CN102699916B - 可伸缩的探险机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可伸缩的探险机器人，包括伸缩机构、传动机构、行走机构、抓取机构、搬运机构和控制系统，所述传动机构、行走机构、抓取机构、搬运机构和控制系统均设置在所述伸缩机构上；所述伸缩机构上可以在同一个面上平行的所述第一连杆之间的不同位置可以安装多组所述抓取机构或可以在不同面上但平行的所述第一连杆之间安装所述抓取机构；所述伸缩机构上可以安装多组搬运机构。本发明通过伸缩跨越跨度大的沟渠或深洞的区域，同时抓取所需物体，搬运或搬开重物；本机器人具有携带方便，功能多样的特点，适合野外作业。

Description

可伸缩的探险机器人

技术领域

本发明涉及一种可伸缩的探险机器人。

背景技术

随着科学技术的快速发展，科学家研制出各种机器人，有超大号的曲棍球机器人、有清洁地面的机器人、有勘测火星表面的机器人以及配发啤酒的工业机器人，甚至研制像人类行走的机器人。野外探险或收集资料是机器人替代人类工作非常好的方法，尤其是在月球、火星等人类很难涉足的地方。但是这些地方所处的环境非常差，比如地面凹凸不平，甚至有跨度大且很深的壕沟，也有倾斜度很大的山坡。如何更好的适应这些场合，科学家做了大量的尝试和机器人研究，希望找到一种合适的结构满足要求。目前国内关于机器人方面的专利达到6000多种，而探险类的机器人种类不多。最著名的“机遇”号火星车完成了很多任务，但是最后被困于小陨石坑。

发明内容

为了克服现有探险类机器人存在的不能长期适应像月球、火星等环境非常差的地方的缺陷，本发明提供一种可伸缩的探险机器人。

本发明采用的技术方案是：

可伸缩的探险机器人，其特征在于：包括伸缩机构、传动机构、行走机构、抓取机构、搬运机构和控制系统，所述传动机构、行走机构、抓取机构、搬运机构和控制系统均设置在所述伸缩机构上；

所述伸缩机构包括第一连接轴、第二连接轴、第一连杆和第二连杆；所述第一连杆的顶端、底端和中间位置均设有通孔，所述第二连杆的顶端和底端均设有通孔，每两根所述第一连杆通过第二连接轴穿过所述中间位置的通孔相互铰接构成第一单元，多个所述第一单元上的第一连杆通过第二连接轴穿过对应顶端和底端的通孔铰接构成平面网格式结构；所述第一连杆上的中间通孔和所述第二连杆的顶端通孔通过所述第二连接轴相互铰接构成第二单元，两个所述第二单元上的第一连杆和第二连杆分别通过对应的通孔和第二连接轴设在由多个所述第一单元连接构成的平面网格式结构上构成一铰链结构；两个所述铰链结构分别安装在所述第一连接轴的两端构成一伸缩机构；

所述传动机构包括同步带、两个同步带轮、第一电机和固定架；所述固定架两端固定在两根平行的所述第一连杆上，所述第一电机安装在所述固定架上；一个所述同步带轮安装在所述伸缩机构的最上面且处于所述第一连接轴的中间位置并与所述第一连接轴固定连接，另一个所述同步带轮安装在所述第一电机上；两个所述同步带轮上安装有所述同步带，所述第一电机转动带动处于同一第一连接轴上的第一连杆相对转动从而使伸缩机构伸缩运动；

所述行走机构包括第二电机、车轮和连接件；所述车轮安装在所述第一连杆底端的通孔上，所述第二电机固定在所述第一连杆底端并通过所述连接件与所述车轮连接；

所述抓取机构包括机械手、第一移动块，第一丝杆、第一固定座和第三电机；所述第一固定座两端固定安装在两根平行的所述第一连杆上，所述第三电机安装在所述第一固定座上，所述第一丝杆一端与所述第三电机连接，另一端与所述第一移动块连接，所述第一移动块可沿所述第一丝杆上下移动，所述机械手固定在所述第一移动块上；

所述搬运机构包括第二丝杆、第二移动块、第二固定座、第四电机、搬运叉子、绳子、拉绳电机、拨叉和滚轴；所述第二固定座两端固定安装在两根平行的所述第一连杆上，所述第四电机安装在所述第二固定座上，所述第二丝杆一端与所述第四电机连接，另一端与所述第二移动块连接，所述第二移动块可沿所述第二丝杆上下移动，所述搬运叉子安装在所述第二移动块上；所述绳子一端与所述搬运叉子固定，另一端与所述滚轴固定并可绕所述滚轴转动，所述滚轴与所述拉绳电机连接，所述拨叉固定在所述第二丝杆上，所述第四电机转动所述拨叉将所述搬运叉子打出使所述搬运叉子处于工作状态，所述拉绳电机用于收拢绳子使得所述搬运叉子回复到收拢状态；

所述控制系统包括单片机、指示灯和传感器。

进一步，所述伸缩机构上可以在同一个面上平行的所述第一连杆之间的不同位置可以安装多组所述抓取机构或可以在不同面上但平行的所述第一连杆之间安装所述抓取机构。

进一步，所述伸缩机构上可以安装多组搬运机构。

进一步，所述车轮设置有多组，均匀分布在所述伸缩机构的底部。

进一步，所述伸缩机构还包括轴承和螺母，所述轴承通过所述螺母固定在所述第一连接轴或第二连接轴的一端。

本发明的技术构思是：当机器人遇到跨度比较大而深且没有辅助物体的壕沟时，通过所述伸缩机构将主体拉长跨过壕沟。当遇到小型的障碍物或者凹凸不平的地面时，机器人的行走机构可以将其跨越。当遇到一定倾斜度的坡面且含有凸出物时，机器人的多个机械手协助作为攀岩工具，完成机器人陡坡行走。当需要进行物体抓取时，机械手完成一定大小的物体抓取；如果物体较大，可以采用搬运机构进行搬运。当有较大物体挡住去路时，可以用搬运机构将其铲走。本发明也可以安装钻孔机构对物体进行钻孔操作。

本发明的有益效果体现在：通过伸缩跨越跨度大的沟渠或深洞的区域，同时抓取所需物体，搬运或搬开重物；本机器人具有携带方便，功能多样的特点，适合野外作业。

附图说明

图1是本发明总体结构示意图。

图2是本发明伸缩机构结构示意图。

图3是本发明行走机构结构示意图。

图4是本发明传动机构结构示意图。

图5是本发明抓取机构安装示意图。

图6是本发明搬运机构结构示意图A。

图7是本发明搬运机构结构示意图B。

具体实施方式

参照图1至图7，可伸缩的探险机器人，包括伸缩机构2、传动机构4、行走机构1、抓取机构6、搬运机构3和控制系统5，所述传动机构4、行走机构1、抓取机构6、搬运机构3和控制系统5均设置在所述伸缩机构2上；

所述伸缩机构2包括第一连接轴10、第二连接轴7、第一连杆8和第二连杆9；所述第一连杆8的顶端、底端和中间位置均设有通孔，所述第二连杆9的顶端和底端均设有通孔，每两根所述第一连杆8通过第二连接轴7穿过所述中间位置的通孔相互铰接构成第一单元，多个所述第一单元上的第一连杆8通过第二连接轴7穿过对应顶端和底端的通孔铰接构成平面网格式结构；所述第一连杆8上的中间通孔和所述第二连杆9的顶端通孔通过所述第二连接轴7相互铰接构成第二单元，两个所述第二单元上的第一连杆8和第二连杆9分别通过对应的通孔和第二连接轴7设在由多个所述第一单元连接构成的平面网格式结构上构成一铰链结构；两个所述铰链结构分别安装在所述第一连接轴的两端构成一伸缩机构；

所述传动机构4包括同步带17、两个同步带轮16、第一电机19和固定架18；所述固定架18两端固定在两根平行的所述第一连杆8上，所述第一电机19安装在所述固定架18上；一个所述同步带轮16安装在所述伸缩机构2的最上面且处于所述第一连接轴10的中间位置并与所述第一连接轴10固定连接，另一个所述同步带轮16安装在所述第一电机19上；两个所述同步带轮16上安装有所述同步带17，所述第一电机19转动带动处于同一第一连接轴10上的第一连杆8相对转动从而使伸缩机构2伸缩运动；

所述行走机构1包括第二电机13、车轮15和连接件14；所述车轮15安装在所述第一连杆8底端的通孔上，所述第二电机13固定在所述第一连杆8底端并通过所述连接件14与所述车轮15连接；

所述抓取机构6包括机械手23、第一移动块22，第一丝杆21、第一固定座和第三电机20；所述第一固定座两端固定安装在两根平行的所述第一连杆8上，所述第三电机20安装在所述第一固定座上，所述第一丝杆21一端与所述第三电机20连接，另一端与所述第一移动块22连接，所述第一移动块22可沿所述第一丝杆21上下移动，所述机械手23固定在所述第一移动块22上；

所述搬运机构3包括第二丝杆25、第二移动块26、第二固定座、第四电机24、搬运叉子27、绳子30、拉绳电机31、拨叉28和滚轴29；所述第二固定座两端固定安装在两根平行的所述第一连杆8上，所述第四电机24安装在所述第二固定座上，所述第二丝杆25一端与所述第四电机24连接，另一端与所述第二移动块26连接，所述第二移动块26可沿所述第二丝杆25上下移动，所述搬运叉子27安装在所述第二移动块26上；所述绳子30一端与所述搬运叉子27固定，另一端与所述滚轴29固定并可绕所述滚轴29转动，所述滚轴29与所述拉绳电机31连接，所述拨叉28固定在所述第二丝杆25上，所述第四电机24转动所述拨叉28将所述搬运叉子27打出使所述搬运叉子27处于工作状态，所述拉绳电机31用于收拢绳子30使得所述搬运叉子27回复到收拢状态；

所述控制系统5包括单片机、指示灯和传感器。

进一步，所述伸缩机构2上可以在同一个面上平行的所述第一连杆8之间的不同位置可以安装多组所述抓取机构6或可以在不同面上但平行的所述第一连杆8安装所述抓取机构6。

进一步，所述伸缩机构2上可以安装多组搬运机构3。

进一步，所述车轮15设置有多组，均匀分布在所述伸缩机构2的底部。

进一步，所述伸缩机构2还包括轴承12和螺母11，所述轴承12通过所述螺母11固定在所述第一连接轴10或第二连接轴7的一端。

本发明的技术构思是：当机器人遇到跨度比较大而深且没有辅助物体的壕沟时，通过所述伸缩机构2将主体拉长跨过壕沟。当遇到小型的障碍物或者凹凸不平的地面时，机器人的行走机构1可以将其跨越。当遇到一定倾斜度的坡面且含有凸出物时，机器人的多个机械手23协助作为攀岩工具，完成机器人陡坡行走。当需要进行物体抓取时，机械手23完成一定大小的物体抓取；如果物体较大，可以采用搬运机构3进行搬运。当有较大物体挡住去路时，可以用搬运机构3将其铲走。本发明也可以安装钻孔机构对物体进行钻孔操作。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (5)

1.可伸缩的探险机器人，其特征在于：包括伸缩机构、传动机构、行走机构、抓取机构、搬运机构和控制系统，所述传动机构、行走机构、抓取机构、搬运机构和控制系统均设置在所述伸缩机构上；

所述伸缩机构包括第一连接轴、第二连接轴、第一连杆和第二连杆；所述第一连杆的顶端、底端和中间位置均设有通孔，所述第二连杆的顶端和底端均设有通孔，每两根所述第一连杆通过第二连接轴穿过所述中间位置的通孔相互铰接构成第一单元，多个所述第一单元上的第一连杆通过第二连接轴穿过对应顶端和底端的通孔铰接构成平面网格式结构；所述第一连杆上的中间通孔和所述第二连杆的顶端通孔通过所述第二连接轴相互铰接构成第二单元，两个所述第二单元上的第一连杆和第二连杆分别通过对应的通孔和第二连接轴设在由多个所述第一单元连接构成的平面网格式结构上构成一铰链结构；两个所述铰链结构分别安装在所述第一连接轴的两端构成一伸缩机构；

所述传动机构包括同步带、两个同步带轮、第一电机和固定架；所述固定架两端固定在两根平行的所述第一连杆上，所述第一电机安装在所述固定架上；一个所述同步带轮安装在所述伸缩机构的最上面且处于所述第一连接轴的中间位置并与所述第一连接轴固定连接，另一个所述同步带轮安装在所述第一电机上；两个所述同步带轮上安装有所述同步带，所述第一电机转动带动处于同一第一连接轴上的第一连杆相对转动从而使伸缩机构伸缩运动；

所述行走机构包括第二电机、车轮和连接件；所述车轮安装在所述第一连杆底端的通孔上，所述第二电机固定在所述第一连杆底端并通过所述连接件与所述车轮连接；

所述抓取机构包括机械手、第一移动块，第一丝杆、第一固定座和第三电机；所述第一固定座两端固定安装在两根平行的所述第一连杆上，所述第三电机安装在所述第一固定座上，所述第一丝杆一端与所述第三电机连接，另一端与所述第一移动块连接，所述第一移动块可沿所述第一丝杆上下移动，所述机械手固定在所述第一移动块上；

所述搬运机构包括第二丝杆、第二移动块、第二固定座、第四电机、搬运叉子、绳子、拉绳电机、拨叉和滚轴；所述第二固定座两端固定安装在两根平行的所述第一连杆上，所述第四电机安装在所述第二固定座上，所述第二丝杆一端与所述第四电机连接，另一端与所述第二移动块连接，所述第二移动块可沿所述第二丝杆上下移动，所述搬运叉子安装在所述第二移动块上；所述绳子一端与所述搬运叉子固定，另一端与所述滚轴固定并可绕所述滚轴转动，所述滚轴与所述拉绳电机连接，所述拨叉固定在所述第二丝杆上，所述第四电机转动所述拨叉将所述搬运叉子打出使所述搬运叉子处于工作状态，所述拉绳电机用于收拢绳子使得所述搬运叉子回复到收拢状态；

所述控制系统包括单片机、指示灯和传感器。

2.如权利要求1所述的可伸缩的探险机器人，其特征在于：所述伸缩机构上可以在同一个面上平行的所述第一连杆之间的不同位置安装多组所述抓取机构或可以在不同面上但平行的所述第一连杆之间安装所述抓取机构。

3.如权利要求1或2所述的可伸缩的探险机器人，其特征在于：所述伸缩机构上安装多组搬运机构。

4.如权利要求3所述的可伸缩的探险机器人，其特征在于：所述车轮设置有多组，均匀分布在所述伸缩机构的底部。

5.如权利要求1所述的可伸缩的探险机器人，其特征在于：所述伸缩机构还包括轴承和螺母，所述轴承通过所述螺母固定在所述第一连接轴或第二连接轴的一端。