CN110014434A - 一种月球基地建造机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种月球基地建造机器人,包括包括两个双曲柄悬架部件、六个轮系部件、气泵转化部件、喷注机械臂部件、搅拌部件、吸取机械臂部件、信号接收部件、可移动平台部件、微处理器控制系统;解决了月球基地建造过程中取材、运输、建造困难的问题,极大地改善了目前建造月球基地的局限性,采用一改常态的建造理念,就地取材通过和特殊粘合剂混合,可节约大量的人力物力,本发明全程智能化完成,符合现代月球基地的发展要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种月球基地建造机器人,属于机器设备技术领域。
背景技术
随着载人航天等空间技术的不断成熟和空间应用需求的扩大,月球已经成为各国21 世纪深空探测的首要目标。我国作为世界空间技术大国,航天技术不断发展,多年来开展空间科学研究也取得了巨大的成就。开发和利用月球的资源、能源和特殊环境,为人类社会的可持续发展服务。在各航天大国太空竞争日益激烈的情况下,进行月球探测、建立月球基地必将成为我国的重要空间发展战略。
此外,目前月球基地搭建仍采用传统建造方式,从地球搬运材料耗费大量人力物力,且效率低、技术困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种月球基地建造机器人,解决了月球基地建造过程中取材、运输、建造困难的问题,极大地改善了目前建造月球基地的局限性,采用一改常态的建造理念,就地取材通过和特殊粘合剂混合,3D打印建造,可节约大量的人力物力,本发明全程智能化完成,符合现代月球基地的发展要求。
本发明采用的技术方案是: 一种月球基地建造机器人,包括两个双曲柄悬架部件、六个轮系部件、气泵转化部件、喷注机械臂部件、搅拌部件、吸取机械臂部件、信号接收部件、可移动平台部件、微处理器控制系统;
所述两个双曲柄悬架部件安装在可移动平台部件的两侧,所述六个轮系部件分别安装在可移动平台部件的底部两侧,所述气泵转化部件、喷注机械臂部件、搅拌部件、吸取机械臂部件、信号接收部件分别安装在可移动平台部件上,且两个双曲柄悬架部件、六个轮系部件、气泵转化部件、喷注机械臂部件、搅拌部件、吸取机械臂部件、信号接收部件、可移动平台部件均与微处理器控制系统电连接。
所述可移动平台部件包括车头、换刀库、滑道、地基平整机构、一根以上的连接柱Ⅰ、车板;车头的后方安装车板,车板上安装换刀库、滑道,且滑道围绕换刀库设置,车板的底部安装地基平整机构,车板的两侧分别安装一根以上的连接柱Ⅰ,其中地基平整机构包括壳体Ⅰ、滚筒、两个连杆伸缩机构和供电系统,所述壳体Ⅰ为船型,壳体Ⅰ的内底上开有使滚筒穿过的矩形开口以及与开口两侧分别连通的两个条形槽,所述两个连杆伸缩机构的结构相同,均包括连杆Ⅲ、连杆Ⅳ、安装座、伸缩杆、螺钉、滑块Ⅲ、电机Ⅷ,所述两个连杆伸缩机构的安装座分别通过螺钉安装在壳体Ⅰ内底的两个条形槽的一端上,连杆Ⅳ的一端与安装座连接,电机Ⅷ安装在安装座上,且电机Ⅷ的输出轴与连杆Ⅳ的一端连接,连杆Ⅳ的另一端与连杆Ⅲ的一端连接,连杆Ⅲ的另一端与滚筒的一端连接,连杆Ⅲ内设有轨道,轨道上安装滑块Ⅲ,伸缩杆的一端与连杆Ⅲ内的滑块Ⅲ连接,伸缩杆的另一端与连杆Ⅳ连接,壳体Ⅰ内部后方安装供电系统,所述供电系统包括轴Ⅰ、电池组,轴Ⅰ的两端分别安装在壳体Ⅰ上,轴上安装电池组。其中,整个地基平整机构采用了多连杆机构,两边连杆通过各自固定座安装在底盘的壳体内,滚筒为中空筒,体现了轻量化的设计理念,并且根据月面实际情况,伸缩杆可以拥有一定强度的碾压力,当工作时,与连杆Ⅳ相连的电机Ⅷ工作提供动力,两边受到同样的力,连杆伸缩机构配合将滚筒推至月面,伸缩杆进行限位固定,整个滚筒随着车体进行运动,达到平整月面的目的。供电系统还包括备用电池组,正常工作时电池组供电,到达预定区域工作,当电池组电用完时启用备用电池组,机器人回到供电地点换上满电的电池后回到工作区域工作。
所述两个双曲柄悬架部件的结构相同,每个双曲柄悬架部件包括曲柄滑块机构Ⅰ、曲柄滑块机构Ⅱ、弹簧Ⅰ、导轨Ⅰ、导轨Ⅱ、固定座Ⅰ、固定座Ⅱ、固定座Ⅲ、螺栓、丝杆、丝杆电机,一个以上的支座、后端轮折叠杆;
所述导轨Ⅰ、导轨Ⅱ呈上下排列,且导轨Ⅱ的长度小于导轨Ⅰ的长度,导轨Ⅰ、导轨Ⅱ的一端分别穿过固定座Ⅰ的上部、下部并分别用螺栓将导轨Ⅰ、导轨Ⅱ的一端固定,导轨Ⅱ的另一端安装在固定座Ⅱ的下部内,导轨Ⅰ的另一端依次穿过固定座Ⅱ、固定座Ⅲ的上部,且用螺栓将导轨Ⅰ的另一端固定,丝杆的一端安装在固定座Ⅱ内,丝杆的另一端穿过固定座Ⅲ的下部并安装丝杆电机,固定座Ⅲ的底部与后端轮折叠杆的一端连接,所述导轨Ⅱ、丝杆上分别安装曲柄滑块机构Ⅰ、曲柄滑块机构Ⅱ,且曲柄滑块机构Ⅰ与曲柄滑块机构Ⅱ之间设有弹簧Ⅰ,所述曲柄滑块机构Ⅰ包括曲柄Ⅰ、连杆Ⅰ、滑块Ⅰ,曲柄Ⅰ的一端与固定座Ⅰ的底部连接,曲柄Ⅰ的另一端与连杆Ⅰ的一端连接,连杆Ⅰ的另一端与滑块Ⅰ连接,滑块Ⅰ与导轨Ⅱ采用直线轴承连接,所述曲柄滑块机构Ⅱ包括曲柄Ⅱ、连杆Ⅱ、滑块Ⅱ,曲柄Ⅱ的一端与固定座Ⅱ的底部连接,曲柄Ⅱ的另一端与连杆Ⅱ的一端连接,连杆Ⅱ的另一端与滑块Ⅱ连接,滑块Ⅱ与丝杆采用直线轴承连接,导轨Ⅰ上安装一个以上的支座,一个以上的支座与可移动平台部件的一根以上的连接柱Ⅰ连接,所述丝杆电机与地基平整机构的电池组电连接。其中,滑块Ⅰ与导轨Ⅱ采用直线轴承连接、滑块Ⅱ与丝杆采用直线轴承连接,可降低摩擦因数,增强自适应能力,加快装置响应速度。通过丝杆的传动,滑块Ⅱ在丝杆的带动下移动,由于弹簧Ⅰ的作用使滑块Ⅰ在导轨Ⅱ上移动,从而实现建造机器人可移动平台部件高度的调整和折叠。后端轮折叠杆与固定座Ⅲ相对转动,工作时,丝杆在丝杆电机作用下左旋,推动滑块Ⅱ向右移,使轮系部件的前轮和中间轮提升,到位后,后端轮折叠杆也折叠,从而实现双曲柄悬架部件的折叠。
所述六个轮系部件的结构相同,每个轮系部件包括直线驱动模块、转向驱动模块和轮毂,轮毂的外表面上设有金属网,轮毂的中心处安装直线驱动模块、转向驱动模块,所述转向驱动模块包括蜗轮、蜗杆、蜗轮蜗杆固定座、转向电机、角度传感器,蜗轮蜗杆固定座包括两块侧板、一块背板、一块顶板和固定杆Ⅰ,两块侧板分别与背板、顶板连接,固定杆Ⅰ的一端与背板连接,所述转向电机安装在蜗轮蜗杆固定座的顶板上且其输出轴穿过顶板与蜗杆的一端连接,蜗杆位于两侧板之间,所述蜗轮安装在角度传感器上,且蜗轮与蜗杆啮合,所述直线驱动模块位于转向驱动模块的一侧,所述直线驱动模块包括齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、车轮轴、转向架、减速器、电机Ⅰ、编译器,转向架呈“L”型,包括横板和垂直于横板的竖板,且竖板的内侧设有一端带圆环的固定杆Ⅱ,电机Ⅰ的输出轴与减速器的输入轴连接,减速器的输出轴穿过转向架的竖板板并与齿轮Ⅰ的中心连接,车轮轴的一端安装齿轮Ⅱ,且齿轮Ⅱ位于齿轮Ⅰ的下方并与齿轮Ⅰ啮合,角度传感器穿过固定杆Ⅱ一端的圆环,固定杆Ⅱ的另一端穿过转向架的竖板并通过联轴器与车轮轴的一端连接,车轮轴的另一端与轮毂的中心连接,六个轮系部件分别位于车体的两侧,且两侧的前面两个轮系部件的蜗轮蜗杆固定座的固定杆Ⅰ的另一端分别与两个双曲柄悬架部件的曲柄Ⅰ的另一端与连杆Ⅰ的一端连接处、曲柄Ⅱ的另一端与连杆Ⅱ的一端连接处连接,位于后端的轮系部件的蜗轮蜗杆固定座的固定杆Ⅰ的另一端与后端轮折叠杆的一端连接,所述电机Ⅰ与地基平整机构的电池组电连接。其中,机器人在行走过程中,要求轮系保持转向角,因此转向采用转向电机驱动蜗杆运动,蜗杆与蜗轮啮合,从而带动转向架和轮毂一起转动,由于步进电机存在丢失数据现象,而且月球建造机器人要求对轮系的转向角度进行精确智能化控制,因此,增加角度传感器对转向角度进行直接测量并纠正;直线驱动模块的电机Ⅰ通过减速器带动齿轮Ⅰ转动,齿轮Ⅰ与齿轮Ⅱ啮合,带动车轮轴转动,通过齿轮传动,将直线驱动模块和转向驱动模块的空间位置错开并使车轮轴与轮毂同轴起到均载和降低车体重心的双重作用。
所述搅拌部件包括软管接口、搅拌器盖、粘黏盒、电机Ⅱ、两个固定架、固定轴承座、搅拌器桶固定座、搅拌器桶固定环、粘黏盒固定环、搅拌器桶、搅拌轴、搅拌轴皮带轮、皮带Ⅰ、搅拌轴转动盘、电机固定挡板、电机轴皮带轮、粘黏盒弯管;
所述固定轴承座固定在可移动平台部件的车板上,所述两个固定架分别倾斜安装在固定轴承座的两侧,两个固定架的底部与固定轴承座连接,两个固定架的顶部分别安装搅拌器桶固定座,所述搅拌器桶固定环套装在搅拌器桶的外壁上,搅拌器桶通过搅拌器桶固定环与固定架连接,搅拌器桶的顶部设有搅拌器盖,搅拌器盖上设有软管接口,软管接口与软管Ⅰ的一端连通,软管Ⅰ的另一端与吸盘连通,吸盘放置在可移动平台部件的车板上,搅拌器桶固定环的上方设有粘黏盒固定环,所述粘黏盒通过粘黏盒固定环安装在搅拌器桶的一侧,粘黏盒弯管的一端向下弯折后与搅拌器桶连通,粘黏盒弯管的另一端与粘黏盒连通,粘黏盒内设有粘黏剂,所述搅拌轴安装在搅拌器桶的内部,搅拌轴的一端安装在固定轴承座上,搅拌轴的下部安装搅拌轴转动盘,搅拌轴转动盘的上方安装搅拌轴皮带轮,所述电机Ⅱ固定安装在固定轴承座的侧面,电机Ⅱ的输出轴上安装电机轴皮带轮,所述电机轴皮带轮通过皮带Ⅰ与搅拌轴皮带轮连接,搅拌轴的另一端上设有搅拌叶片。其中,搅拌部件的电机Ⅱ的动力经皮带Ⅰ将动力输送至搅拌轴处,搅拌轴将进入的建筑材料与特制粘黏剂进行充分混合,形成需要的建筑喷注材料,最终通过软管Ⅱ进入气泵增压,整个装置的反应容器流通动力是由连接的气泵提供所需的动力,整个过程为负压增压变化过程。
所述气泵转化部件包括气泵,所述气泵包括密封盒Ⅰ、壳体Ⅱ、气泵电机Ⅰ、气泵电机Ⅱ、气泵转轴Ⅰ、气泵转轴Ⅱ、风叶Ⅰ、风叶Ⅱ、气泵底座、排料管、气泵管、螺帽、密封盒Ⅱ、润油盒气泵固定架、
壳体Ⅱ的两端分别安装气泵固定架,气泵固定架将壳体Ⅱ固定在气泵底座上,气泵底座固定在可移动平台部件的车板上,壳体Ⅱ的一端安装密封盒Ⅰ、密封盒Ⅱ,密封盒Ⅱ位于密封盒Ⅰ的前方,密封盒Ⅱ的一端安装气泵电机Ⅰ,气泵电机Ⅱ安装在壳体Ⅱ的另一端,壳体Ⅱ内设有气泵转轴Ⅰ、气泵转轴Ⅱ,气泵转轴Ⅰ的一端伸出壳体Ⅱ的一端,气泵电机Ⅰ的输出轴依次穿过密封盒Ⅱ、密封盒Ⅰ、壳体Ⅱ的一端并通过联轴器与气泵转轴Ⅰ连接,润油盒安装在密封盒Ⅰ的侧面,且润油盒与密封盒Ⅰ的连接处设有开口,润滑油通过开口进去密封盒对气泵电机Ⅰ的输出轴进行润滑,气泵转轴Ⅰ的另一端在壳体Ⅱ内为自由端,气泵转轴Ⅱ的一端伸出壳体Ⅱ的另一端并通过联轴器与气泵电机Ⅱ的输出轴连接,气泵转轴Ⅱ的另一端在壳体Ⅱ内为自由端,气泵转轴Ⅰ、气泵转轴Ⅱ上分别设有风叶Ⅰ、风叶Ⅱ,所述风叶Ⅰ、风叶Ⅱ均包括一片以上的叶片,管Ⅰ、管Ⅱ、管Ⅲ、管Ⅳ的一端分别与壳体Ⅱ的顶部连通,管Ⅱ的另一端通过气泵管与管Ⅲ的另一端连通,且气泵管的两端与管Ⅱ、管Ⅲ的另一端连通处分别通过垫片、螺帽固定,管Ⅰ的另一端与软管Ⅱ的一端连通,软管Ⅱ的另一端与搅拌部件的搅拌器桶连通,管Ⅳ的另一端与连通管的一端连通。
所述喷注机械臂部件包括喷注机械臂底座、法兰Ⅰ、双电机、第一驱动臂、轴端盖、第二驱动臂、连接板Ⅰ、电机Ⅲ、喷注机械臂蜗杆、上端盖、垫片、第一驱动臂固定支座、主轴Ⅰ、双电机固定架、连接板Ⅱ、输料管、电机Ⅱ、电机安装板、主轴Ⅱ、喷头、喷注机械臂视觉传感器;
所述喷注机械臂底座、喷注机械臂视觉传感器安装在可移动平台部件的车板上并位于车板的后端,喷注机械臂底座顶部设有法兰Ⅰ,喷注机械臂底座内设有上端盖、转动轴、喷注机械臂蜗轮、下端盖、喷注机械臂蜗杆、电机Ⅲ、蜗杆端盖;所述上端盖通过垫片与法兰Ⅰ连接,转动轴的顶端与上端盖连接,转动轴的下部设有下端盖,下端盖与喷注机械臂底座内壁连接,转动轴上安装蜗轮,蜗杆的一端与蜗杆端盖连接,电机Ⅲ通过安装板安装在喷注机械臂底座的外壳上,且电机Ⅲ的输出轴穿过喷注机械臂底座的外壳伸入喷注机械臂底座内并与喷注机械臂蜗杆的另一端连接,喷注机械臂喷注机械臂蜗杆与喷注机械臂蜗轮啮合,第一驱动臂固定支座的底部与法兰Ⅰ连接,第一驱动臂固定支座包括一个圆形底板以及安装在圆形底板上的安装架,双电机的两个电机分别通过双电机固定架安装在第一驱动臂固定支座的安装架上,双电机的两个电机的输出轴分别穿过安装架的侧板并通过联轴器分别与主轴的一端连接,第一驱动臂的底部安装在主轴Ⅰ上,第一驱动臂的顶部设有设有电机Ⅳ,电机Ⅳ通过电机安装板安装在第一驱动臂的顶部一侧,且电机Ⅳ的输出轴穿过电机安装板伸入第一驱动臂的顶部壳体内并通过联轴器与主轴Ⅱ连接,主轴Ⅱ的另一端通过轴端盖与第一驱动臂的顶部壳体连接,第二驱动臂的一端安装在主轴Ⅱ上,第二驱动臂的另一端设有两个圆形连接板Ⅱ,喷头电机安装在其中一个圆形连接板Ⅱ的外表面上,喷头电机的输出轴穿过圆形连接板Ⅱ与转动轴连接,转动轴安装在两个圆形连接板Ⅱ之间,喷头的一端设有两块连接板Ⅰ,两块连接板Ⅰ通过轴与第二驱动臂另一端的两个圆形连接板Ⅱ连接,并用螺栓固定,输料管的一端与连通管的底部连通,且输料管的另一端依次穿过第一驱动臂、第二驱动臂的内部后与喷头连通。其中,电机Ⅲ驱动喷注机械臂蜗杆运动,喷注机械臂蜗杆带动喷注机械臂蜗轮转动,喷注机械臂蜗轮带动转动轴转动,转动轴带动第一驱动臂固定支座转动,双电机联接主轴Ⅰ,主轴Ⅰ与第一驱动臂使用销联接,双电机带动主轴Ⅰ转动实现第一驱动臂的转动,第二驱动臂由电机Ⅳ带动旋转,喷头电机驱动转动轴旋转以实现喷头的旋转,喷注机械臂部件满足机械手实现装箱所需的自由度需求,总体设计,由于本身负载重,行程距离较远,故尺寸比抓取机械手大,且提高了喷头的负荷承载能力;喷注过程中,喷注机械臂视觉传感器对基地气模位置进行判断,微处理控制系统做出反馈,气泵通过增压操作,将搅拌装置内的建筑材料压至喷注机械臂的内部管道,最终喷注机械臂的喷头对气模进行喷注,实现对月球基地的搭建功能。
所述吸取机械臂部件包括底座滑块、底座、电机Ⅴ、齿轮Ⅴ、大驱动臂、转动关节、小驱动臂、驱动手腕、连接柱Ⅱ、驱动转盘、壳体Ⅲ、驱动电机Ⅰ、气压缸、连杆固定支座、电机固定板Ⅰ、齿轮Ⅵ、锥齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ、吸取机械臂视觉传感器;
所述底座、吸取机械臂视觉传感器安装在底座滑块上,所述底座滑块安装在可移动平台部件的滑道上,底座滑块在可移动平台部件的滑道上运动,底座内设有传动轴Ⅰ、传动齿轮Ⅰ、传动齿轮Ⅱ、传动齿轮Ⅲ、传动齿轮Ⅳ、传动轴Ⅱ,传动轴Ⅰ、传动轴Ⅱ的顶部分别通过轴承安装在电机固定板Ⅰ、驱动转盘的下表面上,传动轴Ⅰ上安装传动齿轮Ⅱ、传动齿轮Ⅲ,传动齿轮Ⅱ位于传动齿轮Ⅲ的上方,传动轴Ⅱ上安装传动齿轮Ⅳ,其中传动齿轮Ⅲ与传动齿轮Ⅳ啮合,电机固定板Ⅰ安装在底座顶部,驱动转盘放置在底座上,电机固定板Ⅰ上安装电机Ⅴ,电机Ⅴ的输出轴穿过电机固定板Ⅰ伸入底座内,电机Ⅴ的输出轴上安装传动齿轮Ⅰ,传动齿轮Ⅰ与传动齿轮Ⅱ啮合,驱动转盘上安装壳体Ⅲ,壳体Ⅲ内设有电机Ⅵ、传动轴Ⅲ通过端盖与壳体Ⅲ连接,传动轴Ⅲ伸出壳体Ⅲ的一侧面并在伸出部分的轴上安装传动齿轮Ⅵ,电机Ⅵ安装在驱动转盘上,且电机Ⅵ位于壳体Ⅲ内,电机Ⅵ的输出轴穿过壳体Ⅲ并安装传动齿轮Ⅴ,传动齿轮Ⅴ与传动齿轮Ⅵ啮合,传动齿轮Ⅵ与传动齿轮Ⅴ通过齿轮带连接,大驱动臂的底部安装在传动轴Ⅲ上,大驱动臂的顶部通过转动关节与小驱动臂的一端连接,转动关节包括关节壳体、转轴、法兰Ⅱ、关节电机,关节壳体安装关节电机,转轴的一端穿过关节壳体伸入关节壳体内部并与关节电机的输出轴连接,转轴通过法兰Ⅱ与关节壳体的外壳连接,驱动手腕包括底板和与底板垂直的两圆形侧板、中部壳体、传动轴Ⅲ,驱动电机Ⅰ、驱动手腕底板的底部设有支撑柱,驱动电机Ⅰ安装在中部壳体的一侧,驱动电机Ⅰ的输出轴穿过中部壳体的一侧伸入中部壳体内并安装锥齿轮Ⅰ,传动轴Ⅲ的两端分别伸出中部壳体的两侧并分别通过轴承与两圆形侧板连接,传动轴Ⅲ上安装锥齿轮Ⅱ,锥齿轮Ⅰ与锥齿轮Ⅱ啮合,小驱动臂的另一端与驱动手腕的中部壳体连接,驱动手腕与机械手抓取机构连接,机械手抓取机构包括4根连接柱Ⅱ、气压缸、连杆固定支座、一根以上的连接柱Ⅲ、一组以上的连杆机构,所述4根连接柱Ⅱ的顶部分别与驱动手腕底板的下表面连接,4根连接柱Ⅱ的底部分别连接在圆形板上,圆形板的中间设有圆孔,所述气压缸的通过电机固定板与4根连接柱Ⅱ连接,气压缸的液压杆与连杆固定支座的中部连接,圆形板的底部设有一根以上的连接柱Ⅲ,连杆固定支座上安装一组以上的连杆机构,一组以上的连杆机构的结构相同,每组连杆机构包括两根直线型连杆、L型连杆、U型连接杆、仿生机械掌,其中两根直线型连杆呈上下排列,两根直线型连杆的一端共同铰接在连杆固定支座上,两根直线型连杆的另一端分别与L型连杆的顶部铰接,L型连杆的底部与仿生机械掌连接,U型连接杆的一端与位于上方的直线型连杆连接,U型连接杆的另一端与圆形板的底部连接柱Ⅲ连接。其中,电机Ⅴ驱动传动齿轮Ⅰ转动,传动齿轮Ⅰ与传动齿轮Ⅱ啮合带动传动齿轮Ⅱ转动,传动齿轮Ⅱ带动传动轴Ⅰ转动,传动轴Ⅰ带动传动齿轮Ⅲ转动,传动齿轮Ⅲ与传动齿轮Ⅳ啮合从而带动传动轴Ⅱ转动,传动轴Ⅱ带动驱动转盘转动,驱动转盘上安装的大驱动臂在电机Ⅵ的带动下绕传动轴Ⅲ转动,大驱动臂与小驱动臂连接处有转动关节,内部装有关节电机控制的转动机构,小驱动臂一端安装在转动关节上,使小驱动臂可以绕关节连接轴处完成转动;驱动手腕安装在小驱动臂另一端,驱动电机Ⅰ控制锥形齿轮组完成动力转向,从而控制驱动手腕可以绕连接轴完成转动;驱动手腕上安装有气压连杆型抓取机构,气压缸控制抓取连杆机构完成柔和的抓取动作;上述的配合工作,可以实现吸取机械臂在工作范围内到达任意位置,抓取吸盘并将其准确放置月表,从而实现吸取月球灰的功能,吸取机械臂可根据不同的运动方位,在滑道上运动,实现多方位多角度的运动,避免了单一方向运动带来的局限性;整个工作流程通过视觉传感技术判断吸盘位置,微处理控制系统对吸取机械臂部件发出信号,机械臂在滑轨上滑至最佳位置,吸取机械臂机械爪抓取与搅拌器连接的吸盘并将其放置月球土壤表面,达到吸取月球灰的目的。
所述信号接收部件包括两个接收部件底座、轴支座、电机固定板Ⅱ、电机固定架、电机Ⅶ、接收锅面、摇杆、两根底座连杆、皮带Ⅱ、皮带轮、主轴Ⅲ、三角连杆、锅面电机、轴支座固定架;
所述两个接收部件底座安装在可移动平台部件包括车头的后端顶部,所述两个底座通过两根底座连杆连接,两根底座连杆分别将两个接收部件底座的两端连接,并用螺栓分别将两根底座连杆的两端与两个接收部件底座的两端固定,所述两个电机固定板Ⅱ分别安装在两个接收部件底座的外表面上,两个电机固定板Ⅱ上分别安装电机固定架,两个电机Ⅶ分别安装在电机固定架上,且两个电机Ⅶ的输出轴分别穿过电机固定架,两个接收部件底座的上表面上分别安装3对轴支座,两个接收部件底座上的中间的一对轴支座与电机固定架的位置相对应,位于中间的一对轴支座以及其一侧的另一对轴支座上分别安装皮带轮,两个皮带轮通过主轴Ⅲ与轴支座连接,且两个皮带轮通过皮带Ⅱ连接,中间的皮带轮的主轴Ⅲ的一端伸出轴支座并通过联轴器与电机Ⅶ的输出轴连接,两个接收部件底座上位于中间的一对轴支座的另一侧的一对轴支座通过主轴Ⅲ连接,所述接收锅面位于两个接收部件底座之间,接收锅面的两端分别与三角连杆的顶角连接,锅面电机安装在三角连杆的顶角处,且锅面电机的输出轴穿过三角连杆的顶角与接收锅面的一端连接,两个三角连杆的一个底角分别与两个接收部件底座的内侧面连接,两个三角连杆的另一个底角分别与摇杆的一端连接,两根摇杆的另一端分别与中间的轴支座的另一侧的一对轴支座的主轴Ⅲ连接。其中,整个接收器部件安装在头部上方,通过皮带Ⅱ的传动,实现整个装置的水平方向运动,多连杆机构提供装置运动旋转副,实现多方位多角度的信号接收工作。
所述微处理器控制系统安装在可移动平台部件的车头顶部,两个双曲柄悬架部件的丝杆电机、六个轮系部件的电机Ⅰ、转向电机、角度传感器、编译器、气泵转化部件的气泵电机Ⅰ、气泵电机Ⅱ、喷注机械臂部件的双电机、电机Ⅲ、电机Ⅳ、喷头电机、喷注机械臂视觉传感器、搅拌部件的电机Ⅱ、吸取机械臂部件的吸取机械臂视觉传感器、电机Ⅴ、电机Ⅵ、驱动电机Ⅰ、气压缸、关节电机、信号接收部件的电机Ⅶ、锅面电机、可移动平台部件的电机Ⅷ均通过导线与微处理器控制系统连接,且各电机、传感器还分别通过导线与可移动平台部件的电池组连接。
本发明的工作原理如下:
信号接收部件安装在车头上方,微处理控制系统通过控制信号接收部件的锅面电机、两个电机Ⅶ的工作,再通过皮带Ⅱ的传动以及多连杆机构提供装置运动旋转副,实现接收锅面多方位多角度的接收信号,机器人利用两个双曲柄悬架部件、六个轮系部件和可移动平台部件实现在月球凹凸不平土质松软的地表上奔跑,采用的双曲柄悬架部件由两个曲柄滑块机构、弹簧Ⅰ等组成,两个曲柄滑块机构的滑块之间有弹簧阻尼,并用螺栓预紧连接,可以在导轨Ⅱ上滑动,通过滑块组合在导轨Ⅱ的滑动,车板一侧的3个轮毂之间的相对高度可以发生变化以适应地形,因引入了两套曲柄滑块机构,当月球车在不平路面上行驶时,通过滑块在导轨Ⅱ上滑动,可自适应调整重力在各个车轮上的分力,使车轮随地形上下起伏,随时变换位置,通过微处理控制系统的图像信息处理系统,选取合适的区域作为建造月球基地的地基,建造装置开始工作,微处理器控制系统控制地基平整机构的两个电机Ⅷ工作,两个电机Ⅷ带动连杆Ⅳ运动,两边受到同样的力,连杆伸缩机构配合将滚筒推至月面,伸缩杆进行限位固定,整个滚筒随着车体进行运动选定区域后,对选定的地基区域进行平整,以达到功能;在平整地基后,机器人拿取并放置月球基地气模,此处气模尚未充气,气模由航天器带上月球,然后膨胀,机器人对膨胀的模型进行铸造,完成搭建;而后,机器人就近取材,吸取机械臂部件6通过其吸取机械臂视觉传感器判断吸盘的位置,微处理器控制系统对吸取机械臂部件的电机Ⅴ发出信号,电机Ⅴ带动机械臂在滑道上滑至最佳位置,吸取机械臂的机械爪抓取与搅拌器部件连接的吸并将其放置月球土壤表面,吸取月球灰,利用吸盘吸取月球尘土进入搅拌器捅与粘黏剂进行充分混合,形成建筑原材料,该过程由密封载有气体的气泵提供动力;搅拌部件的电机Ⅱ的动力经皮带Ⅰ将动力输送至搅拌轴处,搅拌轴将进入的建筑材料与特制粘黏剂进行充分混合,形成需要的建筑喷注材料,最终通过软管Ⅱ进入气泵增压,整个装置的反应容器流通动力是由连接的气泵提供所需的动力,整个过程为负压增压变化过程;气泵的出料口经连通管、输料管连至喷注机械臂;基地的气模开始充气,喷注机械臂部件的喷注机械臂视觉传感器对基地气模位置进行判断,微处理器控制系统做出反馈,气泵通过增压操作,将搅拌部件内的建筑材料压至喷注机械臂的输料管,最终喷注机械臂的喷头对气模进行喷注,实现对月球基地的搭建功能。
针对建筑过程中存在的视觉定位偏差、喷注误差等不良因素,安装在可移动平台上的吸取机械臂根据工作需求,包括多个机械手机构,有焊接的机械手、拧螺丝的机械手等,通过移动换取不同的机械手,对不规则的位置进行修复,机器人可以完整快速地实现月球营地的建造。
本发明的有益效果是:
(1)本发明可折叠自主避障式行走转向装置,行走越障能力较强;
(2)本发明可变式机械臂工作平台,多机械臂协作,工作效率较高;
(3)本发明可喷注式建筑方法,一改传统堆积式建筑模式,结合工程冶金方法,采用“充气铸模”喷注的特殊方法;
(4)本发明将现代先进的图像处理技术与智能控制系统融合,实现更好的人机交互;
(5)本发明特定接收器实时传输信息,更加高效地完成服务工作。
附图说明
图1 是本发明的整体结构示意图;
图2 是本发明外观结构示意图;
图3 是本发明可移动平台部件的结构示意图;
图4是本发明地基平整机构的结构示意图;
图5是本发明地基平整机构的连杆伸缩机构的结构示意图;
图6是本发明双曲柄悬架部件的结构示意图;
图7是本发明双曲柄悬架部件和轮系部件的连接结构示意图;
图8是本发明轮系部件的结构示意图;
图9是本发明转向驱动模块的结构示意图;
图10是本发明直线驱动模块的结构示意图;
图11是本发明搅拌部件的整体结构示意图;
图12是本发明搅拌器外观结构示意图;
图13是本发明搅拌器内部结构示意图;
图14是本发明搅拌器与气泵转化部件的连接结构示意图;
图15是本发明气泵转化部件的结构示意图;
图16是本发明气泵转化部件的内部结构示意图;
图17是本发明气泵转化部件的外部结构示意图;
图18是本发明喷注机械臂部件的结构示意图;
图19是本发明喷注机械臂部件底座内部的结构示意图;
图20是本发明喷注机械臂的结构示意图;
图21是本发明喷注机械臂部件的驱动臂的结构示意图;
图22是本发明第一驱动臂固定支座的零件图;
图23是本发明吸取机械臂部件的结构示意图;
图24是本发明吸取机械臂部件的传动齿轮的传动示意图;
图25是本发明吸取机械臂部件驱动转盘部分的结构示意图;
图26是本发明电机Ⅵ与传动轴Ⅲ的安装结构示意图;
图27是本发明转动关节的内部结构示意图;
图28是本发明驱动转盘的零件图;
图29是本发明驱动手腕的零件图;
图30是本发明吸取机械臂部件的机械臂的连接结构示意图;
图31是本发明驱动手腕与连杆机构的连接结构示意图;
图32是本发明吸取机械臂部件的连杆机构的结构示意图;
图33是本发明信号接收部件的结构示意图;
图34是本发明信号接收部件的整体结构示意图;
图35是本发明信号接收部件的接收部件底座的结构示意图;
图中各标号:1-双曲柄悬架部件、1-1-曲柄Ⅰ、1-2-连杆Ⅰ、1-3-滑块Ⅰ、1-4-曲柄Ⅱ、1-5-连杆Ⅱ、1-6-滑块Ⅱ、1-7-后端轮折叠杆、1-8-固定座Ⅲ、1-9-支座、1-10-丝杆、1-11-固定座Ⅱ、1-12-导轨Ⅰ、1-13-导轨Ⅱ、1-14-固定座Ⅰ、1-15-螺栓、1-16-弹簧Ⅰ、1-17-丝杆电机、2-轮系部件、2-1-齿轮Ⅰ、2-2-齿轮Ⅱ、2-3-车轮轴、2-4-转向架、2-5-减速器、2-7-电机Ⅰ、2-8-蜗轮、2-9-蜗杆、2-10-蜗轮蜗杆固定座、2-11-转向电机、2-12-角度传感器、2-13-轮毂、2-14-金属网、2-15-固定杆Ⅰ、2-16-固定杆Ⅱ、2-17-编译器、3-气泵转化部件、3-1-气泵电机Ⅰ、3-2-密封盒Ⅰ、3-3-壳体Ⅱ、3-4-气泵底座、3-5-排料管、3-6-气泵管、3-7-螺帽、3-8-密封盒Ⅱ、3-9-润油盒、3-10-气泵固定架、3-11-气泵电机Ⅱ、3-12-气泵转轴Ⅰ、3-13-气泵转轴Ⅱ、3-14-风叶Ⅰ、3-15-风叶Ⅱ、3-16-管Ⅰ、3-17-管Ⅱ、3-18-管Ⅲ、3-19-管Ⅳ、3-20-软管Ⅱ、3-21-连通管、4-喷注机械臂部件、4-1-喷注机械臂底座、4-2-法兰Ⅰ、4-3-双电机、4-4-第一驱动臂、4-5-轴端盖、4-6-第二驱动臂、4-7-连接板Ⅰ、4-8-电机Ⅲ、4-9-喷注机械臂蜗杆、4-10-上端盖、4-11-垫片、4-12-第一驱动臂固定支座、4-13-主轴Ⅰ、4-14-双电机固定架、4-15-喷注机械臂蜗轮、4-16-下端盖、4-17-转动轴、4-18-连接板Ⅱ、4-19-输料管、4-20-电机Ⅳ、4-21-电机安装板、4-22-主轴Ⅱ、4-23-喷头、4-24-转动轴、5-搅拌部件、5-1-软管接口、5-2-搅拌器盖、5-3-粘黏盒、5-4-电机Ⅱ、5-5-固定架、5-6-固定轴承座、5-7-搅拌器桶固定座、5-8-搅拌器桶固定环、5-9-粘黏盒固定环、5-10-搅拌器桶、5-11-搅拌轴、5-12-搅拌轴皮带轮、5-13-皮带Ⅰ、5-14-搅拌轴转动盘、5-15-电机固定挡板、5-16-电机轴皮带轮、5-17-粘黏盒弯管、5-18-软管Ⅰ、5-19-吸盘、吸取机械臂部件-6、6-1-底座滑块、6-2-底座、6-3-电机Ⅴ、6-4-传动齿轮Ⅴ、6-5-大驱动臂、6-6-转动关节、6-7-小驱动臂、6-8-驱动手腕、6-9-连接柱、6-10-传动齿轮Ⅰ、6-11-传动齿轮Ⅲ、6-12-传动齿轮Ⅳ、6-13-驱动转盘、6-14-传动轴Ⅲ、6-15-壳体Ⅲ、6-16-电机Ⅵ、6-17-驱动电机Ⅰ、6-18-法兰Ⅱ、6-19-转轴、6-20-仿生机械掌、6-21- L型连杆、6-22-直线型连杆、6-23- U型连接杆、6-24-气压缸、6-25-连杆固定支座、6-26-传动轴Ⅰ、6-27-传动齿轮Ⅱ、6-28-传动轴Ⅱ、6-29-电机固定板Ⅰ、6-30-传动齿轮Ⅵ、6-31-传动轴Ⅲ、6-32-锥齿轮Ⅰ、6-33-锥齿轮Ⅱ、6-34-连接柱Ⅲ、6-35-关节电机、7-信号接收部件、7-1-接收部件底座、7-2-轴支座、7-3-电机固定板Ⅱ、7-4-电机固定架、7-5-电机Ⅶ、7-6-接收锅面、7-7-摇杆、7-8-底座连杆、7-9-皮带Ⅱ、7-10-皮带轮、7-11-主轴Ⅲ、7-12-三角连杆、7-13-锅面电机、7-14-轴支座固定架、8-可移动平台部件、8-1-车头、8-2-换刀库、8-3-滑道、8-5-地基平整机构、8-5-1-滚筒、8-5-2-连杆Ⅲ、8-5-3-连杆Ⅳ、8-5-4-安装座、8-5-5-伸缩杆、8-5-6-螺钉、8-5-7-轴Ⅰ、8-5-8-电池组、8-5-9-滑块Ⅲ、8-5-10-壳体Ⅰ、8-6-连接柱Ⅰ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,对本发明作进一步说明。
实施例1:如图1~35所示,本月球基地建造机器人,包括两个双曲柄悬架部件1、六个轮系部件2、气泵转化部件3、喷注机械臂部件4、搅拌部件5、吸取机械臂部件6、信号接收部件7、可移动平台部件8、微处理器控制系统;
所述两个双曲柄悬架部件1安装在可移动平台部件8的两侧,所述六个轮系部件2分别安装在可移动平台部件8的底部两侧,所述气泵转化部件3、喷注机械臂部件4、搅拌部件5、吸取机械臂部件6、信号接收部件7分别安装在可移动平台部件8上,且两个双曲柄悬架部件1、六个轮系部件2、气泵转化部件3、喷注机械臂部件4、搅拌部件5、吸取机械臂部件6、信号接收部件7、可移动平台部件8均与微处理器控制系统电连接。
所述可移动平台部件8包括车头8-1、换刀库8-2、滑道8-3、地基平整机构8-5、8根连接柱Ⅰ8-6、车板8-7;车头8-1的后方安装车板8-7,车板8-7上安装换刀库8-2、滑道8-3,且滑道8-3围绕换刀库8-2设置,车板8-7的底部安装地基平整机构8-5,车板8-7的两侧分别安装4根连接柱Ⅰ8-6,其中地基平整机构8-5包括壳体Ⅰ8-5-10、滚筒8-5-1、两个连杆伸缩机构和供电系统,所述壳体Ⅰ8-5-10为船型,壳体Ⅰ8-5-10的内底上开有使滚筒8-5-1穿过的矩形开口以及与开口两侧分别连通的两个条形槽,所述两个连杆伸缩机构的结构相同,均包括连杆Ⅲ8-5-2、连杆Ⅳ8-5-3、安装座8-5-4、伸缩杆8-5-5、螺钉8-5-6、滑块Ⅲ8-5-9、电机Ⅷ,所述两个连杆伸缩机构的安装座8-5-4分别通过螺钉8-5-6安装在壳体Ⅰ8-5-10内底的两个条形槽的一端上,连杆Ⅳ8-5-3的一端与安装座8-5-4连接,电机Ⅷ安装在安装座8-5-4上,且电机Ⅷ的输出轴与连杆Ⅳ8-5-3的一端连接,连杆Ⅳ8-5-3的另一端与连杆Ⅲ8-5-2的一端连接,连杆Ⅲ8-5-2的另一端与滚筒8-5-1的一端连接,连杆Ⅲ8-5-2内设有轨道,轨道上安装滑块Ⅲ8-5-9,伸缩杆8-5-5的一端与连杆Ⅲ8-5-2内的滑块Ⅲ8-5-9连接,伸缩杆8-5-5的另一端与连杆Ⅳ8-5-3连接,壳体Ⅰ8-5-10内部后方安装供电系统,所述供电系统包括轴Ⅰ8-5-7、电池组8-5-8,轴Ⅰ8-5-7的两端分别安装在壳体Ⅰ8-5-10上,轴8-5-7上安装电池组8-5-8。
所述两个双曲柄悬架部件1的结构相同,每个双曲柄悬架部件1包括曲柄滑块机构Ⅰ、曲柄滑块机构Ⅱ、弹簧Ⅰ1-16、导轨Ⅰ1-12、导轨Ⅱ1-13、固定座Ⅰ1-14、固定座Ⅱ1-11、固定座Ⅲ1-8、螺栓1-15、丝杆1-10、丝杆电机1-17,8个支座1-9、后端轮折叠杆1-7;
所述导轨Ⅰ1-12、导轨Ⅱ1-13呈上下排列,且导轨Ⅱ1-13的长度小于导轨Ⅰ1-12的长度,导轨Ⅰ1-12、导轨Ⅱ1-13的一端分别穿过固定座Ⅰ1-14的上部、下部并分别用螺栓1-15将导轨Ⅰ1-12、导轨Ⅱ1-13的一端固定,导轨Ⅱ1-13的另一端安装在固定座Ⅱ1-11的下部内,导轨Ⅰ1-12的另一端依次穿过固定座Ⅱ1-11、固定座Ⅲ1-8的上部,且用螺栓1-15将导轨Ⅰ1-12的另一端固定,丝杆1-10的一端安装在固定座Ⅱ1-11内,丝杆1-10的另一端穿过固定座Ⅲ1-8的下部并安装丝杆电机1-17,固定座Ⅲ1-8的底部与后端轮折叠杆1-7的一端连接,所述导轨Ⅱ1-13、丝杆1-10上分别安装曲柄滑块机构Ⅰ、曲柄滑块机构Ⅱ,且曲柄滑块机构Ⅰ与曲柄滑块机构Ⅱ之间设有弹簧Ⅰ1-16,所述曲柄滑块机构Ⅰ包括曲柄Ⅰ1-1、连杆Ⅰ1-2、滑块Ⅰ1-3,曲柄Ⅰ1-1的一端与固定座Ⅰ1-14的底部连接,曲柄Ⅰ1-1的另一端与连杆Ⅰ1-2的一端连接,连杆Ⅰ1-2的另一端与滑块Ⅰ1-3连接,滑块Ⅰ1-3与导轨Ⅱ1-13采用直线轴承连接,所述曲柄滑块机构Ⅱ包括曲柄Ⅱ1-4、连杆Ⅱ1-5、滑块Ⅱ1-6,曲柄Ⅱ1-4的一端与固定座Ⅱ1-11的底部连接,曲柄Ⅱ1-4的另一端与连杆Ⅱ1-5的一端连接,连杆Ⅱ1-5的另一端与滑块Ⅱ1-6连接,滑块Ⅱ1-6与丝杆1-10采用直线轴承连接,导轨Ⅰ1-12上安装8个支座1-9,8个支座1-9与可移动平台部件8的8根连接柱Ⅰ8-6连接,所述丝杆电机1-17与地基平整机构8-5的电池组8-5-8电连接。
所述六个轮系部件2的结构相同,每个轮系部件2包括直线驱动模块、转向驱动模块和轮毂2-13,轮毂2-13的外表面上设有金属网2-14,轮毂2-13的中心处安装直线驱动模块、转向驱动模块,所述转向驱动模块包括蜗轮2-8、蜗杆2-9、蜗轮蜗杆固定座2-10、转向电机2-11、角度传感器2-12,蜗轮蜗杆固定座2-10包括两块侧板、一块背板、一块顶板和固定杆Ⅰ2-15,两块侧板分别与背板、顶板连接,固定杆Ⅰ2-15的一端与背板连接,所述转向电机2-11安装在蜗轮蜗杆固定座的顶板上且其输出轴穿过顶板与蜗杆2-9的一端连接,蜗杆2-9位于两侧板之间,所述蜗轮2-8安装在角度传感器2-12上,且蜗轮2-8与蜗杆2-9啮合,所述直线驱动模块位于转向驱动模块的一侧,所述直线驱动模块包括齿轮Ⅰ2-1、齿轮Ⅱ2-2、车轮轴2-3、转向架2-4、减速器2-5、电机Ⅰ2-7、编译器2-8,转向架2-4呈“L”型,包括横板和垂直于横板的竖板,且竖板的内侧设有一端带圆环的固定杆Ⅱ2-16,电机Ⅰ2-7的输出轴与减速器2-5的输入轴连接,减速器2-5的输出轴穿过转向架2-4的竖板板并与齿轮Ⅰ2-1的中心连接,车轮轴2-3的一端安装齿轮Ⅱ2-2,且齿轮Ⅱ2-2位于齿轮Ⅰ2-1的下方并与齿轮Ⅰ2-1啮合,角度传感器2-12穿过固定杆Ⅱ2-16一端的圆环,固定杆Ⅱ2-16的另一端穿过转向架2-4的竖板并通过联轴器与车轮轴2-3的一端连接,车轮轴2-3的另一端与轮毂2-13的中心连接,六个轮系部件2分别位于车体8的两侧,且两侧的前面两个轮系部件2的蜗轮蜗杆固定座2-10的固定杆Ⅰ2-15的另一端分别与两个双曲柄悬架部件1的曲柄Ⅰ1-1的另一端与连杆Ⅰ1-2的一端连接处、曲柄Ⅱ1-4的另一端与连杆Ⅱ1-5的一端连接处连接,位于后端的轮系部件2的蜗轮蜗杆固定座的固定杆Ⅰ2-15的另一端与后端轮折叠杆1-7的一端连接,所述电机Ⅰ2-7与地基平整机构8-5的电池组8-5-8电连接。
所述搅拌部件5包括软管接口5-1、搅拌器盖5-2、粘黏盒5-3、电机Ⅱ5-4、两个固定架5-5、固定轴承座5-6、搅拌器桶固定座5-7、搅拌器桶固定环5-8、粘黏盒固定环5-9、搅拌器桶5-10、搅拌轴5-11、搅拌轴皮带轮5-12、皮带Ⅰ5-13、搅拌轴转动盘5-14、电机固定挡板5-15、电机轴皮带轮5-16、粘黏盒弯管5-17;
所述固定轴承座5-6固定在可移动平台部件8的车板8-7上,所述两个固定架5-5分别倾斜安装在固定轴承座5-6的两侧,两个固定架5-5的底部与固定轴承座5-6连接,两个固定架5-5的顶部分别安装搅拌器桶固定座5-7,所述搅拌器桶固定环5-8套装在搅拌器桶5-10的外壁上,搅拌器桶5-10通过搅拌器桶固定环5-8与固定架5-5连接,搅拌器桶5-10的顶部设有搅拌器盖5-2,搅拌器盖5-2上设有软管接口5-1,软管接口5-1与软管Ⅰ5-18的一端连通,软管Ⅰ5-18的另一端与吸盘5-19连通,吸盘5-19放置在可移动平台部件8的车板8-7上,搅拌器桶固定环5-8的上方设有粘黏盒固定环5-9,所述粘黏盒5-3通过粘黏盒固定环5-9安装在搅拌器桶5-10的一侧,粘黏盒弯管5-17的一端向下弯折后与搅拌器桶5-10连通,粘黏盒弯管5-17的另一端与粘黏盒5-3连通,粘黏盒5-3内设有粘黏剂,所述搅拌轴5-11安装在搅拌器桶5-10的内部,搅拌轴5-11的一端安装在固定轴承座5-6上,搅拌轴5-11的下部安装搅拌轴转动盘5-14,搅拌轴转动盘5-14的上方安装搅拌轴皮带轮5-12,所述电机Ⅱ5-4固定安装在固定轴承座5-6的侧面,电机Ⅱ5-4的输出轴上安装电机轴皮带轮5-16,所述电机轴皮带轮5-16通过皮带Ⅰ5-13与搅拌轴皮带轮5-12连接,搅拌轴5-11的另一端上设有搅拌叶片。
所述气泵转化部件3包括气泵,所述气泵包括密封盒Ⅰ3-2、壳体Ⅱ3-3、气泵电机Ⅰ3-1、气泵电机Ⅱ3-11、气泵转轴Ⅰ3-12、气泵转轴Ⅱ3-13、风叶Ⅰ3-14、风叶Ⅱ3-15、气泵底座3-4、排料管3-5、气泵管3-6、螺帽3-7、密封盒Ⅱ3-8、润油盒3-9、气泵固定架3-10、
壳体Ⅱ3-3的两端分别安装气泵固定架3-10,气泵固定架3-10将壳体Ⅱ3-3固定在气泵底座3-4上,气泵底座3-4固定在可移动平台部件8的车板8-7上,壳体Ⅱ3-3的一端安装密封盒Ⅰ3-2、密封盒Ⅱ3-8,密封盒Ⅱ3-8位于密封盒Ⅰ3-2的前方,密封盒Ⅱ3-8的一端安装气泵电机Ⅰ3-1,气泵电机Ⅱ3-11安装在壳体Ⅱ3-3的另一端,壳体Ⅱ3-3内设有气泵转轴Ⅰ3-12、气泵转轴Ⅱ3-13,气泵转轴Ⅰ3-12的一端伸出壳体Ⅱ3-3的一端,气泵电机Ⅰ3-1的输出轴依次穿过密封盒Ⅱ3-8、密封盒Ⅰ3-2、壳体Ⅱ3-3的一端并通过联轴器与气泵转轴Ⅰ3-12连接,润油盒3-9安装在密封盒Ⅰ3-2的侧面,且润油盒3-9与密封盒Ⅰ3-2的连接处设有开口,润滑油通过开口进去密封盒对气泵电机Ⅰ3-1的输出轴进行润滑,气泵转轴Ⅰ3-12的另一端在壳体Ⅱ3-3内为自由端,气泵转轴Ⅱ3-13的一端伸出壳体Ⅱ3-3的另一端并通过联轴器与气泵电机Ⅱ3-11的输出轴连接,气泵转轴Ⅱ3-13的另一端在壳体Ⅱ3-3内为自由端,气泵转轴Ⅰ3-12、气泵转轴Ⅱ3-13上分别设有风叶Ⅰ3-14、风叶Ⅱ3-15,所述风叶Ⅰ3-14、风叶Ⅱ3-15均包括一片以上的叶片,管Ⅰ3-16、管Ⅱ3-17、管Ⅲ3-18、管Ⅳ3-19的一端分别与壳体Ⅱ3-3的顶部连通,管Ⅱ3-17的另一端通过气泵管3-6与管Ⅲ3-18的另一端连通,且气泵管3-6的两端与管Ⅱ3-17、管Ⅲ3-18的另一端连通处分别通过垫片、螺帽3-7固定,管Ⅰ3-16的另一端与软管Ⅱ3-20的一端连通,软管Ⅱ3-20的另一端与搅拌部件5的搅拌器桶5-10连通,管Ⅳ3-19的另一端与连通管3-21的一端连通。
所述喷注机械臂部件4包括喷注机械臂底座4-1、法兰Ⅰ4-2、双电机4-3、第一驱动臂4-4、轴端盖4-5、第二驱动臂4-6、连接板Ⅰ4-7、电机Ⅲ4-8、喷注机械臂蜗杆4-9、上端盖4-10、垫片4-11、第一驱动臂固定支座4-12、主轴Ⅰ4-13、双电机固定架4-14、连接板Ⅱ4-18、输料管4-19、电机Ⅱ4-20、电机安装板4-21、主轴Ⅱ4-22、喷头4-23、喷注机械臂视觉传感器;
所述喷注机械臂底座4-1、喷注机械臂视觉传感器安装在可移动平台部件8的车板8-7上并位于车板8-7的后端,喷注机械臂底座4-1顶部设有法兰Ⅰ4-2,喷注机械臂底座4-1内设有上端盖4-10、转动轴4-17、喷注机械臂蜗轮4-15、下端盖4-16、喷注机械臂蜗杆4-9、电机Ⅲ4-8、蜗杆端盖;所述上端盖4-10通过垫片4-11与法兰Ⅰ4-2连接,转动轴4-17的顶端与上端盖4-10连接,转动轴4-17的下部设有下端盖4-16,下端盖4-16与喷注机械臂底座4-1内壁连接,转动轴4-17上安装蜗轮4-15,蜗杆4-9的一端与蜗杆端盖连接,电机Ⅲ4-8通过安装板安装在喷注机械臂底座4-1的外壳上,且电机Ⅲ4-8的输出轴穿过喷注机械臂底座4-1的外壳伸入喷注机械臂底座4-1内并与喷注机械臂蜗杆4-9的另一端连接,喷注机械臂喷注机械臂蜗杆4-9与喷注机械臂蜗轮4-15啮合,第一驱动臂固定支座4-12的底部与法兰Ⅰ4-2连接,第一驱动臂固定支座4-12包括一个圆形底板以及安装在圆形底板上的安装架,双电机4-3的两个电机分别通过双电机固定架4-14安装在第一驱动臂固定支座4-12的安装架上,双电机4-3的两个电机的输出轴分别穿过安装架的侧板并通过联轴器分别与主轴4-13的一端连接,第一驱动臂4-4的底部安装在主轴Ⅰ4-13上,第一驱动臂4-4的顶部设有设有电机Ⅳ4-20,电机Ⅳ4-20通过电机安装板4-21安装在第一驱动臂4-4的顶部一侧,且电机Ⅳ4-20的输出轴穿过电机安装板4-21伸入第一驱动臂4-4的顶部壳体内并通过联轴器与主轴Ⅱ4-22连接,主轴Ⅱ4-22的另一端通过轴端盖4-5与第一驱动臂4-4的顶部壳体连接,第二驱动臂4-6的一端安装在主轴Ⅱ4-22上,第二驱动臂4-6的另一端设有两个圆形连接板Ⅱ4-18,喷头电机安装在其中一个圆形连接板Ⅱ4-18的外表面上,喷头电机的输出轴穿过圆形连接板Ⅱ4-18与转动轴4-24连接,转动轴4-24安装在两个圆形连接板Ⅱ4-18之间,喷头4-23的一端设有两块连接板Ⅰ4-17,两块连接板Ⅰ4-17通过轴与第二驱动臂4-6另一端的两个圆形连接板Ⅱ4-18连接,并用螺栓固定,输料管4-19的一端与连通管3-21的底部连通,且输料管4-19的另一端依次穿过第一驱动臂4-4、第二驱动臂4-6的内部后与喷头4-23连通。
所述吸取机械臂部件6包括底座滑块6-1、底座6-2、电机Ⅴ6-3、齿轮Ⅴ6-4、大驱动臂6-5、转动关节6-6、小驱动臂6-7、驱动手腕6-8、连接柱Ⅱ6-9、驱动转盘6-13、壳体Ⅲ6-15、驱动电机Ⅰ6-17、气压缸6-24、连杆固定支座6-25、电机固定板Ⅰ6-29、齿轮Ⅵ6-30、锥齿轮Ⅰ6-32、锥齿轮Ⅱ6-33、吸取机械臂视觉传感器;
所述底座6-2、吸取机械臂视觉传感器安装在底座滑块6-1上,所述底座滑块6-1安装在可移动平台部件8的滑道8-3上,底座滑块6-1在可移动平台部件8的滑道8-3上运动,底座6-2内设有传动轴Ⅰ6-26、传动齿轮Ⅰ6-10、传动齿轮Ⅱ6-27、传动齿轮Ⅲ6-11、传动齿轮Ⅳ6-12、传动轴Ⅱ6-28,传动轴Ⅰ6-26、传动轴Ⅱ6-28的顶部分别通过轴承安装在电机固定板Ⅰ6-29、驱动转盘6-13的下表面上,传动轴Ⅰ6-26上安装传动齿轮Ⅱ6-27、传动齿轮Ⅲ6-11,传动齿轮Ⅱ6-27位于传动齿轮Ⅲ6-11的上方,传动轴Ⅱ6-28上安装传动齿轮Ⅳ6-12,其中传动齿轮Ⅲ6-11与传动齿轮Ⅳ6-12啮合,电机固定板Ⅰ6-29安装在底座6-2顶部,驱动转盘6-13放置在底座6-2上,电机固定板Ⅰ6-29上安装电机Ⅴ6-3,电机Ⅴ6-3的输出轴穿过电机固定板Ⅰ6-29伸入底座6-2内,电机Ⅴ6-3的输出轴上安装传动齿轮Ⅰ6-10,传动齿轮Ⅰ6-10与传动齿轮Ⅱ6-27啮合,驱动转盘6-13上安装壳体Ⅲ6-15,壳体Ⅲ6-15内设有电机Ⅵ6-16、传动轴Ⅲ6-14通过端盖与壳体Ⅲ6-15连接,传动轴Ⅲ6-14伸出壳体Ⅲ6-15的一侧面并在伸出部分的轴上安装传动齿轮Ⅵ6-30,电机Ⅵ6-16安装在驱动转盘6-13上,且电机Ⅵ6-16位于壳体Ⅲ6-15内,电机Ⅵ6-16的输出轴穿过壳体Ⅲ6-15并安装传动齿轮Ⅴ6-4,传动齿轮Ⅴ6-4与传动齿轮Ⅵ6-30啮合,传动齿轮Ⅵ6-30与传动齿轮Ⅴ6-4通过齿轮带6-36连接,大驱动臂6-5的底部安装在传动轴Ⅲ6-14上,大驱动臂6-5的顶部通过转动关节6-6与小驱动臂6-7的一端连接,转动关节6-6包括关节壳体、转轴6-19、法兰Ⅱ6-18、关节电机6-35,关节壳体安装关节电机6-35,转轴6-19的一端穿过关节壳体伸入关节壳体内部并与关节电机6-35的输出轴连接,转轴6-19通过法兰Ⅱ6-18与关节壳体的外壳连接,驱动手腕6-8包括底板和与底板垂直的两圆形侧板、中部壳体、传动轴Ⅲ6-31,驱动电机Ⅰ6-17、驱动手腕6-8底板的底部设有支撑柱,驱动电机Ⅰ6-17安装在中部壳体的一侧,驱动电机Ⅰ6-17的输出轴穿过中部壳体的一侧伸入中部壳体内并安装锥齿轮Ⅰ6-32,传动轴Ⅲ6-31的两端分别伸出中部壳体的两侧并分别通过轴承与两圆形侧板连接,传动轴Ⅲ6-31上安装锥齿轮Ⅱ6-33,锥齿轮Ⅰ6-32与锥齿轮Ⅱ6-33啮合,小驱动臂6-7的另一端与驱动手腕6-8的中部壳体连接,驱动手腕6-8与机械手抓取机构连接,机械手抓取机构包括4根连接柱Ⅱ6-9、气压缸6-24、连杆固定支座6-25、4根连接柱Ⅲ6-34、4组连杆机构,所述4根连接柱Ⅱ6-9的顶部分别与驱动手腕6-8底板的下表面连接,4根连接柱Ⅱ6-9的底部分别连接在圆形板上,圆形板的中间设有圆孔,所述气压缸6-24的通过电机固定板与4根连接柱Ⅱ6-9连接,气压缸6-24的液压杆与连杆固定支座6-25的中部连接,圆形板的底部设有一根以上的连接柱Ⅲ6-34,连杆固定支座6-25上安装4组连杆机构,4组连杆机构的结构相同,每组连杆机构包括两根直线型连杆6-22、L型连杆6-21、U型连接杆6-23、仿生机械掌6-20,其中两根直线型连杆6-22呈上下排列,两根直线型连杆6-22的一端共同铰接在连杆固定支座6-25上,两根直线型连杆6-22的另一端分别与L型连杆6-21的顶部铰接,L型连杆6-21的底部与仿生机械掌6-20连接,U型连接杆6-23的一端与位于上方的直线型连杆6-22连接,U型连接杆6-23的另一端与圆形板的底部连接柱Ⅲ6-34连接。
所述信号接收部件7包括两个接收部件底座7-1、轴支座7-2、电机固定板Ⅱ7-3、电机固定架7-4、电机Ⅶ7-5、接收锅面7-6、摇杆7-7、两根底座连杆7-8、皮带Ⅱ7-9、皮带轮7-10、主轴Ⅲ7-11、三角连杆7-12、锅面电机7-13、轴支座固定架7-14;
所述两个接收部件底座7-1安装在可移动平台部件8包括车头8-1的后端顶部,所述两个底座7-1通过两根底座连杆7-8连接,两根底座连杆7-8分别将两个接收部件底座7-1的两端连接,并用螺栓分别将两根底座连杆7-8的两端与两个接收部件底座7-1的两端固定,所述两个电机固定板Ⅱ7-3分别安装在两个接收部件底座7-1的外表面上,两个电机固定板Ⅱ7-3上分别安装电机固定架7-4,两个电机Ⅶ7-5分别安装在电机固定架7-4上,且两个电机Ⅶ7-5的输出轴分别穿过电机固定架7-4,两个接收部件底座7-1的上表面上分别安装3对轴支座7-2,两个接收部件底座7-1上的中间的一对轴支座7-2与电机固定架7-4的位置相对应,位于中间的一对轴支座7-2以及其一侧的另一对轴支座7-2上分别安装皮带轮7-10,两个皮带轮7-10通过主轴Ⅲ7-11与轴支座7-2连接,且两个皮带轮通过皮带Ⅱ7-9连接,中间的皮带轮7-10的主轴Ⅲ7-11的一端伸出轴支座7-2并通过联轴器与电机Ⅶ7-5的输出轴连接,两个接收部件底座7-1上位于中间的一对轴支座7-2的另一侧的一对轴支座7-2通过主轴Ⅲ7-11连接,所述接收锅面7-6位于两个接收部件底座7-1之间,接收锅面7-6的两端分别与三角连杆7-12的顶角连接,锅面电机7-13安装在三角连杆7-12的顶角处,且锅面电机7-13的输出轴穿过三角连杆7-12的顶角与接收锅面7-6的一端连接,两个三角连杆7-12的一个底角分别与两个接收部件底座7-1的内侧面连接,两个三角连杆7-12的另一个底角分别与摇杆7-7的一端连接,两根摇杆7-7的另一端分别与中间的轴支座7-2的另一侧的一对轴支座7-2的主轴Ⅲ7-11连接。
所述微处理器控制系统安装在可移动平台部件8的车头8-1顶部,两个双曲柄悬架部件1的丝杆电机1-17、六个轮系部件2的电机Ⅰ2-7、转向电机2-11、角度传感器2-12、编译器2-17、气泵转化部件3的气泵电机Ⅰ3-1、气泵电机Ⅱ3-11、喷注机械臂部件4的双电机4-3、电机Ⅲ4-8、电机Ⅳ4-20、喷头电机、喷注机械臂视觉传感器、搅拌部件5的电机Ⅱ5-4、吸取机械臂部件6的吸取机械臂视觉传感器、电机Ⅴ6-3、电机Ⅵ6-16、驱动电机Ⅰ6-17、气压缸6-24、关节电机6-35、信号接收部件7的电机Ⅶ7-5、锅面电机7-13、可移动平台部件8的电机Ⅷ均通过导线与微处理器控制系统连接,且各电机、传感器还分别通过导线与可移动平台部件8的电池组8-5-8连接。
本发明的工作过程如下:
信号接收部件7安装在车头8-1上方,微处理控制系统通过控制信号接收部件7的锅面电机7-13、两个电机Ⅶ7-5的工作,再通过皮带Ⅱ7-9的传动以及多连杆机构提供装置运动旋转副,实现接收锅面7-6多方位多角度的接收信号,机器人利用两个双曲柄悬架部件1、六个轮系部件2和可移动平台部件8实现在月球凹凸不平土质松软的地表上奔跑,采用的双曲柄悬架部件由两个曲柄滑块机构、弹簧Ⅰ1-16等组成,两个曲柄滑块机构的滑块之间有弹簧1-16阻尼,并用螺栓预紧连接,可以在导轨Ⅱ1-13上滑动,通过滑块组合在导轨Ⅱ1-13的滑动,车板8-7一侧的3个轮毂2-13之间的相对高度可以发生变化以适应地形,因引入了两套曲柄滑块机构,当月球车在不平路面上行驶时,通过滑块在导轨Ⅱ1-13上滑动,可自适应调整重力在各个车轮上的分力,使车轮随地形上下起伏,随时变换位置,通过微处理控制系统的图像信息处理系统,选取合适的区域作为建造月球基地的地基,建造装置开始工作,微处理器控制系统控制地基平整机构8-5的两个电机Ⅷ工作,两个电机Ⅷ带动连杆Ⅳ8-5-3运动,两边受到同样的力,连杆伸缩机构配合将滚筒8-5-1推至月面,伸缩杆8-5-5进行限位固定,整个滚筒8-5-1随着车体进行运动选定区域后,对选定的地基区域进行平整,以达到功能;在平整地基后,机器人拿取并放置月球基地气模,此处气模尚未充气,气模由航天器带上月球,然后膨胀,机器人对膨胀的模型进行铸造,完成搭建;而后,机器人就近取材,吸取机械臂部件6通过其吸取机械臂视觉传感器判断吸盘5-19的位置,微处理器控制系统对吸取机械臂部件6的电机Ⅴ6-3发出信号,电机Ⅴ6-3带动机械臂在滑道8-3上滑至最佳位置,吸取机械臂的机械爪抓取与搅拌器部件连接的吸盘5-19并将其放置月球土壤表面,吸取月球灰,利用吸盘5-19吸取月球尘土进入搅拌器捅5-10与粘黏剂进行充分混合,形成建筑原材料,该过程由密封载有气体的气泵提供动力;搅拌部件的电机Ⅱ5-4的动力经皮带Ⅰ5-13将动力输送至搅拌轴5-11处,搅拌轴5-11将进入的建筑材料与特制粘黏剂进行充分混合,形成需要的建筑喷注材料,最终通过软管Ⅱ3-20进入气泵增压,整个装置的反应容器流通动力是由连接的气泵提供所需的动力,整个过程为负压增压变化过程;气泵的出料口经连通管3-21、输料管4-19连至喷注机械臂;基地的气模开始充气,喷注机械臂部件4的喷注机械臂视觉传感器对基地气模位置进行判断,微处理器控制系统做出反馈,气泵通过增压操作,将搅拌部件内的建筑材料压至喷注机械臂的输料管4-19,最终喷注机械臂的喷头4-23对气模进行喷注,实现对月球基地的搭建功能。
实施例2:本实施例结构同实施例1,不同之处在于,针对建筑过程中存在的视觉定位偏差、喷注误差等不良因素,安装在可移动平台上的吸取机械臂根据工作需求,包括多个机械手机构,有焊接的机械手、拧螺丝的机械手等,通过移动换取不同的机械手,对不规则的位置进行修复,机器人可以完整快速地实现月球营地的建造。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种月球基地建造机器人,其特征在于,包括两个双曲柄悬架部件(1)、六个轮系部件(2)、气泵转化部件(3)、喷注机械臂部件(4)、搅拌部件(5)、吸取机械臂部件(6)、信号接收部件(7)、可移动平台部件(8)、微处理器控制系统;
所述两个双曲柄悬架部件(1)安装在可移动平台部件(8)的两侧,所述六个轮系部件(2)分别安装在可移动平台部件(8)的底部两侧,所述气泵转化部件(3)、喷注机械臂部件(4)、搅拌部件(5)、吸取机械臂部件(6)、信号接收部件(7)分别安装在可移动平台部件(8)上,所述微处理器控制系统安装在可移动平台部件(8)上,且两个双曲柄悬架部件(1)、六个轮系部件(2)、气泵转化部件(3)、喷注机械臂部件(4)、搅拌部件(5)、吸取机械臂部件(6)、信号接收部件(7)、可移动平台部件(8)均与微处理器控制系统电连接。
2.根据权利要求1所述的月球基地建造机器人,其特征在于:所述可移动平台部件(8)包括车头(8-1)、换刀库(8-2)、滑道(8-3)、地基平整机构(8-5)、一根以上的连接柱Ⅰ(8-6)、车板(8-7);车头(8-1)的后方安装车板(8-7),车板(8-7)上安装换刀库(8-2)、滑道(8-3),且滑道(8-3)围绕换刀库(8-2)设置,车板(8-7)的底部安装地基平整机构(8-5),车板(8-7)的两侧分别安装一根以上的连接柱Ⅰ(8-6),其中地基平整机构(8-5)包括壳体Ⅰ(8-5-10)、滚筒(8-5-1)、两个连杆伸缩机构和供电系统,所述壳体Ⅰ(8-5-10)为船型,壳体Ⅰ(8-5-10)的内底上开有使滚筒(8-5-1)穿过的矩形开口以及与开口两侧分别连通的两个条形槽,所述两个连杆伸缩机构的结构相同,均包括连杆Ⅲ(8-5-2)、连杆Ⅳ(8-5-3)、安装座(8-5-4)、伸缩杆(8-5-5)、螺钉(8-5-6)、滑块Ⅲ(8-5-9)、电机Ⅷ,所述两个连杆伸缩机构的安装座(8-5-4)分别通过螺钉(8-5-6)安装在壳体Ⅰ(8-5-10)内底的两个条形槽的一端上,连杆Ⅳ(8-5-3)的一端与安装座(8-5-4)连接,电机Ⅷ安装在安装座(8-5-4)上,且电机Ⅷ的输出轴与连杆Ⅳ(8-5-3)的一端连接,连杆Ⅳ(8-5-3)的另一端与连杆Ⅲ(8-5-2)的一端连接,连杆Ⅲ(8-5-2)的另一端与滚筒(8-5-1)的一端连接,连杆Ⅲ(8-5-2)内设有轨道,轨道上安装滑块Ⅲ(8-5-9),伸缩杆(8-5-5)的一端与连杆Ⅲ(8-5-2)内的滑块Ⅲ(8-5-9)连接,伸缩杆(8-5-5)的另一端与连杆Ⅳ(8-5-3)连接,壳体Ⅰ(8-5-10)内部后方安装供电系统,所述供电系统包括轴Ⅰ(8-5-7)、电池组(8-5-8),轴Ⅰ(8-5-7)的两端分别安装在壳体Ⅰ(8-5-10)上,轴(8-5-7)上安装电池组(8-5-8)。
3.根据权利要求1所述的月球基地建造机器人,其特征在于:所述两个双曲柄悬架部件(1)的结构相同,每个双曲柄悬架部件(1)包括曲柄滑块机构Ⅰ、曲柄滑块机构Ⅱ、弹簧Ⅰ(1-16)、导轨Ⅰ(1-12)、导轨Ⅱ(1-13)、固定座Ⅰ(1-14)、固定座Ⅱ(1-11)、固定座Ⅲ(1-8)、螺栓(1-15)、丝杆(1-10)、丝杆电机(1-17),一个以上的支座(1-9)、后端轮折叠杆(1-7);
所述导轨Ⅰ(1-12)、导轨Ⅱ(1-13)呈上下排列,且导轨Ⅱ(1-13)的长度小于导轨Ⅰ(1-12)的长度,导轨Ⅰ(1-12)、导轨Ⅱ(1-13)的一端分别穿过固定座Ⅰ(1-14)的上部、下部并分别用螺栓(1-15)将导轨Ⅰ(1-12)、导轨Ⅱ(1-13)的一端固定,导轨Ⅱ(1-13)的另一端安装在固定座Ⅱ(1-11)的下部内,导轨Ⅰ(1-12)的另一端依次穿过固定座Ⅱ(1-11)、固定座Ⅲ(1-8)的上部,且用螺栓(1-15)将导轨Ⅰ(1-12)的另一端固定,丝杆(1-10)的一端安装在固定座Ⅱ(1-11)内,丝杆(1-10)的另一端穿过固定座Ⅲ(1-8)的下部并安装丝杆电机(1-17),固定座Ⅲ(1-8)的底部与后端轮折叠杆(1-7)的一端连接,所述导轨Ⅱ(1-13)、丝杆(1-10)上分别安装曲柄滑块机构Ⅰ、曲柄滑块机构Ⅱ,且曲柄滑块机构Ⅰ与曲柄滑块机构Ⅱ之间设有弹簧Ⅰ(1-16),所述曲柄滑块机构Ⅰ包括曲柄Ⅰ(1-1)、连杆Ⅰ(1-2)、滑块Ⅰ(1-3),曲柄Ⅰ(1-1)的一端与固定座Ⅰ(1-14)的底部连接,曲柄Ⅰ(1-1)的另一端与连杆Ⅰ(1-2)的一端连接,连杆Ⅰ(1-2)的另一端与滑块Ⅰ(1-3)连接,滑块Ⅰ(1-3)与导轨Ⅱ(1-13)采用直线轴承连接,所述曲柄滑块机构Ⅱ包括曲柄Ⅱ(1-4)、连杆Ⅱ(1-5)、滑块Ⅱ(1-6),曲柄Ⅱ(1-4)的一端与固定座Ⅱ(1-11)的底部连接,曲柄Ⅱ(1-4)的另一端与连杆Ⅱ(1-5)的一端连接,连杆Ⅱ(1-5)的另一端与滑块Ⅱ(1-6)连接,滑块Ⅱ(1-6)与丝杆(1-10)采用直线轴承连接,导轨Ⅰ(1-12)上安装一个以上的支座(1-9),一个以上的支座(1-9)与可移动平台部件(8)的一根以上的连接柱Ⅰ(8-6)连接,所述丝杆电机(1-17)与地基平整机构(8-5)的电池组(8-5-8)电连接。
4.根据权利要求1所述的月球基地建造机器人,其特征在于:所述六个轮系部件(2)的结构相同,每个轮系部件(2)包括直线驱动模块、转向驱动模块和轮毂(2-13),轮毂(2-13)的外表面上设有金属网(2-14),轮毂(2-13)的中心处安装直线驱动模块、转向驱动模块,所述转向驱动模块包括蜗轮(2-8)、蜗杆(2-9)、蜗轮蜗杆固定座(2-10)、转向电机(2-11)、角度传感器(2-12),蜗轮蜗杆固定座(2-10)包括两块侧板、一块背板、一块顶板和固定杆Ⅰ(2-15),两块侧板分别与背板、顶板连接,固定杆Ⅰ(2-15)的一端与背板连接,所述转向电机(2-11)安装在蜗轮蜗杆固定座的顶板上且其输出轴穿过顶板与蜗杆(2-9)的一端连接,蜗杆(2-9)位于两侧板之间,所述蜗轮(2-8)安装在角度传感器(2-12)上,且蜗轮(2-8)与蜗杆(2-9)啮合,所述直线驱动模块位于转向驱动模块的一侧,所述直线驱动模块包括齿轮Ⅰ(2-1)、齿轮Ⅱ(2-2)、车轮轴(2-3)、转向架(2-4)、减速器(2-5)、电机Ⅰ(2-7)、编译器(2-17),转向架(2-4)呈“L”型,包括横板和垂直于横板的竖板,且竖板的内侧设有一端带圆环的固定杆Ⅱ(2-16),电机Ⅰ(2-7)的输出轴与减速器(2-5)的输入轴连接,减速器(2-5)的输出轴穿过转向架(2-4)的竖板板并与齿轮Ⅰ(2-1)的中心连接,车轮轴(2-3)的一端安装齿轮Ⅱ(2-2),且齿轮Ⅱ(2-2)位于齿轮Ⅰ(2-1)的下方并与齿轮Ⅰ(2-1)啮合,角度传感器(2-12)穿过固定杆Ⅱ(2-16)一端的圆环,固定杆Ⅱ(2-16)的另一端穿过转向架(2-4)的竖板并通过联轴器与车轮轴(2-3)的一端连接,车轮轴(2-3)的另一端与轮毂(2-13)的中心连接,六个轮系部件(2)分别位于车体(8)的两侧,且两侧的前面两个轮系部件(2)的蜗轮蜗杆固定座(2-10)的固定杆Ⅰ(2-15)的另一端分别与两个双曲柄悬架部件(1)的曲柄Ⅰ(1-1)的另一端与连杆Ⅰ(1-2)的一端连接处、曲柄Ⅱ(1-4)的另一端与连杆Ⅱ(1-5)的一端连接处连接,位于后端的轮系部件(2)的蜗轮蜗杆固定座的固定杆Ⅰ(2-15)的另一端与后端轮折叠杆(1-7)的一端连接,所述电机Ⅰ(2-7)与地基平整机构(8-5)的电池组(8-5-8)电连接。
5.根据权利要求1所述的月球基地建造机器人,其特征在于:所述搅拌部件(5)包括软管接口(5-1)、搅拌器盖(5-2)、粘黏盒(5-3)、电机Ⅱ(5-4)、两个固定架(5-5)、固定轴承座(5-6)、搅拌器桶固定座(5-7)、搅拌器桶固定环(5-8)、粘黏盒固定环(5-9)、搅拌器桶(5-10)、搅拌轴(5-11)、搅拌轴皮带轮(5-12)、皮带Ⅰ(5-13)、搅拌轴转动盘(5-14)、电机固定挡板(5-15)、电机轴皮带轮(5-16)、粘黏盒弯管(5-17);
所述固定轴承座(5-6)固定在可移动平台部件(8)的车板(8-7)上,所述两个固定架(5-5)分别倾斜安装在固定轴承座(5-6)的两侧,两个固定架(5-5)的底部与固定轴承座(5-6)连接,两个固定架(5-5)的顶部分别安装搅拌器桶固定座(5-7),所述搅拌器桶固定环(5-8)套装在搅拌器桶(5-10)的外壁上,搅拌器桶(5-10)通过搅拌器桶固定环(5-8)与固定架(5-5)连接,搅拌器桶(5-10)的顶部设有搅拌器盖(5-2),搅拌器盖(5-2)上设有软管接口(5-1),软管接口(5-1)与软管Ⅰ(5-18)的一端连通,软管Ⅰ(5-18)的另一端与吸盘(5-19)连通,吸盘(5-19)放置在可移动平台部件(8)的车板(8-7)上,搅拌器桶固定环(5-8)的上方设有粘黏盒固定环(5-9),所述粘黏盒(5-3)通过粘黏盒固定环(5-9)安装在搅拌器桶(5-10)的一侧,粘黏盒弯管(5-17)的一端向下弯折后与搅拌器桶(5-10)连通,粘黏盒弯管(5-17)的另一端与粘黏盒(5-3)连通,粘黏盒(5-3)内设有粘黏剂,所述搅拌轴(5-11)安装在搅拌器桶(5-10)的内部,搅拌轴(5-11)的一端安装在固定轴承座(5-6)上,搅拌轴(5-11)的下部安装搅拌轴转动盘(5-14),搅拌轴转动盘(5-14)的上方安装搅拌轴皮带轮(5-12),所述电机Ⅱ(5-4)固定安装在固定轴承座(5-6)的侧面,电机Ⅱ(5-4)的输出轴上安装电机轴皮带轮(5-16),所述电机轴皮带轮(5-16)通过皮带Ⅰ(5-13)与搅拌轴皮带轮(5-12)连接,搅拌轴(5-11)的另一端上设有搅拌叶片。
6.根据权利要求1所述的月球基地建造机器人,其特征在于:所述气泵转化部件(3)包括气泵,所述气泵包括密封盒Ⅰ(3-2)、壳体Ⅱ(3-3)、气泵电机Ⅰ(3-1)、气泵电机Ⅱ(3-11)、气泵转轴Ⅰ(3-12)、气泵转轴Ⅱ(3-13)、风叶Ⅰ(3-14)、风叶Ⅱ(3-15)、气泵底座(3-4)、排料管(3-5)、气泵管(3-6)、螺帽(3-7)、密封盒Ⅱ(3-8)、润油盒(3-9)、气泵固定架(3-10)、
壳体Ⅱ(3-3)的两端分别安装气泵固定架(3-10),气泵固定架(3-10)将壳体Ⅱ(3-3)固定在气泵底座(3-4)上,气泵底座(3-4)固定在可移动平台部件(8)的车板(8-7)上,壳体Ⅱ(3-3)的一端安装密封盒Ⅰ(3-2)、密封盒Ⅱ(3-8),密封盒Ⅱ(3-8)位于密封盒Ⅰ(3-2)的前方,密封盒Ⅱ(3-8)的一端安装气泵电机Ⅰ(3-1),气泵电机Ⅱ(3-11)安装在壳体Ⅱ(3-3)的另一端,壳体Ⅱ(3-3)内设有气泵转轴Ⅰ(3-12)、气泵转轴Ⅱ(3-13),气泵转轴Ⅰ(3-12)的一端伸出壳体Ⅱ(3-3)的一端,气泵电机Ⅰ(3-1)的输出轴依次穿过密封盒Ⅱ(3-8)、密封盒Ⅰ(3-2)、壳体Ⅱ(3-3)的一端并通过联轴器与气泵转轴Ⅰ(3-12)连接,润油盒(3-9)安装在密封盒Ⅰ(3-2)的侧面,且润油盒(3-9)与密封盒Ⅰ(3-2)的连接处设有开口,润滑油通过开口进去密封盒对气泵电机Ⅰ(3-1)的输出轴进行润滑,气泵转轴Ⅰ(3-12)的另一端在壳体Ⅱ(3-3)内为自由端,气泵转轴Ⅱ(3-13)的一端伸出壳体Ⅱ(3-3)的另一端并通过联轴器与气泵电机Ⅱ(3-11)的输出轴连接,气泵转轴Ⅱ(3-13)的另一端在壳体Ⅱ(3-3)内为自由端,气泵转轴Ⅰ(3-12)、气泵转轴Ⅱ(3-13)上分别设有风叶Ⅰ(3-14)、风叶Ⅱ(3-15),所述风叶Ⅰ(3-14)、风叶Ⅱ(3-15)均包括一片以上的叶片,管Ⅰ(3-16)、管Ⅱ(3-17)、管Ⅲ(3-18)、管Ⅳ(3-19)的一端分别与壳体Ⅱ(3-3)的顶部连通,管Ⅱ(3-17)的另一端通过气泵管(3-6)与管Ⅲ(3-18)的另一端连通,且气泵管(3-6)的两端与管Ⅱ(3-17)、管Ⅲ(3-18)的另一端连通处分别通过垫片、螺帽(3-7)固定,管Ⅰ(3-16)的另一端与软管Ⅱ(3-20)的一端连通,软管Ⅱ(3-20)的另一端与搅拌部件(5)的搅拌器桶(5-10)连通,管Ⅳ(3-19)的另一端与连通管(3-21)的一端连通。
7.根据权利要求1所述的月球基地建造机器人,其特征在于:所述喷注机械臂部件(4)包括喷注机械臂底座(4-1)、法兰Ⅰ(4-2)、双电机(4-3)、第一驱动臂(4-4)、轴端盖(4-5)、第二驱动臂(4-6)、连接板Ⅰ(4-7)、电机Ⅲ(4-8)、喷注机械臂蜗杆(4-9)、上端盖(4-10)、垫片(4-11)、第一驱动臂固定支座(4-12)、主轴Ⅰ(4-13)、双电机固定架(4-14)、连接板Ⅱ(4-18)、输料管(4-19)、电机Ⅱ(4-20)、电机安装板(4-21)、主轴Ⅱ(4-22)、喷头(4-23)、喷注机械臂视觉传感器;
所述喷注机械臂底座(4-1)、喷注机械臂视觉传感器安装在可移动平台部件(8)的车板(8-7)上并位于车板(8-7)的后端,喷注机械臂底座(4-1)顶部设有法兰Ⅰ(4-2),喷注机械臂底座(4-1)内设有上端盖(4-10)、转动轴(4-17)、喷注机械臂蜗轮(4-15)、下端盖(4-16)、喷注机械臂蜗杆(4-9)、电机Ⅲ(4-8)、蜗杆端盖;所述上端盖(4-10)通过垫片(4-11)与法兰Ⅰ(4-2)连接,转动轴(4-17)的顶端与上端盖(4-10)连接,转动轴(4-17)的下部设有下端盖(4-16),下端盖(4-16)与喷注机械臂底座(4-1)内壁连接,转动轴(4-17)上安装蜗轮(4-15),蜗杆(4-9)的一端与蜗杆端盖连接,电机Ⅲ(4-8)通过安装板安装在喷注机械臂底座(4-1)的外壳上,且电机Ⅲ(4-8)的输出轴穿过喷注机械臂底座(4-1)的外壳伸入喷注机械臂底座(4-1)内并与喷注机械臂蜗杆(4-9)的另一端连接,喷注机械臂喷注机械臂蜗杆(4-9)与喷注机械臂蜗轮(4-15)啮合,第一驱动臂固定支座(4-12)的底部与法兰Ⅰ(4-2)连接,第一驱动臂固定支座(4-12)包括一个圆形底板以及安装在圆形底板上的安装架,双电机(4-3)的两个电机分别通过双电机固定架(4-14)安装在第一驱动臂固定支座(4-12)的安装架上,双电机(4-3)的两个电机的输出轴分别穿过安装架的侧板并通过联轴器分别与主轴(4-13)的一端连接,第一驱动臂(4-4)的底部安装在主轴Ⅰ(4-13)上,第一驱动臂(4-4)的顶部设有设有电机Ⅳ(4-20),电机Ⅳ(4-20)通过电机安装板(4-21)安装在第一驱动臂(4-4)的顶部一侧,且电机Ⅳ(4-20)的输出轴穿过电机安装板(4-21)伸入第一驱动臂(4-4)的顶部壳体内并通过联轴器与主轴Ⅱ(4-22)连接,主轴Ⅱ(4-22)的另一端通过轴端盖(4-5)与第一驱动臂(4-4)的顶部壳体连接,第二驱动臂(4-6)的一端安装在主轴Ⅱ(4-22)上,第二驱动臂(4-6)的另一端设有两个圆形连接板Ⅱ(4-18),喷头电机安装在其中一个圆形连接板Ⅱ(4-18)的外表面上,喷头电机的输出轴穿过圆形连接板Ⅱ(4-18)与转动轴(4-24)连接,转动轴(4-24)安装在两个圆形连接板Ⅱ(4-18)之间,喷头(4-23)的一端设有两块连接板Ⅰ(4-7),两块连接板Ⅰ(4-7)通过轴与第二驱动臂(4-6)另一端的两个圆形连接板Ⅱ(4-18)连接,并用螺栓固定,输料管(4-19)的一端与连通管(3-21)的底部连通,且输料管(4-19)的另一端依次穿过第一驱动臂(4-4)、第二驱动臂(4-6)的内部后与喷头(4-23)连通。
8.据权利要求1所述的月球基地建造机器人,其特征在于:所述吸取机械臂部件(6)包括底座滑块(6-1)、底座(6-2)、电机Ⅴ(6-3)、齿轮Ⅴ(6-4)、大驱动臂(6-5)、转动关节(6-6)、小驱动臂(6-7)、驱动手腕(6-8)、连接柱Ⅱ(6-9)、驱动转盘(6-13)、壳体Ⅲ(6-15)、驱动电机Ⅰ(6-17)、气压缸(6-24)、连杆固定支座(6-25)、电机固定板Ⅰ(6-29)、齿轮Ⅵ(6-30)、锥齿轮Ⅰ(6-32)、锥齿轮Ⅱ(6-33)、吸取机械臂视觉传感器;
所述底座(6-2)、吸取机械臂视觉传感器安装在底座滑块(6-1)上,所述底座滑块(6-1)安装在可移动平台部件(8)的滑道(8-3)上,底座滑块(6-1)在可移动平台部件(8)的滑道(8-3)上运动,底座(6-2)内设有传动轴Ⅰ(6-26)、传动齿轮Ⅰ(6-10)、传动齿轮Ⅱ(6-27)、传动齿轮Ⅲ(6-11)、传动齿轮Ⅳ(6-12)、传动轴Ⅱ(6-28),传动轴Ⅰ(6-26)、传动轴Ⅱ(6-28)的顶部分别通过轴承安装在电机固定板Ⅰ(6-29)、驱动转盘(6-13)的下表面上,传动轴Ⅰ(6-26)上安装传动齿轮Ⅱ(6-27)、传动齿轮Ⅲ(6-11),传动齿轮Ⅱ(6-27)位于传动齿轮Ⅲ(6-11)的上方,传动轴Ⅱ(6-28)上安装传动齿轮Ⅳ(6-12),其中传动齿轮Ⅲ(6-11)与传动齿轮Ⅳ(6-12)啮合,电机固定板Ⅰ(6-29)安装在底座(6-2)顶部,驱动转盘(6-13)放置在底座(6-2)上,电机固定板Ⅰ(6-29)上安装电机Ⅴ(6-3),电机Ⅴ(6-3)的输出轴穿过电机固定板Ⅰ(6-29)伸入底座(6-2)内,电机Ⅴ(6-3)的输出轴上安装传动齿轮Ⅰ(6-10),传动齿轮Ⅰ(6-10)与传动齿轮Ⅱ(6-27)啮合,驱动转盘(6-13)上安装壳体Ⅲ(6-15),壳体Ⅲ(6-15)内设有电机Ⅵ(6-16)、传动轴Ⅲ(6-14)通过端盖与壳体Ⅲ(6-15)连接,传动轴Ⅲ(6-14)伸出壳体Ⅲ(6-15)的一侧面并在伸出部分的轴上安装传动齿轮Ⅵ(6-30),电机Ⅵ(6-16)安装在驱动转盘(6-13)上,且电机Ⅵ(6-16)位于壳体Ⅲ(6-15)内,电机Ⅵ(6-16)的输出轴穿过壳体Ⅲ(6-15)并安装传动齿轮Ⅴ(6-4),传动齿轮Ⅴ(6-4)与传动齿轮Ⅵ(6-30)啮合,传动齿轮Ⅵ(6-30)与传动齿轮Ⅴ(6-4)通过齿轮带(6-36)连接,大驱动臂(6-5)的底部安装在传动轴Ⅲ(6-14)上,大驱动臂(6-5)的顶部通过转动关节(6-6)与小驱动臂(6-7)的一端连接,转动关节(6-6)包括关节壳体、转轴(6-19)、法兰Ⅱ(6-18)、关节电机(6-35),关节壳体安装关节电机(6-35),转轴(6-19)的一端穿过关节壳体伸入关节壳体内部并与关节电机(6-35)的输出轴连接,转轴(6-19)通过法兰Ⅱ(6-18)与关节壳体的外壳连接,驱动手腕(6-8)包括底板和与底板垂直的两圆形侧板、中部壳体、传动轴Ⅲ(6-31),驱动电机Ⅰ(6-17)、驱动手腕(6-8)底板的底部设有支撑柱,驱动电机Ⅰ(6-17)安装在中部壳体的一侧,驱动电机Ⅰ(6-17)的输出轴穿过中部壳体的一侧伸入中部壳体内并安装锥齿轮Ⅰ(6-32),传动轴Ⅲ(6-31)的两端分别伸出中部壳体的两侧并分别通过轴承与两圆形侧板连接,传动轴Ⅲ(6-31)上安装锥齿轮Ⅱ(6-33),锥齿轮Ⅰ(6-32)与锥齿轮Ⅱ(6-33)啮合,小驱动臂(6-7)的另一端与驱动手腕(6-8)的中部壳体连接,驱动手腕(6-8)与机械手抓取机构连接,机械手抓取机构包括4根连接柱Ⅱ(6-9)、气压缸(6-24)、连杆固定支座(6-25)、一根以上的连接柱Ⅲ(6-34)、一组以上的连杆机构,所述4根连接柱Ⅱ(6-9)的顶部分别与驱动手腕(6-8)底板的下表面连接,4根连接柱Ⅱ(6-9)的底部分别连接在圆形板上,圆形板的中间设有圆孔,所述气压缸(6-24)的通过固定板与4根连接柱Ⅱ(6-9)连接,气压缸(6-24)的液压杆与连杆固定支座(6-25)的中部连接,圆形板的底部设有一根以上的连接柱Ⅲ(6-34),连杆固定支座(6-25)上安装一组以上的连杆机构,一组以上的连杆机构的结构相同,每组连杆机构包括两根直线型连杆(6-22)、L型连杆(6-21)、U型连接杆(6-23)、仿生机械掌(6-20),其中两根直线型连杆(6-22)呈上下排列,两根直线型连杆(6-22)的一端共同铰接在连杆固定支座(6-25)上,两根直线型连杆(6-22)的另一端分别与L型连杆(6-21)的顶部铰接,L型连杆(6-21)的底部与仿生机械掌(6-20)连接,U型连接杆(6-23)的一端与位于上方的直线型连杆(6-22)连接,U型连接杆(6-23)的另一端与圆形板的底部连接柱Ⅲ(6-34)连接。
9.根据权利要求1所述的月球基地建造机器人,其特征在于:所述信号接收部件(7)包括两个接收部件底座(7-1)、轴支座(7-2)、电机固定板Ⅱ(7-3)、电机固定架(7-4)、电机Ⅶ(7-5)、接收锅面(7-6)、摇杆(7-7)、两根底座连杆(7-8)、皮带Ⅱ(7-9)、皮带轮(7-10)、主轴Ⅲ(7-11)、三角连杆(7-12)、锅面电机(7-13)、轴支座固定架(7-14);
所述两个接收部件底座(7-1)安装在可移动平台部件(8)包括车头(8-1)的后端顶部,所述两个底座(7-1)通过两根底座连杆(7-8)连接,两根底座连杆(7-8)分别将两个接收部件底座(7-1)的两端连接,并用螺栓分别将两根底座连杆(7-8)的两端与两个接收部件底座(7-1)的两端固定,所述两个电机固定板Ⅱ(7-3)分别安装在两个接收部件底座(7-1)的外表面上,两个电机固定板Ⅱ(7-3)上分别安装电机固定架(7-4),两个电机Ⅶ(7-5)分别安装在电机固定架(7-4)上,且两个电机Ⅶ(7-5)的输出轴分别穿过电机固定架(7-4),两个接收部件底座(7-1)的上表面上分别安装3对轴支座(7-2),两个接收部件底座(7-1)上的中间的一对轴支座(7-2)与电机固定架(7-4)的位置相对应,位于中间的一对轴支座(7-2)以及其一侧的另一对轴支座(7-2)上分别安装皮带轮(7-10),两个皮带轮(7-10)通过主轴Ⅲ(7-11)与轴支座(7-2)连接,且两个皮带轮通过皮带Ⅱ(7-9)连接,中间的皮带轮(7-10)的主轴Ⅲ(7-11)的一端伸出轴支座(7-2)并通过联轴器与电机Ⅶ(7-5)的输出轴连接,两个接收部件底座(7-1)上位于中间的一对轴支座(7-2)的另一侧的一对轴支座(7-2)通过主轴Ⅲ(7-11)连接,所述接收锅面(7-6)位于两个接收部件底座(7-1)之间,接收锅面(7-6)的两端分别与三角连杆(7-12)的顶角连接,锅面电机(7-13)安装在三角连杆(7-12)的顶角处,且锅面电机(7-13)的输出轴穿过三角连杆(7-12)的顶角与接收锅面(7-6)的一端连接,两个三角连杆(7-12)的一个底角分别与两个接收部件底座(7-1)的内侧面连接,两个三角连杆(7-12)的另一个底角分别与摇杆(7-7)的一端连接,两根摇杆(7-7)的另一端分别与中间的轴支座(7-2)的另一侧的一对轴支座(7-2)的主轴Ⅲ(7-11)连接。
10.根据权利要求1所述的月球基地建造机器人,其特征在于:所述微处理器控制系统安装在可移动平台部件(8)的车头(8-1)顶部,两个双曲柄悬架部件(1)的丝杆电机(1-17)、六个轮系部件(2)的电机Ⅰ(2-7)、转向电机(2-11)、角度传感器(2-12)、编译器(2-17)、气泵转化部件(3)的气泵电机Ⅰ(3-1)、气泵电机Ⅱ(3-11)、喷注机械臂部件(4)的双电机(4-3)、电机Ⅲ(4-8)、电机Ⅳ(4-20)、喷头电机、喷注机械臂视觉传感器、搅拌部件(5)的电机Ⅱ(5-4)、吸取机械臂部件(6)的吸取机械臂视觉传感器、电机Ⅴ(6-3)、电机Ⅵ(6-16)、驱动电机Ⅰ(6-17)、气压缸(6-24)、关节电机(6-35)、信号接收部件(7)的电机Ⅶ(7-5)、锅面电机(7-13)、可移动平台部件(8)的电机Ⅷ均通过导线与微处理器控制系统连接,且各电机、传感器还分别通过导线与可移动平台部件(8)的电池组(8-5-8)连接。
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