CN105775076A - 类真空弹射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水下仿生机器人弹射装置技术领域，目的是提供一种结构简单、体积小、成本低的类真空弹射装置，由活塞、唧筒、密封螺帽、调整螺帽形成一个密封空间，通过电机经传动装置驱动限位齿轮旋转，拉动活塞杆向后运动，使得密封空间内的气体体积变大，压强变小，当活塞杆到达预定位置后，弹簧衔铁对其进行锁定；弹射时，电磁机构将弹簧衔铁向上吸，松开活塞杆，活塞杆在大气压力下，迅速恢复到初始位置，活塞杆的运动作用在被弹射轻质物体上，达到弹射目的。本发明利用大气压力原理，可以实现弹射有效控制，并且可以实现连续弹射。本发明类真空弹射装置能实现水中机器人实际应用中的物体传递，搬运以及多机器人之间的相互协作等任务。
Description
技术领域
本发明属于水下仿生机器人弹射装置技术领域，特别是涉及一种类真空弹射装置。
背景技术
目前，机器人所用到的弹射装置有很多种，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、弹簧弹射装置等，可采用气动方法或采用电磁方法，采用螺线管或电磁铁等作为动力。弹簧装置采用的是胡克定律，CN101870350A公开了一种曲柄式弹射装置，采用电机带动锥齿轮驱动曲柄机构，利用曲柄装置压缩弹簧，在适当的位置释放弹簧的压缩能量，使弹簧力作用在物体上，完成弹射目的。以上装置一般体积较大，或成本比较高，不符合水下机器人对附加装置的重量、体积等方面的性能要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、体积小、成本低的类真空弹射装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种类真空弹射装置，包括底座、电机、传动装置，电机安装在底座上，电机的输出轴与传动装置连接，其中还包括唧筒、活塞杆，所述传动装置与限位齿轮连接，限位齿轮上设置无齿面，底座上安装支撑座，唧筒的后端与支撑座连接，前端与密封螺帽螺纹连接，密封螺帽上设置排气杆，排气杆内开设排气通道，唧筒侧壁上与排气通道对应位置处设置通气孔，唧筒内腔经通气孔与排气通道连通，排气杆上安装调整螺帽，活塞杆设置在唧筒内，活塞杆的中部位置设置活塞，活塞与唧筒内壁滑动密封，活塞杆的前端穿过唧筒和密封螺帽，活塞杆与密封螺帽滑动密封，位于活塞后端的活塞杆上设置齿条，齿条与限位齿轮啮合，支撑座顶部设置安装板，安装板上安装电磁机构，安装板上设置安装孔，弹簧衔铁的下端穿过安装孔，弹簧衔铁上安装弹簧，弹簧衔铁的下端设置挡片，弹簧的两端分别压在安装板和挡片上，活塞杆上在活塞的一侧设置限位孔，弹簧衔铁的下端在弹簧的作用下能落入限位孔内。
本发明类真空弹射装置，进一步的，所述电磁机构包括支架及安装在支架上的电磁铁或电磁线圈。
本发明类真空弹射装置，进一步的，所述排气杆的上端设置锥形密封体，调整螺帽内设置锥形内腔，锥形内腔与锥形密封体紧密压合，调整螺帽与排气杆通过螺纹连接。
本发明类真空弹射装置，进一步的，所述传动装置包括第一、第二锥形齿轮、传动轴，第一锥形齿轮安装在电机的输出端上，传动轴通过轴承安装在底座上，第二锥形齿轮和所述限位齿轮分别安装在传动轴的两端，第二锥形齿轮与第一锥形齿轮啮合连接。
本发明类真空弹射装置，进一步的，所述唧筒的后端与支撑座螺纹连接。
本发明类真空弹射装置，进一步的，所述活塞与唧筒内壁之间设置密封圈。
本发明类真空弹射装置，进一步的，所述活塞杆与密封螺帽之间设置密封圈。
本发明类真空弹射装置与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.本发明由活塞、唧筒、密封螺帽、调整螺帽形成一个密封空间，结构简单，体积小，制造成本低，通过电机经传动装置驱动限位齿轮旋转，拉动活塞杆向后运动，使得密封空间内的气体体积变大，压强变小，当活塞杆到达预定位置后，弹簧衔铁对其进行锁定；弹射时，电磁机构将弹簧衔铁向上吸，松开活塞杆，活塞杆在大气压力下，迅速恢复到初始位置，活塞杆的运动作用在被弹射轻质物体上，达到弹射目的。本发明利用大气压力原理，可以实现弹射有效控制，并且可以实现连续弹射。本发明类真空弹射装置能实现水中机器人实际应用中的物体传递，搬运以及多机器人之间的相互协作等任务，可以弹射轻质物体，完成实际中的应用需求，而且也可以用在多智能体协作任务中，提高机器人的工作效率，增强物体传递的准确率，同时节约了能源，为绿色环保事业做出自己的贡献。
2.采用密封螺帽和调整螺帽对唧筒前端进行密封，旋紧调整螺帽后，唧筒与活塞之间形成密封空间，打开调整螺帽后，唧筒内腔与外界大气连通，其作用为：由于在长期使用过程中活塞与唧筒之间的密封不能保证理想的密封状态，使唧筒与活塞之间的密封空间不能保证初始设定的状态，从而影响弹射长度，因此使用一段时间后当弹射装置在初始位置时，打开调整螺帽，可将唧筒内多余的空气排出去，使密封空间恢复至初始设定的状态。
下面结合附图对本发明的类真空弹射装置作进一步说明。
附图说明
图1为本发明类真空弹射装置的立体图；
图2为本发明类真空弹射装置的主视图；
图3为唧筒、活塞杆、密封螺帽部分的剖面图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明类真空弹射装置包括底座1、电机2、传动装置、唧筒3、活塞杆4，电机2安装在底座1上，传动装置包括第一、第二锥形齿轮11、12、传动轴13，第一锥形齿轮11安装在电机2的输出轴上，传动轴13通过轴承安装在底座1上，传动轴13的两端分别安装第二锥形齿轮12和限位齿轮14，第二锥形齿轮12与第一锥形齿轮11啮合连接，限位齿轮14上设置无齿面15。
底座1上通过螺钉安装支撑座5，唧筒3的后端与支撑座5螺纹连接，前端与密封螺帽6螺纹连接，结合图3所示，密封螺帽6上设置排气杆61，排气杆61内开设排气通道62，唧筒3侧壁上与排气通道62对应位置处设置通气孔32，唧筒3内腔经通气孔32与排气通道62连通。排气杆61上安装调整螺帽7，排气杆61的上端设置锥形密封体63，调整螺帽7内设置锥形内腔71，锥形内腔71与锥形密封体63紧密压合，调整螺帽7与排气杆61通过螺纹连接，密封效果好。
活塞杆4设置在唧筒3内，且可在唧筒3内滑动，活塞杆4的中部位置设置活塞8，活塞8与唧筒3内壁滑动密封，活塞8与唧筒3内壁之间设置密封圈，活塞杆4的前端穿过唧筒3和密封螺帽6，活塞杆4与密封螺帽6滑动密封，活塞杆4与密封螺帽6之间设置密封圈，唧筒3、活塞8、密封螺帽6、调整螺帽7之间形成密闭空间。位于活塞后端的活塞杆4的底部设置齿条41，齿条41与限位齿轮14啮合。
支撑座5顶部设置安装板51，安装板51上安装电磁机构，电磁机构包括支架52及安装在支架上的电磁铁53或电磁线圈，图中所示为电磁铁。安装板51上在电磁铁53或电磁线圈的正下方设置安装孔，弹簧衔铁9的下端穿过安装孔，弹簧衔铁9上安装弹簧10，弹簧衔铁9的下端设置挡片91，弹簧10的两端分别压在安装板51和挡片91上，活塞杆4上在活塞的一侧设置限位孔42，弹簧衔铁9的下端在弹簧10的作用下能落入限位孔42内。
本发明类真空弹射装置安装在水中机器人上，将水中机器人的控制系统的信号输出端与电机2连接，将控制系统的信号输出端与电磁铁或电磁线圈的电源端连接，工作过程如下：
当水中机器人开机系统初始化时，设定本发明类真空弹射装置处于初始位置，初始位置为活塞8位于唧筒3的最前端，限位齿轮14的无齿面15与活塞杆4处于平行状态，初始位置时，唧筒3、活塞8、密封螺帽6、调整螺帽7之间形成的密封空间最小，电磁铁处于失电状态。
机器人控制系统根据任务需求，发送启动信号给电机，电机2启动带动第一锥形齿轮11、第二锥形齿轮12、传动轴13旋转，从而带动限位齿轮14顺时针旋转，限位齿轮14与活塞杆底部的齿条41啮合，将活塞杆4向后拉动，使得密封空间内的气体体积变大，压强变小，当限位齿轮14旋转一圈时，弹簧衔铁9在弹簧10作用下落入活塞杆4上的限位孔42内，将活塞杆4锁定在待弹射位置。与此同时，限位齿轮14旋转至无齿面15与活塞杆4平行的位置，脱离与活塞杆4的啮合，为弹射装置的弹射做好准备。
机器人控制系统根据任务需求，发送弹射命令，电磁铁53得电，电磁铁53利用电磁力将弹簧衔铁9向上吸，使弹簧衔铁9脱离活塞杆4上的限位孔42，此时活塞杆4在外界大气压力作用下，迅速向前弹出，完成弹射任务，弹射装置恢复到初始位置。
上述过程为一个弹射周期，机器人控制系统通过控制电机和电磁铁，能实现弹射装置的连续弹射。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种类真空弹射装置，包括底座、电机、传动装置，电机安装在底座上，电机的输出轴与传动装置连接，其特征在于：还包括唧筒、活塞杆，所述传动装置与限位齿轮连接，限位齿轮上设置无齿面，底座上安装支撑座，唧筒的后端与支撑座连接，前端与密封螺帽螺纹连接，密封螺帽上设置排气杆，排气杆内开设排气通道，唧筒侧壁上与排气通道对应位置处设置通气孔，唧筒内腔经通气孔与排气通道连通，排气杆上安装调整螺帽，活塞杆设置在唧筒内，活塞杆的中部位置设置活塞，活塞与唧筒内壁滑动密封，活塞杆的前端穿过唧筒和密封螺帽，活塞杆与密封螺帽滑动密封，位于活塞后端的活塞杆上设置齿条，齿条与限位齿轮啮合，支撑座顶部设置安装板，安装板上安装电磁机构，安装板上设置安装孔，弹簧衔铁的下端穿过安装孔，弹簧衔铁上安装弹簧，弹簧衔铁的下端设置挡片，弹簧的两端分别压在安装板和挡片上，活塞杆上在活塞的一侧设置限位孔，弹簧衔铁的下端在弹簧的作用下能落入限位孔内。
2.根据权利要求1所述的类真空弹射装置，其特征在于：所述电磁机构包括支架及安装在支架上的电磁铁或电磁线圈。
3.根据权利要求1所述的类真空弹射装置，其特征在于：所述排气杆的上端设置锥形密封体，调整螺帽内设置锥形内腔，锥形内腔与锥形密封体紧密压合，调整螺帽与排气杆通过螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的类真空弹射装置，其特征在于：所述传动装置包括第一、第二锥形齿轮、传动轴，第一锥形齿轮安装在电机的输出端上，传动轴通过轴承安装在底座上，第二锥形齿轮和所述限位齿轮分别安装在传动轴的两端，第二锥形齿轮与第一锥形齿轮啮合连接。
5.根据权利要求1所述的类真空弹射装置，其特征在于：所述唧筒的后端与支撑座螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的类真空弹射装置，其特征在于：所述活塞与唧筒内壁之间设置密封圈。
7.根据权利要求1所述的类真空弹射装置，其特征在于：所述活塞杆与密封螺帽之间设置密封圈。
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