CN107283437A - 一种建筑市政工程用机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑市政工程用机器人，包括机架，所述机架上设有四组行走机构，四组所述行走机构分别设于机架两侧的前后位置处，其特征在于，所述行走机构包括空心轴和实心轴，所述空心轴套设于实心轴外圈，所述空心轴与实心轴之间通过轴承连接，所述空心轴外圈通过轴承连接于机架的侧壁上，所述空心轴的外圈位于机架外侧处固连第一支撑臂，所述实心轴的两端长出空心轴，所述实心轴的外圈位于机架外侧处设有第二支撑臂，所述第一支撑臂与第二支撑臂分别位于空心轴轴线的两侧。本发明通过四组行走机构，可实现机器人的行走，且能适应复杂地形，各个行走机构可独立调节，相互配合，具有多种行走方式，机架可通过行走机构的调节来升降高度，具有实用性。

Description

一种建筑市政工程用机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是指一种建筑市政工程用机器人。

背景技术

现有技术的机器人的行走可通过多种方式进行实现，但是在灵活性上均存在不足之处，无法适应复杂地形，容易倾翻，另外在碰撞时容易损坏机器人本身，缺乏保护装置；现有的机器人使用范围小，缺少专业的作业工具。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种建筑市政工程用机器人，以解决现有技术中机器人无法适应复杂地形，缺乏保护装置，且缺少专业的作业工具的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种建筑市政工程用机器人，包括机架，所述机架上设有四组行走机构，四组所述行走机构分别设于机架两侧的前后位置处，所述行走机构包括空心轴和实心轴，所述空心轴套设于实心轴外圈，所述空心轴与实心轴之间通过轴承连接，所述空心轴外圈通过轴承连接于机架的侧壁上，所述空心轴的外圈位于机架外侧处固连第一支撑臂，所述实心轴的两端长出空心轴，所述实心轴的外圈位于机架外侧处设有第二支撑臂，所述第一支撑臂与第二支撑臂分别位于空心轴轴线的两侧，所述第一支撑臂的外端部通过转轴连接有第三支撑臂，所述第二支撑部的外端部通过转轴连接有第四支撑臂，所述第三支撑臂的另一端部与所述第四支撑臂的另一端部通过转轴相连，所述空心轴上位于机架内侧处设有第一齿轮，所述机架的侧壁上设有第一电机，所述第一电机通过齿轮啮合传动于第一齿轮，所述实心轴位于机架内侧处的端部设有第二齿轮，所述机架的侧壁上还设有第二电机，所述第二电机通过齿轮啮合传动于第二齿轮；

所述机架前方设有缓冲装置，所述缓冲装置包括包括缓冲筒，所述缓冲筒的两端均为封闭状，所述缓冲筒内腔的后端设有大弹簧和小弹簧，所述大弹簧套设于小弹簧且呈同心布置，所述大弹簧和小弹簧的轴线均与缓冲筒的轴线重合，所述大弹簧和小弹簧的后端均固定在缓冲筒的后端上，所述大弹簧的高度高于小弹簧的高度，所述小弹簧的前端设有滑动轴，所述滑动轴的直径小于大弹簧的内径且大于小弹簧的外径，所述滑动轴的轴线与缓冲筒的轴线重合，所述缓冲筒前端的中部设有通孔，所述滑动轴的前端穿过所述通孔伸出到缓冲筒外，且所述滑动轴与所述通孔间呈滑动配合，所述滑动轴的前端固定有缓冲板，所述大弹簧前端与缓冲筒前端间的那段滑动轴上固设有环形凸台，所述环形凸台的直径大于所述大弹簧的内径；

所述机架的后方设有顶打装置，所述顶打装置包括设于机架上的安装板和连接板，所述安装板通过轴承连接有第一转动轴，所述第一转动轴上安装有转轮，所述转轮包括相靠近的上转轮和下转轮，所述上转轮通过轴承转动连接于第一转动轴上，所述下转轮与第一转动轴形成紧配合，所述下转轮的下端设有台阶部，所述台阶部的径向环面上设有外螺纹，所述下转轮还设有多个径向设置的第一通透孔，每一所述第一通透孔内设有第一弹簧以及与所述第一弹簧相抵接的钢球，所述钢球的一部分伸出所述第一通透孔的一端面，所述下转轮的台阶部上套设有弹簧压板，所述弹簧压板上设有伸入第一通透孔内的凸柱，所述台阶部上还螺接有锁紧板，所述锁紧板顶抵所述弹簧压板以使凸柱对弹簧施压，所述上转轮与下转轮相贴靠的一面上设有与所述钢球相配合的浅坑；

所述安装板的顶面上设有两条平行的矩形状凹槽，每一所述凹槽一端与安装板的一侧面相平齐，每一所述凹槽内设有一矩形块，每一所述矩形块的顶面上设有一第二转动轴，所述连接板为长条形状，所述连接板的长度方向上的中心两侧设有对称的条形通槽，每一所述条形通槽套设于一所述第二转动轴上，所述连接板的中部通过第三转动轴转动连接于所述安装板上；所述上转轮上端面靠近外缘处设有第四转动轴，所述第四转动轴与其中一所述第二转动轴通过连杆相连；所述矩形块包括滑移轴以及两端均封闭的缓压筒，所述缓压筒内的一端面设有第二弹簧，另一端面设有第二通透孔，所述滑移轴穿过所述第二通透孔，所述滑移轴位于缓压筒内的部分设有抵靠板，所述抵靠板顶抵于第二弹簧上。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，本发明通过四组行走机构，可实现机器人的行走，且能适应复杂地形，各个行走机构可独立调节，相互配合，具有多种行走方式，机架可通过行走机构的调节来升降高度，具有实用性；由于设有缓冲装置，可保护机器人不受伤害或减轻伤害；由于设有顶打装置，可执行各种任务，使用范围广。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为本发明的行走机构的立体图。

图3为本发明的行走机构的着地点的示意图。

图4为本发明的行走机构的行走时的变化示意图一。

图5为本发明的行走机构的行走时的变化示意图二。

图6为本发明的行走机构的行走时的变化示意图三。

图7为本发明的行走机构在用于机架高度调整时的变化示意图。

图8为本发明的缓冲装置的结构图。

图9为本发明的顶打装置的结构图。

图10为本发明的转轮的剖视图。

图11为本发明的矩形块的剖视图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

为方便说明，图1中左侧方向为前，右侧方向为后。

如图1至图6所示，本发明实施例提供一种建筑市政工程用机器人，包括水平设置的机架1，所述机架1上设有四组行走机构2，四组所述行走机构2分别设于机架1两侧的前后位置处，位置分别为机架1的左前侧、右前侧、左后侧、右后侧，类似于汽车四轮安装位置，所述行走机构2包括空心轴21和实心轴22，所述空心轴21套设于实心轴22外圈，所述空心轴21与实心轴22之间通过轴承(未图示)连接，轴承连接为现有技术，在此不作赘述，通过轴承连接可实现空心轴21与实心轴22同轴设置相可相对转动，互不影响，所述空心轴21外圈通过轴承连接于机架1的侧壁上，所述空心轴21与实心轴22水平设置，所述空心轴21的外圈位于机架1外侧处固连第一支撑臂23，所述实心轴22的两端长出空心轴21，所述实心轴22的外圈位于机架1外侧处设有第二支撑臂24，所述第一支撑臂23与第二支撑臂24分别位于空心轴21轴线的两侧，所述第一支撑臂23的外端部通过转轴3连接有第三支撑臂25，所述第二支撑部24的外端部通过转轴3连接有第四支撑臂26，所述第三支撑臂25的另一端部与所述第四支撑臂26的另一端部通过转轴3相连，所述空心轴21上位于机架1内侧处设有第一齿轮27，所述机架1的侧壁上设有第一电机4，所述第一电机4通过齿轮啮合传动于第一齿轮27，所述实心轴22位于机架1内侧处的端部设有第二齿轮28，所述机架1的侧壁上还设有第二电机5，所述第二电机5通过齿轮啮合传动于第二齿轮28。第一支撑臂23、第二支撑臂24、第三支撑臂25、第四支撑臂26组成了一个四边形的行走机构，第三支撑臂25和第四支撑臂26的连接处为着地点6(如图3所示)，因此可将第三支撑臂25和第四支撑臂26与地面相接触的端部做成圆弧形，使行走机构与地面相接触时更顺畅。所述机架1上方设有摄像机7用于对前方路面情况进行摄像。

下面介绍一种运动方式，如图4所示，行走机构的初始位置为图中实线位置所示，四个行走机构2通过第一电机4驱动空心轴21转动从而带动第一支撑臂23沿逆时针方向转动至图示位置，第一电机4驱动空心轴21的转动为具有加速度的运动，第二电机5不转动从而第二支撑臂24保持不动，因此着地点6向后侧的斜下方运动，因此给了机架一个向前向上的驱动力，如图5所示，接着第一电机4顺时针转动从而带动第一支撑臂23沿顺时针方向转动至图示位置，第二电机5逆时针转动从而带动第二支撑臂24沿逆时针方向转动至图示位置，着地点6向前侧的斜上方运动，着地点6离地，使机架腾空离地，如图6所示，然后第一电机4逆时针转动从而带动第一支撑臂23沿逆时针方向转动至图示位置，第二电机5顺时针转动从而带动第二支撑臂24沿顺时针方向转动至图示位置，着地点6向前向斜下方运动，着地点与地面接触，完成一个运动周期，这个步骤能使机器人跳跃前进。其他类似行走，跑步的步骤在此不再赘述。

由4个支撑臂组成的四边形的行走机构，只要通过电机控制了第一支撑臂和第二支撑臂的位置，那着地点的位置即是确定的，因此可实现准确的运动。

如图7所示，行走机构2还可以通过将第一电机4顺时针转动，第二电机5逆时针转动，来使着地点6上移，将上移后6的着地点作为运动的起始点，这样就可以实现机架1的离地高度调节了。

如图1和图8所示，所述机架1前方设有缓冲装置7，所述缓冲装置7包括包括缓冲筒71，所述缓冲筒71的两端均为封闭状，所述缓冲筒1内腔的后端设有大弹簧72和小弹簧73，所述大弹簧72套设于小弹簧73且呈同心布置，所述大弹簧72和小弹簧73的轴线均与缓冲筒71的轴线重合，所述大弹簧72和小弹簧73的后端均固定在缓冲筒71的后端上，所述大弹簧72的高度高于小弹簧73的高度。所述小弹簧73的前端设有滑动轴74，所述滑动轴74的直径小于大弹簧72的内径且大于小弹簧73的外径，所述滑动轴74的轴线与缓冲筒71的轴线重合，所述缓冲筒71前端的中部设有通孔711，所述滑动轴74的前端穿过所述通孔711伸出到缓冲筒71外，且所述滑动轴74与所述通孔711间呈滑动配合，所述滑动轴74的前端固定有缓冲板75。所述大弹簧72前端与缓冲筒71前端间的那段滑动轴74上固设有环形凸台76，所述环形凸台76的直径大于所述大弹簧72的内径。

在需要发挥缓冲装置的缓冲作用时，具有一定速度的外来物冲击缓冲板75使滑动轴74向后移动，从而压缩小弹簧73，小弹簧73对外来物产生反作用力，当外来物的冲力过大使得缓冲板75向后滑动一定程度后，滑动轴74的环形凸台76开始压缩大弹簧72，此时大、小弹簧同时对外来物产生反作用力，从而实现缓冲的功能。

如图1、图9至图11所示，所述机架1的后方设有顶打装置8，所述顶打装置包括设于机架1上的安装板81和连接板82，所述安装板81通过轴承连接有第一转轴83，所述第一转轴83的轴线与安装板81相垂直，所述第一转动轴83上安装有转轮84，所述转轮84包括相靠近的上转轮841和下转轮842，所述上转轮841通过轴承转动连接于第一转动轴83上，所述下转轮842与第一转动轴83形成紧配合，所述下转轮842的下端设有台阶部843，所述台阶部843的径向环面上设有外螺纹8431，所述下转轮842还设有多个径向的第一通透孔844，多个所述第一通透孔844以所述下转轮842的直径为轴线沿圆周方向均匀阵列，每一所述第一通透孔844内设有第一弹簧845以及与所述第一弹簧845相抵接的钢球846，所述钢球846的一部分伸出所述第一通透孔844的一端面，所述下转轮842的台阶部843上套设有弹簧压板847，所述弹簧压板847上设有伸入第一通透孔844内的凸柱8471，所述台阶部843上还螺接有锁紧板848，所述锁紧板848顶抵所述弹簧压板847以使凸柱8471对第一弹簧845施压，所述上转轮841与下转轮842相贴靠的一面上设有与所述钢球846相配合的浅坑849。

所述安装板81的顶面上设有两条平行的矩形状凹槽85，每一所述凹槽85一端与安装板81的一侧面相平齐以使所述凹槽85的一侧面与外界相通，每一所述凹槽85内设有一矩形块86，每一所述矩形块86的顶面上设有一第二转动轴87，所述第二转动轴87的轴线与安装板81相垂直，第二转动轴87通过轴承连接于矩形块86上，所述连接板82为长条形状，所述连接板82的长度方向上的中心两侧设有对称的条形通槽88，每一所述条形通槽88套设于一所述第二转动轴87上，所述第二转动轴87与条形通槽88形成间隙配合，所述连接板82的中部通过第三转动轴89转动连接于所述安装板81上；所述第三转动轴89位于两个所述凹槽85中部的垂直连接线的中心上。

所述上转轮841上靠近外缘处设有第四转动轴90，所述第四转动轴90的轴线与安装板81相垂直，第四转动轴90通过轴承连接于上转轮841上，所述第四转动轴90与其中一所述第二转动轴87通过连杆91相连，所述第四转动轴90和其中一所述第二转动轴87转动连接于连杆91上，所述第四转动轴90和与其相连的其中一第二转动轴87位于安装板81的同一侧以使所述转轮84通过连杆91带动矩形块86和连接板82运动。

所述矩形块86包括滑移轴861以及两端均封闭的缓压筒862，所述缓压筒862内的一端面设有第二弹簧863，另一端面设有第二通透孔864，所述滑移轴861穿过所述第二通透孔864，所述滑移轴861位于缓压筒862内的部分设有抵靠板866，所述抵靠板866顶抵于第二弹簧863上。

还包括一固连于安装板81上的第三电机97，所述第三电机97通过皮带98传动来驱动第一转动轴83从而带动所述下转轮842转动，两所述矩形块86受第三电机97驱动交替往复地在凹槽85的长度方向上向外伸出以进行顶打作业。

当发生意外情况时，比如矩形块被卡住不能动时，下转轮上的钢球就会滑脱出上转轮上的浅槽，进而可以对第三电机发出电信号，方便进行停机检查以排除故障。当故障排除后，第三电机继续工作，下转轮的转轮又会滑入上转轮的浅槽，可继续正常工作。

顶打装置配合机器人的运动，可以实现比如压缩可被压缩物，由于矩形块中设置有缓压筒，可实现柔性顶打作业，保护被压缩物，降低其损毁概率，交替顶打方式产生的振动效果还可以使被压缩物更加紧实，排除多余空隙；还可以实现比如将榫头压入卯眼中，在压入过程中更加平滑顺畅。

当机器人不需要进行顶打作业时，可在行进时让缓冲装置朝向前进方向，起到保护整个机器人的作用。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种建筑市政工程用机器人，包括机架，所述机架上设有四组行走机构，四组所述行走机构分别设于机架两侧的前后位置处，其特征在于，所述行走机构包括空心轴和实心轴，所述空心轴套设于实心轴外圈，所述空心轴与实心轴之间通过轴承连接，所述空心轴外圈通过轴承连接于机架的侧壁上，所述空心轴的外圈位于机架外侧处固连第一支撑臂，所述实心轴的两端长出空心轴，所述实心轴的外圈位于机架外侧处设有第二支撑臂，所述第一支撑臂与第二支撑臂分别位于空心轴轴线的两侧，所述第一支撑臂的外端部通过转轴连接有第三支撑臂，所述第二支撑部的外端部通过转轴连接有第四支撑臂，所述第三支撑臂的另一端部与所述第四支撑臂的另一端部通过转轴相连，所述空心轴上位于机架内侧处设有第一齿轮，所述机架的侧壁上设有第一电机，所述第一电机通过齿轮啮合传动于第一齿轮，所述实心轴位于机架内侧处的端部设有第二齿轮，所述机架的侧壁上还设有第二电机，所述第二电机通过齿轮啮合传动于第二齿轮；

所述机架前方设有缓冲装置，所述缓冲装置包括包括缓冲筒，所述缓冲筒的两端均为封闭状，所述缓冲筒内腔的后端设有大弹簧和小弹簧，所述大弹簧套设于小弹簧且呈同心布置，所述大弹簧和小弹簧的轴线均与缓冲筒的轴线重合，所述大弹簧和小弹簧的后端均固定在缓冲筒的后端上，所述大弹簧的高度高于小弹簧的高度，所述小弹簧的前端设有滑动轴，所述滑动轴的直径小于大弹簧的内径且大于小弹簧的外径，所述滑动轴的轴线与缓冲筒的轴线重合，所述缓冲筒前端的中部设有通孔，所述滑动轴的前端穿过所述通孔伸出到缓冲筒外，且所述滑动轴与所述通孔间呈滑动配合，所述滑动轴的前端固定有缓冲板，所述大弹簧前端与缓冲筒前端间的那段滑动轴上固设有环形凸台，所述环形凸台的直径大于所述大弹簧的内径；

所述机架的后方设有顶打装置，所述顶打装置包括设于机架上的安装板和连接板，所述安装板通过轴承连接有第一转动轴，所述第一转动轴上安装有转轮，所述转轮包括相靠近的上转轮和下转轮，所述上转轮通过轴承转动连接于第一转动轴上，所述下转轮与第一转动轴形成紧配合，所述下转轮的下端设有台阶部，所述台阶部的径向环面上设有外螺纹，所述下转轮还设有多个径向设置的第一通透孔，每一所述第一通透孔内设有第一弹簧以及与所述第一弹簧相抵接的钢球，所述钢球的一部分伸出所述第一通透孔的一端面，所述下转轮的台阶部上套设有弹簧压板，所述弹簧压板上设有伸入第一通透孔内的凸柱，所述台阶部上还螺接有锁紧板，所述锁紧板顶抵所述弹簧压板以使凸柱对弹簧施压，所述上转轮与下转轮相贴靠的一面上设有与所述钢球相配合的浅坑；

所述安装板的顶面上设有两条平行的矩形状凹槽，每一所述凹槽一端与安装板的一侧面相平齐，每一所述凹槽内设有一矩形块，每一所述矩形块的顶面上设有一第二转动轴，所述连接板为长条形状，所述连接板的长度方向上的中心两侧设有对称的条形通槽，每一所述条形通槽套设于一所述第二转动轴上，所述连接板的中部通过第三转动轴转动连接于所述安装板上；所述上转轮上端面靠近外缘处设有第四转动轴，所述第四转动轴与其中一所述第二转动轴通过连杆相连；所述矩形块包括滑移轴以及两端均封闭的缓压筒，所述缓压筒内的一端面设有第二弹簧，另一端面设有第二通透孔，所述滑移轴穿过所述第二通透孔，所述滑移轴位于缓压筒内的部分设有抵靠板，所述抵靠板顶抵于第二弹簧上。