四轮或两履带不能同时附着在曲面上的问题。 

Claims (3)

1.一种曲面全位置爬行式移动机器人机构，其特征在于：该爬行式移动机器人机构包括机器人机架(5)、左行走机构(2)、右行走机构(4)、前轴(3)、前轴转动副(1)、左后轴转动副(6)、右后轴转动副(9)以及分别固定于机器人机架上的左驱动电机(7)和右驱动电机(8)；所述的左行走机构(2)由左从动轮(10)和左驱动轮(12)构成；所述的右行走机构(4)由右从动轮(11)与右驱动轮(13)构成；左驱动轮(12)与左驱动电机(7)的输出轴以固定副相连；右驱动轮(13)与右驱动电机(8)的输出轴以固定副相连；所述前轴(3)通过前轴转动副(1)与机器人机架(5)相连，且前轴的轴线与前轴转动副的轴线垂直，前轴转动副的轴线与左后轴转动副和右后轴转动副的轴线垂直，前轴的轴线、左后轴转动副的轴线和右后轴转动副的轴线在同一平面内，构成三点支承。
2.一种曲面全位置爬行式移动机器人机构，其特征在于：该爬行式移动机器人机构包括机器人机架(5)、左行走机构(2)、右行走机构(4)、前轴(3)、前轴转动副(1)、左后轴转动副(6)、右后轴转动副(9)以及分别固定于机器人机架上的左驱动电机(7)和右驱动电机(8)；所述的左行走机构(2)由左从动带轮(14)、左主动带轮(16)及左履带(18)构成左行走机构，左从动带轮(14)与前轴(3)以固定副相连，左主动带轮(16)与左驱动电机(7)的输出轴以固定副相连；所述的右行走机构(4)由右从动带轮(15)、右主动带轮(17)及右履带(19)构成，右从动带轮(15)与前轴(3)以固定副相连，右主动带轮(17)与右驱动电机(8)的输出轴以固定副相连；所述前轴(3)通过前轴转动副(1)与机器人机架(5)相连，且前轴的轴线与前轴转动副的轴线垂直，前轴转动副的轴线与左后轴转动副和右后轴转动副的轴线垂直，前轴的轴线、左后轴转动副的轴线和右后轴转动副的轴线在同一平面内，构成三点支承。
3.一种曲面全位置爬行式移动机器人机构，其特征在于：该爬行式移动机器人机构包括机器人机架(5)、左行走机构(2)、右行走机构(4)、前轴(3)、前轴转动副(1)、左后轴转动副(6)、右后轴转动副(9)以及分别固定于机器人机架上的左驱动电机(7)和右驱动电机(8)；所述的左行走机构(2)由左从动轮(10)、左驱动轮(12)、左从动带轮(14)、左主动带轮(16)及左履带(18)构成；所述的右行走机构(4)由右从动轮(11)、右从动带轮(15)、右驱动轮(13)、右主动带轮(17)及右履带(19)构成；左驱动轮(12)与左驱动电机(7)的输出轴以固定副相连，右驱动轮(13)与右驱动电机(8)的输出轴以固定副相连；左从动带轮(14)与前轴(3)以固定副相连，左主动带轮(16)与左驱动电机(7)输出轴以固定副相连；右从动带轮(15)与前轴(3)以固定副相连，右主动带轮(17)与右驱动电机(8)的输出轴以固定副相连；所述前轴(3)通过前轴转动副(1)与机器人机架(5)相连，且前轴的轴线与前轴转动副的轴线垂直，前轴转动副的轴线与左后轴转动副和右后轴转动副的轴线垂直，前轴的轴线、左后轴转动副的轴线和右后轴转动副的轴线在同一平面内，构成三点支承。
CN2009100915245A 2009-08-26 2009-08-26 一种曲面全位置爬行式移动机器人机构 Expired - Fee Related CN101654124B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100915245A CN101654124B (zh) 2009-08-26 2009-08-26 一种曲面全位置爬行式移动机器人机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100915245A CN101654124B (zh) 2009-08-26 2009-08-26 一种曲面全位置爬行式移动机器人机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101654124A CN101654124A (zh) 2010-02-24
CN101654124B true CN101654124B (zh) 2011-04-27

Family

ID=41708635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009100915245A Expired - Fee Related CN101654124B (zh) 2009-08-26 2009-08-26 一种曲面全位置爬行式移动机器人机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101654124B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102219033B (zh) * 2011-05-05 2012-10-03 北京理工大学 基于壁虎运动肌体结构形态仿生的壁面移动机器人
CN102672315B (zh) * 2012-06-07 2014-07-02 中国东方电气集团有限公司 一种自主移动式双面双弧焊接机器人系统
CN104527828B (zh) * 2014-12-15 2016-09-28 湖北工业大学 一种齿轮副结构步行机器人

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2550114Y (zh) * 2002-06-26 2003-05-14 南昌大学 爬行式全位置焊机器人轮式后驱车
CN2550115Y (zh) * 2002-06-26 2003-05-14 南昌大学 爬行式全位置焊机器人轮式全驱车
CN2550116Y (zh) * 2002-06-26 2003-05-14 南昌大学 爬行式全位置焊机器人半履带小车
CN2552648Y (zh) * 2002-07-12 2003-05-28 阎炳义 履带式永磁铁爬行机构
CN2868583Y (zh) * 2006-01-17 2007-02-14 闫炳义 在小直径曲面上运行的永磁轮履爬行机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2550114Y (zh) * 2002-06-26 2003-05-14 南昌大学 爬行式全位置焊机器人轮式后驱车
CN2550115Y (zh) * 2002-06-26 2003-05-14 南昌大学 爬行式全位置焊机器人轮式全驱车
CN2550116Y (zh) * 2002-06-26 2003-05-14 南昌大学 爬行式全位置焊机器人半履带小车
CN2552648Y (zh) * 2002-07-12 2003-05-28 阎炳义 履带式永磁铁爬行机构
CN2868583Y (zh) * 2006-01-17 2007-02-14 闫炳义 在小直径曲面上运行的永磁轮履爬行机

Also Published As

Publication number Publication date
CN101654124A (zh) 2010-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102689296B (zh) 一种新型的差动驱动复合吸附式爬壁机器人
CN102699893B (zh) 具有多自由度机械手臂的差动驱动磁吸附式多功能爬壁机器人
CN202622792U (zh) 一种新型的差动驱动复合吸附式爬壁机器人
CN202624434U (zh) 具有小折叠尺寸机械手臂的全驱动磁吸附式多功能爬壁机器人
CN102673670B (zh) 一种新型的全驱动复合吸附式爬壁机器人
CN102689295B (zh) 具有多自由度机械手臂的全驱动磁吸附式多功能爬壁机器人
CN102672704A (zh) 具有小折叠尺寸机械手臂的差动驱动磁吸附式多功能爬壁机器人
CN201231791Y (zh) 多关节型履带式移动机器人
CN101890986A (zh) 一种可变形适应全地形的机器人行走机构
CN102700646B (zh) 具有小折叠尺寸机械手臂的全驱动磁吸附式爬壁机器人
CN203078622U (zh) 一种全方位移动履带及其平台
CN103612683A (zh) 一种履带式多关节蛇形机器人
CN104787133A (zh) 一种适用于轮履复合式底盘的翻转臂机构
CN101654124B (zh) 一种曲面全位置爬行式移动机器人机构
CN104709369A (zh) 一种行星差动越障式履带机器人
CN101428652B (zh) 冰雪面移动机器人
CN103373404A (zh) 轮履腿复合式移动机器人
CN210555241U (zh) 一种磁吸附爬壁机器人的轮足式行走机构
CN105292283A (zh) 具有形状自适应的履带式欠驱动机器人及传动方法
CN108860340A (zh) 轮履复合式全向移动机器人
CN201148179Y (zh) 一种冰雪面移动机器人
CN114074723A (zh) 一种基于麦克纳姆轮的轮履式移动机器人
CN112572626A (zh) 一种三角履带式液压直驱仿形底盘及其仿形方法
CN202622793U (zh) 一种新型的全驱动复合吸附式爬壁机器人
CN204641922U (zh) 一种适用于轮履复合式底盘的翻转臂机构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110427

Termination date: 20140826

EXPY Termination of patent right or utility model