CN101870350B - 一种曲柄式水下机器人弹射装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于曲柄机构的水下机器人弹射装置，属于两栖机器人制备领域。该装置采用了电机带动锥齿轮驱动曲柄机构，利用曲柄机构压缩弹簧，在适当的位置释放弹簧的压缩能量，使弹簧力作用在物体，完成弹射目的。采用锥齿轮驱动结构来有效地利用空间，大大减小弹射装置的体积。本发明可以实现自锁功能、连续弹射，可解决小型机器人实际中的物体搬运、传递及多机器人协作等任务。弹射轻质物体使其达到理想位置，而且可以用来加强多机器人之间的相互协作。同时提高了机器的工作效率，节约能源以及提高了物体传递准确性。

Description

一种曲柄式水下机器人弹射装置

技术领域

本发明属于两栖机器人制备领域，具体涉及一种基于曲柄机构的水下机器人弹射装置。

背景技术

目前，机器人所用到的弹射装置种类很多，有导轨式发射装置，投放式发射装置，悬挂装置，连接发射装置等等。常见的有采用气动的方法，不过这种装置一般体积较大，适合轮式较大型机器人。还有采用电磁方法，用螺线管、电磁铁等做动力。这种方法的成本比较高，实现起来较为困难。还有采用机械的方法，如用弹簧做动力，但一般结构较为复杂，射程固定。且由于机器人处于水下，水下内、外舱间具有相对运动部件的装置的防水是当前的一个技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于曲柄机构的水下机器人弹射装置，该装置安装方便，可以实现自锁功能，并且能够连续弹射。

本发明水下机器人弹射装置包括一电机(1)，电机(1)旋转带动锥形齿轮(4)，锥形齿轮(4)通过啮合把旋转传递给锥形齿轮(5)，锥形齿轮(5)带动曲柄(7)旋转，曲柄(7)的旋转转换成两个固定连接的拨动块(11)和弹射杆(3)的直线运动，弹射杆(3)上的卡环(13)将推动弹簧固定片(14)运动，通过弹簧(2)的压缩能量，使弹簧力作用在弹射杆(3)，完成弹射任务。

电机(1)可连接一机器人控制板，当曲柄(7)到达极限位置时，将压合限位器(6)，限位器(6)闭合并把信号反馈给控制板，该控制板会根据任务需要，发送控制指令启动或停止电机(1)的旋转。

此外，弹射杆(3)上可设有三道橡胶O圈的密封防水件(10)。

另外，拨动块(11)可套装在弹射杆(3)上，用螺钉固定。

曲柄(7)端部安装滚动轴承(15)，以减小摩擦。

本发明的优点是：

本发明可以实现自锁功能、可以连续弹射的机械装置，其设计目的是为了解决小型机器人实际中的物体搬运、传递及多机器人协作等任务。可以弹射轻质物体使其达到理想位置，而且可以用来加强多机器人之间的相互协作。同时也为了提高机器的工作效率，节约能源以及提高物体传递准确性。

该弹射装置的基本原理是采用了电机带动锥齿轮驱动曲柄机构，利用曲柄机构压缩弹簧，在适当的位置释放弹簧的压缩能量，使弹簧力作用在物体，完成弹射目的。采用锥齿轮驱动结构来有效地利用空间，大大减小弹射装置的体积。该弹射装置的控制方式是上位机通过无线方式发送指令给控制板，控制板驱动电机带动锥齿轮旋转，锥齿轮驱动曲柄机构压缩弹簧到极限位置，此时曲柄压合限位开关使电机停转，装置依靠自锁功能将保持状态。当在合适时候通过电脑或遥控手柄通过无线方式发送指令给控制板，控制板驱动电机转动释放弹簧的压缩能量。弹簧的弹射力度及弹射速度通过调节弹簧的压缩长度及弹簧的弹性系数得到。而且可以实现连续弹射也可以改变弹射射程。

该弹射装置将多层橡胶固定在具有相对运动的密封腔的内壁上，利用橡胶和滑杆之间的摩擦来防水。经实验，这种密封方式具有良好的防水性能，解决了水中设备部件之间相对运动的渗水问题。

附图说明

图1为本发明弹射装置结构示意图；

图2为本发明弹射装置俯视图；

图3为密封件结构示意图；

图4为密封件的立体图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步描述。

如附图1、附图2所示，本装置安装在水下机器人腔体内壁上，可以由水下机器人核心板系统(控制板)控制，当水下机器人开机系统初始化时，限位器6将自己的开关状态反馈给控制板，确定目前状态。如果处于断开状态，控制板则发送指令给电机1使其转动直到限位器开关闭合，称此时状态为初始位。如果处于闭合状态，则保持目前状态等待指令。

本装置在初始位置时，即当限位器6开关处于闭合状态，曲柄7在极限位置。控制板根据任务需要，发送弹射指令给电机1。电机1旋转带动锥形齿轮4，锥形齿轮4通过啮合把旋转传递给锥形齿轮5，此时旋转轴进行了90°变换，根据水下机器人体积小的特点，这种转换大大减小了弹射装置的安装空间。锥形齿轮5带动曲柄7旋转，当曲柄7旋转到一定位置后会脱离和拨动块11的接触，然后曲柄7与拨动块11将分离，此时在弹簧2推动弹簧固定板14，弹簧固定板14通过卡环13将力作用在弹射杆3上，通过释放弹簧2，将弹射杆3迅速弹出，完成弹射任务。

当装置的弹射杆3弹射出后，电机1在上位机控制板的指令下，将继续带动曲柄7旋转到一定位置后会拨动拨动块11，由于拨动块11和弹射杆3固定在一起，曲柄7推动拨动块11沿着曲柄7的旋转方向的径向方向使弹射杆3向压缩弹簧2的方向移动，因而把曲柄7的旋转转换成拨动块11和弹射杆3的直线运动。卡定在弹射杆3上的卡环13将推动弹簧固定片14向压缩弹簧2的方向运动，从而实现压缩弹簧，从而改变弹射杆3的状态。

当曲柄7到达极限位置时，将压合限位器6，限位器6开关会闭合并把信号反馈给控制板，控制板会发送控制指令停止电机1的旋转。此时弹射装置将根据设计特性进入自锁状态，保持状态等待下一个指令。

以上可以作为一个弹射周期，在核心控制板的控制下电机1持续转动，从而实现连续弹射。

卡环13的位置可以改变，从而实现改变弹射射程。曲柄7端部安装滚动轴承15，以减小摩擦。拨动块11套装在弹射杆3上，用螺钉固定。其余部件为底座8、前顶板9和电机固定板12，用于固定上述各个部件。

此外，还包括一密封件10，如图3所示，安装橡胶O圈的凹槽16，此处采用三道橡胶O圈进行对弹射杆3的密封防水。如图4所示，安装橡胶O圈的凹槽17，当把密封件10安装到水下机器人壳体的时候，在凹槽17上安装橡胶O圈来进行密封防水。

本发明上述实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种水下机器人弹射装置，其特征在于，包括一电机（1），电机（1）旋转带动第一锥形齿轮（4），第一锥形齿轮（4）通过啮合把旋转传递给第二锥形齿轮（5），第二锥形齿轮（5）带动曲柄（7）旋转，曲柄（7）的旋转转换成固定连接的拨动块（11）和弹射杆（3）的直线运动，弹射杆（3）上的卡环（13）将推动弹簧固定片（14）运动，通过弹簧（2）的压缩能量，使弹簧力作用在弹射杆（3），完成弹射任务。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，电机（1）连接一机器人控制板，当曲柄（7）到达极限位置时，将压合限位器（6），限位器（6）闭合并把信号反馈给控制板，该控制板会根据任务需要，发送控制指令启动或停止电机（1）的旋转。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，弹射杆（3）上设有三道橡胶O圈的密封防水件（10）。

4.如权利要求1或3所述的装置，其特征在于，拨动块（11）套装在弹射杆（3）上，用螺钉固定。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，曲柄（7）端部安装滚动轴承（15），以减小摩擦。

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