CN104443092B - 一种仿人滑行蛙板机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种仿人滑行蛙板机器人，包括后轮、后轮架、摆臂、第一夹紧固定块、下球铰链、电机、滚珠丝杆、滑动杆、上球铰链、电气箱、支撑架、前轮、第二夹紧固定块、转向电机、悬臂梁、倾斜转轴和前轮架。本发明通过滚珠丝杆机构替代人的腿部动作，实现模拟人在蛙板车上的滑行前进动作。本发明作为一种从动轮式机器人，具有较简单和新颖的运动方式。本发明亦为变结构式机器人，可根据运动环境调整两个摆臂摆角幅度的大小，相比传统的轮式机器人而言，运动的越障性和移动灵活性好。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种仿人滑行蛙板机器人。
背景技术
随着机器人技术的发展，机器人在工业、军事、航天、医疗、农业和服务娱乐等领域的应用不断深入。同时为了满足不同的环境需求，各式各样的机器人被开发出来，如轮式，履带式，蠕动式，轮腿混合式等。
轮式机器人由于其具有自重轻、承载大、机构简单、驱动和控制相对方便、行走速度快、机动灵活、工作效率高等优点，而被大量应用于工业、农业、反恐防爆、家庭、空间探测等领域。轮式机器人又可分为主动轮式机器人和从动轮式机器人两大类。主动轮式机器人的轮式运动方式是通过在机器人的轮轴上安装电机直接驱动轮子前进或后退。然而这种驱动方式由于要安装电机以及一些配套装置，使得机器人轮子附加重量大大增加，同时也增加了轮端机构设计的复杂度。从动轮式机器人，由于不需要在轮轴上安装电机，这样可以有效的减少机器人轮子安装机构附加重量及其设计的复杂度。从动轮式机器人的驱动方式与人的溜冰原理类似，都是靠地面摩擦力来提供前进的动力。现有的典型的从动轮式机器人如Roller-Walk，在实现滑行时运动控制比较复杂，而且每条腿上需要的自由度至少为两个，对这样的从动轮式机器人，其滑行运动还颇有不足。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种仿人滑行蛙板机器人，只需要控制机器人每条腿绕固定轴摆动即可实现滑行运动。通过滚珠丝杆机构使电机的转动变为滑块的直线运动形式，通过滑动杆连接的滑块在滚珠丝杆上的滑行距离的改变来调整摆臂摆角的变化。通过滑动杆和滚珠丝杆组合替代人腿的作用，实现仿人滑行的动作。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种仿人滑行蛙板机器人，包括后轮、后轮架、摆臂、第一夹紧固定块、下球铰链、电机、滚珠丝杆、滑动杆、上球铰链、电气箱、支撑架、前轮、第二夹紧固定块、转向电机、悬臂梁、倾斜转轴和前轮架；所述后轮安装在后轮架上，所述后轮架通过倾斜转轴连接摆臂，所述第一夹紧固定块固定在摆臂上，两个摆臂对称安装在支撑架上，并且能够绕连接处的固定轴旋转；所述滚珠丝杆通过下球铰链与第一夹紧固定块连接；所述电机安装在滚珠丝杆底端，驱动滚珠丝杆转动；所述滑动杆一端固定在滚珠丝杆的滑块上，另一端通过上球铰链与悬臂梁连接，所述悬臂梁连接在支撑架和第二夹紧固定块上；所述前轮安装在前轮架上，前轮架与转向电机连接，所述转向电机与第二夹紧固定块固定连接；所述电气箱固定在支撑架上。所述倾斜转轴与竖直方向之间存在倾角。
本发明的工作原理如下：
机器人前进的推动力来源于地面与后轮之间的静摩擦力。当摆臂摆动时使后轮偏离平衡位置，使其绕轴线偏转一定角度，由于安装轮子轴线与竖着方向存在倾角会使轮子有回到平衡状态的趋势。此两者的作用产生了轮子前进时所需要的静摩擦力。
与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点：
本发明通过滚珠丝杆机构替代人的腿部动作，实现模拟人在蛙板车上的滑行前进动作。本发明作为一种从动轮式机器人，具有较简单和新颖的运动方式。本发明亦为变结构式机器人，可根据运动环境调整两个摆臂摆角幅度的大小，相比传统的轮式机器人而言，运动的越障性和移动灵活性好。
附图说明
图1是本发明的斜轴测图。
图2是本发明的左视图。
图3是第一夹紧固定块的爆炸图。
图4是第二夹紧固定块的爆炸图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如图1至图4所示，一种仿人滑行蛙板机器人，包括后轮1、后轮架2、摆臂3、第一夹紧固定块4、下球铰链5、电机6、滚珠丝杆7、滑动杆8、上球铰链9、电气箱10、支撑架11、前轮12、第二夹紧固定块13、转向电机14、悬臂梁15、倾斜转轴16和前轮架17；所述后轮1安装在后轮架2上，所述后轮架2通过倾斜转轴16连接摆臂3，所述第一夹紧固定块4固定在摆臂3上，两个摆臂3对称安装在支撑架11上，并且能够绕连接处的固定轴旋转；所述滚珠丝杆7通过下球铰链5与第一夹紧固定块4连接；所述电机6安装在滚珠丝杆7底端，驱动滚珠丝杆7转动；所述滑动杆8一端固定在滚珠丝杆7的滑块上，另一端通过上球铰链9与悬臂梁15连接，所述悬臂梁15连接在支撑架11和第二夹紧固定块13上；所述前轮12安装在前轮架17上，前轮架17与转向电机14连接，所述转向电机14与第二夹紧固定块13固定连接；所述电气箱10固定在支撑架11上。所述倾斜转轴16与竖直方向之间存在倾角。
Claims (2)
1.一种仿人滑行蛙板机器人，其特征在于，包括后轮(1)、后轮架(2)、摆臂(3)、第一夹紧固定块(4)、下球铰链(5)、电机(6)、滚珠丝杆(7)、滑动杆(8)、上球铰链(9)、电气箱(10)、支撑架(11)、前轮(12)、第二夹紧固定块(13)、转向电机(14)、悬臂梁(15)、倾斜转轴(16)和前轮架(17)；所述后轮(1)安装在后轮架(2)上，所述后轮架(2)通过倾斜转轴(16)连接摆臂(3)，所述第一夹紧固定块(4)固定在摆臂(3)上，两个摆臂(3)对称安装在支撑架(11)上，并且能够绕连接处的固定轴旋转；所述滚珠丝杆(7)通过下球铰链(5)与第一夹紧固定块(4)连接；所述电机(6)安装在滚珠丝杆(7)底端，驱动滚珠丝杆(7)转动；所述滑动杆(8)一端固定在滚珠丝杆(7)的滑块上，另一端通过上球铰链(9)与悬臂梁(15)连接，所述滑动杆(8)与所述滚珠丝杆(7)平行，通过所述电机(6)的转动，使得所述滑动杆(8)沿着所述滚珠丝杆(7)上下滑动，以替代人腿的伸长和缩短，从而推动所述摆臂(3)的来回摆动；
所述悬臂梁(15)连接在支撑架(11)和第二夹紧固定块(13)上；所述前轮(12)安装在前轮架(17)上，前轮架(17)与转向电机(14)连接，所述转向电机(14)与第二夹紧固定块(13)固定连接；所述电气箱(10)固定在支撑架(11)上且位于所述固定轴的后上方。
2.根据权利要求1所述的一种仿人滑行蛙板机器人，其特征在于，所述倾斜转轴(16)与竖直方向之间存在倾角。
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