CN107433581A - 一种太空作业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太空作业机器人，包括机架、八个固定模块、主臂模块、两个工作臂模块，其特征在于：所述的八个固定模块分别通过各自的第一电机下端面固定安装在机架的下底板下端面四个角上以及上底板上端面四个角上；所述的主臂模块通过第二关节安装在机架的上底板上端面正中央；两个工作臂模块各自通过端部的第三关节安装在主臂模块的第二转台上端面左右两侧；本发明通过弹簧将固定模块线缆端部滑块上的电磁铁吸附在设备表面，通过改变线缆长度调节在空间位置，并可以通过火箭产生推动力，移动灵活，能准确调整位置，灵巧地在设备内部以及外太空移动，通过两个工作臂模块与主臂模块的联动进行各种操作，降低操作时的风险，安全高效。

Description

一种太空作业机器人

技术领域

本发明涉及太空和宇宙探索技术领域，特别涉及一种太空作业机器人。

背景技术

随着航空技术的发展，人们对太空的探索不断加深，各种设备被发射到外太空，然而当需要进行设备维护时，通常需要宇航员进入太空进行操作，有很大的操作风险，另外一些需要在太空舱内进行的实验通常需要人工或者机器人操作，但是普通机器人移动不便，工作范围小，宇航员人为操作容易产生较大误差，因此需要一种能够在太空进行作业的机器人。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种太空作业机器人，本发明通过弹簧将固定模块线缆端部滑块上的电磁铁吸附在设备表面，通过改变线缆长度调节在空间位置，并可以通过火箭产生推动力，通过两个工作臂模块与主臂模块的联动进行各种操作，能灵巧地在设备内部以及外太空移动，降低操作时的风险，安全高效。

本发明所使用的技术方案是：一种太空作业机器人，包括机架、八个固定模块、主臂模块、两个工作臂模块，其特征在于：所述的八个固定模块分别通过各自的第一电机下端面固定安装在机架的下底板下端面四个角上以及上底板上端面四个角上；所述的主臂模块通过第二关节安装在机架的上底板上端面正中央；两个工作臂模块各自通过端部的第三关节安装在主臂模块的第二转台上端面左右两侧；

所述的机架包括下底板、四个支柱、上底板、工具座，所述的下底板与上底板之间通过四个支柱连接；所述的上底板前端设有工具座，工具座带有磁性；

所述的固定模块包括第一底板、第一关节、第一转台、第一电机、第二电机、离合器、线轴、导向架、弹射筒、线缆、滑块、第一电磁铁、四个第一弹簧、橡胶垫、火箭、四个支杆、第一导向板、滑销、第二弹簧、第二导向板、滑杆、第二电磁铁、第三电磁铁、第三弹簧、弹簧座、压板，所述的第一电机上端面设有第一转台，第一底板下端面通过第一关节安装在第一转台上端面上；线轴安装在第一底板上端面的支架上，第二电机和离合器安装在第一底板上端面上，第二电机电机轴与离合器输入轴通过联轴器连接，离合器输出轴与线轴的转轴通过联轴器连接；所述的导向架和弹射筒固定安装在第一底板上端面的支架上，并且弹射筒位于导向架正前方；火箭固定安装在第一底板上端面上；所述的第三弹簧一端通过弹簧座固定安装在弹射筒内，第三弹簧另一端设有压板；所述的线缆一端固定在线轴上，另一端固定连接在滑块后部，滑块前部安装有圆环形的第一电磁铁，橡胶垫通过四个第一弹簧固定安装在滑块前部正中央；所述的弹射筒侧面有方形开口，四个支杆固定安装在弹射筒侧面的开口四周，第三电磁铁固定安装在四个支杆另一端，所述的第二导向板固定安装在四个支杆上，并位于第三电磁铁与弹射筒之间，第二导向板中央设有圆孔；所述的第一导向板固定安装在四个支杆上，并位于第二导向板与弹射筒之间之间，第一导向板中央设有方孔；所述的滑销为长方形，前端为斜面，滑销滑动安装在第一导向板上；所述的滑杆一端固定安装在滑销端部，另一端穿过第二导向板，所述的第二电磁铁固定安装在滑杆远离滑销一端，所述的第二弹簧安装在滑杆上，并位于滑销与第二导向板之间；

所述的主臂模块包括第二关节、第一电缸、第三电机、第二转台、摄像头，所述的第一电缸下端部设有第二关节，第三电机下端面固定安装在第一电缸上端面上，所述的第二转台下端面固定安装在第三电机电机轴上，第二转台上端面正中央设有摄像头；

所述的工作臂模块包括第三关节、小臂、第四关节、第二电缸、第二底板、六个第三电缸、第三底板、第四电机、卡爪固定座、两个第五关节、两个卡爪，所述的小臂下端部设有第三关节，小臂与第二电缸端部通过第四关节连接，第三关节与第四关节轴线相互垂直，第二电缸另一端设有第二底板，所述的六个第三电缸两两一组，每个第三电缸的缸体底部铰接安装在第二底板上端面上，第三电缸的伸缩杆端部铰接安装在第三底板后部，每组第三电缸中的两个第三电缸的底部分开，前部靠在一起，两个第三电缸的轴线且呈V型分布，所述的第四电机固定安装在第三底板上，卡爪固定座固定安装在第四电机电机轴上，两个卡爪分别通过各自端部的第五关节安装在卡爪固定座上。

进一步地，所述的滑块后部为圆弧面，滑块中部设有圆环槽。

本发明有益效果：

1.本发明通过弹簧将固定模块线缆端部滑块上的电磁铁吸附在设备表面，通过改变线缆长度调节在空间位置，并可以通过火箭产生推动力，移动灵活，能准确调整位置，灵巧地在设备内部以及外太空移动。

2.通过两个工作臂模块与主臂模块的联动进行各种操作，降低操作时的风险，安全高效。

附图说明

图1、图2、图3、图6为本发明的整体结构示意图。

图4、图5为本发明图3的局部放大图。

图7、图8、图11为本发明固定模块的结构示意图。

图9、图10为本发明图8的局部放大图。

图12为本发明第三弹簧的结构示意图。

附图标号：1-机架；2-固定模块；3-主臂模块；4-工作臂模块；101-下底板；102-支柱；103-上底板；104-工具座；201-第一底板；202-第一关节；203-第一转台；204-第一电机；205-第二电机；206-离合器；207-线轴；208-导向架；209-弹射筒；210-线缆；211-滑块；212-第一电磁铁；213-第一弹簧；214-橡胶垫；215-火箭；216-支杆；217-第一导向板；218-滑销；219-第二弹簧；220-第二导向板；221-滑杆；222-第二电磁铁；223-第三电磁铁；224-第三弹簧；225-弹簧座；226-压板；301-第二关节；302-第一电缸；303-第三电机；304-第二转台；305-摄像头；401-第三关节；402-小臂；403-第四关节；404-第二电缸；405-第二底板；406-第三电缸；407-第三底板；408-第四电机；409-卡爪固定座；410-第五关节；411-卡爪。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12所示，一种太空作业机器人，包括机架1、八个固定模块2、主臂模块3、两个工作臂模块4，其特征在于：所述的八个固定模块2分别通过各自的第一电机204下端面固定安装在机架1的下底板101下端面四个角上以及上底板103上端面四个角上；所述的主臂模块3通过第二关节301安装在机架1的上底板103上端面正中央；两个工作臂模块4各自通过端部的第三关节401安装在主臂模块3的第二转台304上端面左右两侧；

所述的机架1包括下底板101、四个支柱102、上底板103、工具座104，所述的下底板101与上底板103之间通过四个支柱102连接；所述的上底板103前端设有工具座104，工具座104带有磁性；

所述的固定模块2包括第一底板201、第一关节202、第一转台203、第一电机204、第二电机205、离合器206、线轴207、导向架208、弹射筒209、线缆210、滑块211、第一电磁铁212、四个第一弹簧213、橡胶垫214、火箭215、四个支杆216、第一导向板217、滑销218、第二弹簧219、第二导向板220、滑杆221、第二电磁铁222、第三电磁铁223、第三弹簧224、弹簧座225、压板226，所述的第一电机204上端面设有第一转台203，第一底板201下端面通过第一关节202安装在第一转台203上端面上；线轴207安装在第一底板201上端面的支架上，第二电机205和离合器206安装在第一底板201上端面上，第二电机205电机轴与离合器206输入轴通过联轴器连接，离合器206输出轴与线轴207的转轴通过联轴器连接；所述的导向架208和弹射筒209固定安装在第一底板201上端面的支架上，并且弹射筒209位于导向架208正前方；火箭215固定安装在第一底板201上端面上；所述的第三弹簧224一端通过弹簧座225固定安装在弹射筒209内，第三弹簧224另一端设有压板226；所述的线缆210一端固定在线轴207上，另一端固定连接在滑块211后部，滑块211前部安装有圆环形的第一电磁铁212，橡胶垫214通过四个第一弹簧213固定安装在滑块211前部正中央；所述的弹射筒209侧面有方形开口，四个支杆216固定安装在弹射筒209侧面的开口四周，第三电磁铁223固定安装在四个支杆216另一端，所述的第二导向板220固定安装在四个支杆216上，并位于第三电磁铁223与弹射筒209之间，第二导向板220中央设有圆孔；所述的第一导向板217固定安装在四个支杆216上，并位于第二导向板220与弹射筒209之间之间，第一导向板217中央设有方孔；所述的滑销218为长方形，前端为斜面，滑销218滑动安装在第一导向板217上；所述的滑杆221一端固定安装在滑销218端部，另一端穿过第二导向板220，所述的第二电磁铁222固定安装在滑杆221远离滑销218一端，所述的第二弹簧219安装在滑杆221上，并位于滑销218与第二导向板220之间；

所述的主臂模块3包括第二关节301、第一电缸302、第三电机303、第二转台304、摄像头305，所述的第一电缸302下端部设有第二关节301，第三电机303下端面固定安装在第一电缸302上端面上，所述的第二转台304下端面固定安装在第三电机303电机轴上，第二转台304上端面正中央设有摄像头305；

所述的工作臂模块4包括第三关节401、小臂402、第四关节403、第二电缸404、第二底板405、六个第三电缸406、第三底板407、第四电机408、卡爪固定座409、两个第五关节410、两个卡爪411，所述的小臂402下端部设有第三关节401，小臂402与第二电缸404端部通过第四关节403连接，第三关节401与第四关节403轴线相互垂直，第二电缸404另一端设有第二底板405，所述的六个第三电缸406两两一组，每个第三电缸406的缸体底部铰接安装在第二底板405上端面上，第三电缸406的伸缩杆端部铰接安装在第三底板407后部，每组第三电缸406中的两个第三电缸406的底部分开，前部靠在一起，两个第三电缸406的轴线且呈V型分布，所述的第四电机408固定安装在第三底板407上，卡爪固定座409固定安装在第四电机408电机轴上，两个卡爪411分别通过各自端部的第五关节410安装在卡爪固定座409上。

进一步地，所述的滑块211后部为圆弧面，滑块211中部设有圆环槽。

本发明工作原理：本发明通过摄像头305采集图像，工作臂模块4通过两个第五关节410驱动两个卡爪411开合，通过第三关节401、第四关节403、第二电缸404联动调节工作臂模块4的主要方向，并通过六个第三电缸406联动进行微调，第四电机408带动卡爪411转动；主臂模块3通过第二关节301、第一电缸302、第三电机303联动调节第二转台304方位角度；通过第一关节202和第一电机204联动调整固定模块2的方向；机器人非工作状态时滑块211在弹射筒209内，第三弹簧224被压缩，第二电磁铁222与第三电磁铁223断电第二弹簧219伸长，滑销218插入弹射筒209内通过滑块211上的圆环槽将滑块211卡住，离合器206断开；需要进行工作时首先通过第一关节202和第一电机204联动调整好八个固定模块2的方向第二电磁铁222与第三电磁铁223得电吸引，滑销218离开弹射筒209，滑块211在第三弹簧224的作用下从弹射筒209内弹出，并拉出线缆210，当滑块211端部与设备壳体接触后，第一电磁铁212通电，吸附在设备壳体上，离合器206连接，通过八个第二电机205联动，改变八根线缆210长度，调整机器人位置，工作臂模块4进行工作；完成后第一电磁铁212断电，第二电机205电机轴通过离合器206带动线轴207将线缆210收回，滑块211进入弹射筒209内，第二电磁铁222与第三电磁铁223断电，将滑块211卡住，离合器206断开；当机器人周围没有可被磁铁吸附材料时，通过火箭215驱动机器人。

Claims (2)

1.一种太空作业机器人，包括机架（1）、八个固定模块（2）、主臂模块（3）、两个工作臂模块（4），其特征在于：所述的八个固定模块（2）分别通过各自的第一电机（204）下端面固定安装在机架（1）的下底板（101）下端面四个角上以及上底板（103）上端面四个角上；所述的主臂模块（3）通过第二关节（301）安装在机架（1）的上底板（103）上端面正中央；两个工作臂模块（4）各自通过端部的第三关节（401）安装在主臂模块（3）的第二转台（304）上端面左右两侧；

所述的机架（1）包括下底板（101）、四个支柱（102）、上底板（103）、工具座（104），所述的下底板（101）与上底板（103）之间通过四个支柱（102）连接；所述的上底板（103）前端设有工具座（104），工具座（104）带有磁性；

所述的固定模块（2）包括第一底板（201）、第一关节（202）、第一转台（203）、第一电机（204）、第二电机（205）、离合器（206）、线轴（207）、导向架（208）、弹射筒（209）、线缆（210）、滑块（211）、第一电磁铁（212）、四个第一弹簧（213）、橡胶垫（214）、火箭（215）、四个支杆（216）、第一导向板（217）、滑销（218）、第二弹簧（219）、第二导向板（220）、滑杆（221）、第二电磁铁（222）、第三电磁铁（223）、第三弹簧（224）、弹簧座（225）、压板（226），所述的第一电机（204）上端面设有第一转台（203），第一底板（201）下端面通过第一关节（202）安装在第一转台（203）上端面上；线轴（207）安装在第一底板（201）上端面的支架上，第二电机（205）和离合器（206）安装在第一底板（201）上端面上，第二电机（205）电机轴与离合器（206）输入轴通过联轴器连接，离合器（206）输出轴与线轴（207）的转轴通过联轴器连接；所述的导向架（208）和弹射筒（209）固定安装在第一底板（201）上端面的支架上，并且弹射筒（209）位于导向架（208）正前方；火箭（215）固定安装在第一底板（201）上端面上；所述的第三弹簧（224）一端通过弹簧座（225）固定安装在弹射筒（209）内，第三弹簧（224）另一端设有压板（226）；所述的线缆（210）一端固定在线轴（207）上，另一端固定连接在滑块（211）后部，滑块（211）前部安装有圆环形的第一电磁铁（212），橡胶垫（214）通过四个第一弹簧（213）固定安装在滑块（211）前部正中央；所述的弹射筒（209）侧面有方形开口，四个支杆（216）固定安装在弹射筒（209）侧面的开口四周，第三电磁铁（223）固定安装在四个支杆（216）另一端，所述的第二导向板（220）固定安装在四个支杆（216）上，并位于第三电磁铁（223）与弹射筒（209）之间，第二导向板（220）中央设有圆孔；所述的第一导向板（217）固定安装在四个支杆（216）上，并位于第二导向板（220）与弹射筒（209）之间之间，第一导向板（217）中央设有方孔；所述的滑销（218）为长方形，前端为斜面，滑销（218）滑动安装在第一导向板（217）上；所述的滑杆（221）一端固定安装在滑销（218）端部，另一端穿过第二导向板（220），所述的第二电磁铁（222）固定安装在滑杆（221）远离滑销（218）一端，所述的第二弹簧（219）安装在滑杆（221）上，并位于滑销（218）与第二导向板（220）之间；

所述的主臂模块（3）包括第二关节（301）、第一电缸（302）、第三电机（303）、第二转台（304）、摄像头（305），所述的第一电缸（302）下端部设有第二关节（301），第三电机（303）下端面固定安装在第一电缸（302）上端面上，所述的第二转台（304）下端面固定安装在第三电机（303）电机轴上，第二转台（304）上端面正中央设有摄像头（305）；

所述的工作臂模块（4）包括第三关节（401）、小臂（402）、第四关节（403）、第二电缸（404）、第二底板（405）、六个第三电缸（406）、第三底板（407）、第四电机（408）、卡爪固定座（409）、两个第五关节（410）、两个卡爪（411），所述的小臂（402）下端部设有第三关节（401），小臂（402）与第二电缸（404）端部通过第四关节（403）连接，第三关节（401）与第四关节（403）轴线相互垂直，第二电缸（404）另一端设有第二底板（405），所述的六个第三电缸（406）两两一组，每个第三电缸（406）的缸体底部铰接安装在第二底板（405）上端面上，第三电缸（406）的伸缩杆端部铰接安装在第三底板（407）后部，每组第三电缸（406）中的两个第三电缸（406）的底部分开，前部靠在一起，两个第三电缸（406）的轴线且呈V型分布，所述的第四电机（408）固定安装在第三底板（407）上，卡爪固定座（409）固定安装在第四电机（408）电机轴上，两个卡爪（411）分别通过各自端部的第五关节（410）安装在卡爪固定座（409）上。

2.根据权利要求1所述的一种太空作业机器人，其特征在于：所述的滑块（211）后部为圆弧面，滑块（211）中部设有圆环槽。