CN110653807A - 一种高精度排爆机器人装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度排爆机器人装置，包括履带车、肩关节、肘关节、腕关节和排爆夹手，所述履带车为整个装置的基础定位和移动部件；所述肩关节固定在履带车上，所述肘关节固定在肩关节上，所述腕关节固定在肘关节上，所述排爆夹手固定在腕关节上；本发明的肩关节采用两自由度串联机构，肘关节采用单自由度的串联机构，腕关节采用六自由度对称并联机构，由肩、肘、腕组合成串并混联冗余机械臂结构，能够完成三个不同方向的自由转动，能够使机械臂末端到达指定的位置，工作空间大、运动灵活，具有机构紧凑、运动灵活、精度高等优点，可以高精度地搬运、转移危险物品。

Description

一种高精度排爆机器人装置
技术领域
本发明涉及排爆机器人技术领域，更具体的说，尤其涉及一种高精度排爆机器人装置。
背景技术
排爆机器人是排爆人员用于处置或销毁爆炸可疑物的专用器材，在化工厂、发电厂、废旧工厂等危险区域，它可以代替安检人员实地勘察，通过图像传输设备实时传输现场图像。除了代替排爆人员搬运和转移爆炸可疑物品及其它有害危险品外，还能代替排爆人员使用爆炸物销毁器销毁危险品，能有效避免不必要的人员伤亡。
目前，排爆机器人一般采用五自由度或六自由度串联机械手装配在履带或者轮式小车上，这种五自由度或六自由度的机械臂工作空间大，但存在精度低、运动不灵活、动态性能差、负重小等缺点。对于排爆机器人来说，机械臂的抓取能力要求很高，不但要求精准，还要能承受一定的重量。
针对上述排爆机器人存在的问题，设计了一种高精度排爆机器人装置，有效地弥补了上述的缺点。
发明内容
本发明的目的在于解决目前大多数排爆机器人精度低、运动不灵活、动态性能差以及负重能力小的缺点，提出了一种高精度排爆机器人装置，可以灵活、高精度地搬运和转移有害危险品。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种高精度排爆机器人装置，包括履带车、肩关节、肘关节、腕关节和排爆夹手，所述履带车为整个装置的基础定位和移动部件；所述肩关节固定在履带车上，所述肘关节固定在肩关节上，所述腕关节固定在肘关节上，所述排爆夹手固定在腕关节上；
所述履带车包括履带车毂、履带车轮、履带车身、履带、PLC控制柜、车轮轴和履带驱动电机；所述PLC控制柜固定在履带车身上，履带车身的两侧固定有两个履带车毂，履带车轮通过车轮轴安装在履带车毂上，每个履带车毂上均设置五个履带车轮，履带依次绕过五个履带车轮，履带下部直接与地面相接触；每个履带车毂上均设置有一个履带驱动电机，履带驱动电机连接履带车毂上的一个车轮轴；每个履带电机均与PLC控制柜电连接；
所述肩关节包括肩关节定平台、第一输出轴、第一输出轴支座、第一电机支架、第一电机、第一联轴器、第二电机、第二上臂连接板、谐波减速器、第一上臂板、第一上臂连接板、上臂块；所述肩关节定平台固定在履带车身上，所述第一输出轴支座固定在肩关节定平台上，所第一电机支架通过螺栓固定在肩关节定平台上，所述第一电机固定在第一电机支架上，所述第一联轴器一端连接第一电机的输出轴，第一联轴器的另一端连接所述第一输出轴的一端；所述第一输出轴通过两个第一输出轴支座支撑在肩关节定平台上，两个第一输出轴支座之间的第一输出轴上套装有上臂块，第一输出轴与上臂块通过键周向固定；所述第一上臂连接板的下端固定在上臂块的上端，第二电机固定在第二上臂连接板上，第一上臂连接板和第二上臂连接板的两侧分别固定在第一上臂板上，第一上臂连接板、第二上臂连接板和两块第一上臂板共同构成容纳第二电机的空间；所述第二电机的输出轴穿过第二上臂连接板，谐波减速器固定连接在第二上臂连接板上且谐波减速器的输入端连接第二电机的输出轴上；所述第一电机、第二电机均与PLC控制柜电连接；
所述肘关节包括第二上臂板、第三上臂连接板、第三电机、第三电机支架、主动圆锥齿轮、从动圆锥齿轮、第二输出轴、前臂板和前臂连接板；所述谐波减速器的输出端连接所述第三上臂连接板，第三上臂连接板、第三电机支架通过两块第三上臂连接板固定连接，第三上臂连接板、第三电机支架和两块第三上臂连接板共同构成容纳第三电机的空间；所述第三电机固定在第三电机支架上，第三电机的输出轴穿过第三电机支架，主动圆锥齿轮连接在第三电机的输出轴上；所述第二输出轴的两端分别通过轴承安装在两块第二上壁板上，两块前臂板的一端均固定在第二输出轴上，两块前臂板的另一端通过前臂连接板固定连接，所述第二输出轴的中部还套装有从动圆锥齿轮，从动圆锥齿轮通过键固定在第二输出轴上，所述从动圆锥齿轮与主动圆锥齿轮相互啮合；第三电机运动时通过主动圆锥齿轮带动从动圆锥齿轮转动，进而带动第二输出轴、两块前臂板和前臂连接板组成的整体绕着第二输出轴的轴心线转动；所述第三电机与PLC控制柜电连接；
所述腕关节包括腕关节定平台、腕关节固定板、腕关节动平台、支座固定板、五个腕关节摆动臂和一个腕关节中心臂，所述腕关节固定板一端通过螺栓和前臂连接板固定连接，腕关节固定板的另一端固定在所述腕关节定平台上；五个腕关节摆动臂的一端均匀布置在腕关节固定板上，五个腕关节摆动臂的另一端通过球形铰链均匀连接在腕关节动平台上，支座固定板固定在五个腕关节摆动臂的固定部分，腕关节中心臂的下端连接在支座固定板上，腕关节中心臂的上端通过球形铰链连接在腕关节动平台的中部；
所述腕关节中心臂包括第一球头连接件、第二球头连接件、第三球头连接件、直线电机、第三球头、第三球铰支座、第二球头和第二球铰支座；所述第三球头通过第三球铰支座固定在支座固定板上，第三球头连接件的一端与第三球头固定连接，第三球头连接件的另一端连接第二球头连接件的一端，所述第二球头连接件的另一端连接直线电机的底座，直线电机的输出轴连接第一球头连接件的一端，所述第一球头连接件的另一端通过第二球头连接在第二球铰支座上；第二球铰支座固定在腕关节动平台上；
所述腕关节摆动臂包括第一连接板、第二联轴器、第四电机、丝杠固定板、丝杠移动板、第二连接板、第一球头、第一球铰支座、球头定长杆、第四球铰支座、丝杠、丝杠螺母和第三连接板，所述第四电机固定在腕关节定平台的下表面，第四电机的输出轴穿过腕关节定平台并连接第二联轴器的一端，第二联轴器的另一端连接丝杠的一端；所述第一连接板和第三连接板的两端通过两块丝杠固定板固定连接，丝杠的两端分别通过轴承支撑在第一连接板和第三连接板上，丝杠螺母套装在所述丝杠上，所述第一连接板和第三连接板之间还设置有直线导轨，直线导轨穿过丝杠螺母，第四电机运动时通过第二联轴器带动丝杠转动，进而带动丝杠螺母沿着丝杠和直线导轨进行直线运动；两块丝杠移动板的下端固定在丝杠螺母的两侧，两块丝杠移动板的上端通过第二连接板固定连接，第一球铰支座固定在第二连接板上，球头定长杆的一端通过第一球头连接在第一球铰支座，球头定长杆的另一端通过第四球头连接第四球铰支座，第四球铰支座固定在腕关节动平台上；五个腕关节摆动臂的丝杠固定板均固定在腕关节定平台上，五个腕关节摆动臂的第三连接板均与腕关节中心臂的支座固定板固定连接；所述直线电机与第四电机均与PLC控制柜电连接；
所述排爆夹手包括小直齿轮、下连接板、夹手固定板、第五电机支座、第五电机、相机支架、CCD摄像机、上连接板、固定支撑轴、连杆轴、压力传感器、夹手、第一夹手连杆、第二夹手连杆、大直齿轮、大直齿轮轴、小直齿轮轴；所述夹手固定板固定连接在所述腕关节动平台上，所述上连接板和下连接板平行设置；上连接板和下连接板之间通过夹手固定板和所述固定支撑轴固定连接；所述第五电机支架的一个侧面通过螺栓固定在所述腕关节动平台上，第五电机支架的另一个侧面固定在上连接板上；所述第五电机固定在第五电机支架上，第五电机的输出轴穿过上连接板并通过键连接小直齿轮轴的上端，小直齿轮轴的下端通过内嵌在下连接板上的轴承与下连接板连接；所述小直齿轮通过键固定在小直齿轮轴上，所述大直齿轮轴的两端分别通过轴承在上连接板和下连接板上，所述大直齿轮通过键固定在大直齿轮轴，所述大直齿轮与小直齿轮啮合；所述连杆轴的两端分别通过轴承连接在上连接板和下连接板上，第二夹手连杆的一端通过键与大直齿轮轴固定连接，第二夹手连杆的另一端与夹手的末端铰接，第一夹手连杆的一端通过键与连杆轴固定连接，第一夹手连杆的另一端与夹手的中部铰接；所述夹手的前端内侧设置有压力传感器；所述夹手、第一夹手连杆、第二夹手连杆、压力传感器均设置有左右对称的一对；所述第五电机运动时通过小直齿轮轴带动大直齿轮转动，带动第二夹手连杆绕着大直齿轮轴的轴心旋转，进而带动夹手的尾端跟随第二夹手连杆的前端进行转动，夹手的中部在第一夹手连杆的作用下，使两个夹手的前端实现夹紧和松开操作；所述相机支架固定在上连接板上，所述CCD摄像机固定在相机支架上；所述第五电机、CCD摄像机和压力传感器均与PLC控制柜电连接。
进一步的，所述履带车毂为三角状的车毂，履带车毂的三个顶点均设置有一个履带车轮，履带车毂作为底面的边上还设有两个履带车轮，履带依次绕过五个履带车轮，其中四个履带车轮的中心位于与水平面平行的同一平面上。履带车毂的中部设置有方形的插接槽，履带车身两侧插接在履带车毂的插接槽中并通过螺栓固定。
进一步的，所述五个腕关节摆动臂下端与腕关节定平台的连接点沿圆周方向均布，五个腕关节摆动臂上端与腕关节动平台的连接点也沿着圆周方向均布。
进一步的，五个腕关节摆动臂的下端呈正五边形安装在腕关节定平台上，五个腕关节摆动臂的上端呈正五边形安装在腕关节动平台上。
进一步的，所述肩关节的上臂块下端设置有长方形通孔，中间设置有通孔和三个键槽，三个键槽在以通孔为圆心均匀分布；上臂块与第一输出轴通过穿过三个键槽的键固定连接。
进一步的，所述第一球头连接件和第三球头连接件的上端均设置有通孔，第一球头连接件和第三球头连接件的下端设置有盲孔。
进一步的，所述第二球头连接件的下端设置为圆柱形，第二球头连接件的上端设置为U型。
进一步的，所述排爆夹手的上连接板和下连接板形状、大小均相同。
进一步的，所述第三上臂连接板、第三电机支架、前臂连接板、第二上臂连接板和第一上臂连接板均为U型板。
进一步的，所述第二输出轴两端连接的第二上臂板的外侧均设置有轴承端盖。
本发明的有益效果在于：
1、本发明具有设计合理，加工和装配工艺良好等的优点。
2、本发明通过CCD相机拍摄夹手前方图像反馈到PLC控制柜，可以实时驱动履带车平稳地到达指定位置。
3、本发明的肩关节采用两自由度串联机构，肘关节采用单自由度的串联机构，腕关节采用六自由度对称并联机构，由肩、肘、腕组合成串并混联冗余机械臂结构，能够完成三个不同方向的自由转动，能够使机械臂末端到达指定的位置，工作空间大、运动灵活，具有机构紧凑、运动灵活、精度高等优点，可以高精度地搬运、转移危险物品。
4、本发明的履带车可适应各种复杂地面，能够在复杂的地形灵活、稳定地运动，通过CCD相机传输的画面反馈到PLC控制系统，根据路面的情况，对履带车进行实时的方向、速度控制，保证机械臂夹手能干平稳地到达指定位置。
5、本发明的腕关节有六个自由度，在肩关节和腕关节运动到指定位置后，控制腕关节五个伺服电机和一个直线电机，可以对排爆夹手的位置和姿态进行微小调整，保证排爆夹手高精度地到达危险物品的位置。
附图说明
图1是本发明一种高精度排爆机器人装置的整体结构示意图。
图2是本发明肩关节的结构示意图。
图3是本发明肘关节的结构示意图。
图4是本发明腕关节的结构示意图。
.图5是本发明腕关节摆动臂的结构示意图。
图6是本发明腕关节中心臂的结构示意图。
图7是本发明排爆夹手的结构示意图。
图中，1-履带车毂、2-履带车轮、3-履带车身、4-履带、5-PLC控制柜、6-车轮轴、7-肩关节、8-肘关节、9-腕关节、10-排爆夹手、201-肩关节定平台、202-第一输出轴、203-第一输出轴支座、204-第一电机支架、205-第一电机、206-第一联轴器、207-第二电机、208-第二上臂连接板、209-谐波减速器、210-第一上臂板、211-第一上臂连接板、212-上臂块、301-第二上臂板、302-第三上臂连接板、303-第三电机、304-第三电机支架、305-主动圆锥齿轮、306-从动圆锥齿轮、307-前臂连接板、308-前臂板、309-第二输出轴、310-轴承端盖、401-腕关节定平台、402-第四电机、403-腕关节固定板、404-第一连接板、405-第二联轴器、406-丝杠固定板、407-丝杠移动板、408-第二连接板、409-第一球铰支座、410-球头定长杆、411-第二球铰支座、412-腕关节动平台、413-第一球头连接件、414-直线电机、415-第二球头连接件、416-第三球头连接件、417-第三球头、418-第三球铰支座、419-支座固定板、420-丝杠、421-丝杠螺母、422-第三连接板、423-第二球头、424-第四球铰支座、501-小直齿轮、502-下连接板、503-夹手固定板、504-第五电机支座、505-第五电机、506-相机支架、507-CCD摄像机、508-上连接板、509-固定支撑轴、510-连杆轴、511-压力传感器、512-夹手、513-第一夹手连杆、514-第二夹手连杆、515-大直齿轮、516-大直齿轮轴、517-小直齿轮轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种高精度排爆机器人装置，包括履带车、车轮轴7、肘关节8、腕关节9和排爆夹手10，所述履带车为整个装置的基础定位和移动部件；所述车轮轴7固定在履带车上，所述肘关节8固定在车轮轴7上，所述腕关节9固定在肘关节8上，所述排爆夹手10固定在腕关节9上。
所述履带车包括履带车毂1、履带车轮2、履带车身3、履带4、PLC控制柜5、车轮轴6和履带驱动电机；所述PLC控制柜5固定在履带车身3上，履带车身3的两侧固定有两个履带车毂1，履带车轮2通过车轮轴6安装在履带车毂1上，每个履带车毂1上均设置五个履带车轮2，履带4依次绕过五个履带车轮2，履带4下部直接与地面相接触；每个履带车毂1上均设置有一个履带驱动电机，履带驱动电机连接履带车毂1上的一个车轮轴6；每个履带电机均与PLC控制柜5电连接。
所述履带车毂1为三角状的车毂，履带车毂1的三个顶点均设置有一个履带车轮2，履带车毂1作为底面的边上还设有两个履带车轮2，履带依次绕过五个履带车轮2，其中四个履带车轮2的中心位于与水平面平行的同一平面上。
如图2所示，所述车轮轴7包括肩关节定平台201、第一输出轴202、第一输出轴支座203、第一电机支架204、第一电机205、第一联轴器206、第二电机207、第二上臂连接板208、谐波减速器209、第一上臂板210、第一上臂连接板211、上臂块212；所述肩关节定平台201固定在履带车身3上，所述第一输出轴支座203固定在肩关节定平台201上，所第一电机支架204通过螺栓固定在肩关节定平台201上，所述第一电机205固定在第一电机支架204上，所述第一联轴器206一端连接第一电机205的输出轴，第一联轴器206的另一端连接所述第一输出轴202的一端；所述第一输出轴202通过两个第一输出轴支座203支撑在肩关节定平台201上，两个第一输出轴支座203之间的第一输出轴202上套装有上臂块212，第一输出轴202与上臂块212通过键周向固定；所述第一上臂连接板211的下端固定在上臂块212的上端，第二电机207固定在第二上臂连接板208上，第一上臂连接板211和第二上臂连接板208的两侧分别固定在第一上臂板210上，第一上臂连接板211、第二上臂连接板208和两块第一上臂板210共同构成容纳第二电机207的空间；所述第二电机207的输出轴穿过第二上臂连接板208，谐波减速器209固定连接在第二上臂连接板208上且谐波减速器209的输入端连接第二电机207的输出轴上；所述第一电机205、第二电机207均与PLC控制柜5电连接。
所述肩关节的上臂块212下端设置有长方形通孔，中间设置有通孔和三个键槽，三个键槽在以通孔为圆心均匀分布；上臂块212与第一输出轴202通过穿过三个键槽的键固定连接。
如图3所示，所述肘关节8包括第二上臂板301、第三上臂连接板302、第三电机303、第三电机支架304、主动圆锥齿轮305、从动圆锥齿轮306、第二输出轴309、前臂板308和前臂连接板307；所述谐波减速器209的输出端连接所述第三上臂连接板302，第三上臂连接板302、第三电机支架304通过两块第三上臂连接板302固定连接，第三上臂连接板302、第三电机支架304和两块第三上臂连接板302共同构成容纳第三电机303的空间；所述第三电机303固定在第三电机支架304上，第三电机303的输出轴穿过第三电机支架304，主动圆锥齿轮305连接在第三电机303的输出轴上；所述第二输出轴309的两端分别通过轴承安装在两块第二上壁板上，两块前臂板308的一端均固定在第二输出轴309上，两块前臂板308的另一端通过前臂连接板307固定连接，所述第二输出轴309的中部还套装有从动圆锥齿轮306，从动圆锥齿轮306通过键固定在第二输出轴309上，所述从动圆锥齿轮306与主动圆锥齿轮305相互啮合；第三电机303运动时通过主动圆锥齿轮305带动从动圆锥齿轮306转动，进而带动第二输出轴309、两块前臂板308和前臂连接板307组成的整体绕着第二输出轴309的轴心线转动；所述第三电机303与PLC控制柜5电连接。
所述第二输出轴309两端连接的第二上臂板301的外侧均设置有轴承端盖310。
如图4所示，所述腕关节9包括腕关节定平台401、腕关节固定板403、腕关节动平台412、支座固定板419、五个腕关节摆动臂和一个腕关节中心臂，所述腕关节固定板403一端通过螺栓和前臂连接板307固定连接，腕关节固定板403的另一端固定在所述腕关节定平台401上；五个腕关节摆动臂的一端均匀布置在腕关节固定板403上，五个腕关节摆动臂的另一端通过球形铰链均匀连接在腕关节动平台412上，支座固定板419固定在五个腕关节摆动臂的固定部分，腕关节中心臂的下端连接在支座固定板419上，腕关节中心臂的上端通过球形铰链连接在腕关节动平台412的中部。
如图6所示，所述腕关节中心臂包括第一球头连接件413、第二球头连接件415、第三球头连接件416、直线电机414、第三球头417、第三球铰支座418、第二球头423和第二球铰支座411；所述第三球头417通过第三球铰支座418固定在支座固定板419上，第三球头连接件416的一端与第三球头417固定连接，第三球头连接件416的另一端连接第二球头连接件415的一端，所述第二球头连接件415的另一端连接直线电机414的底座，直线电机414的输出轴连接第一球头连接件413的一端，所述第一球头连接件413的另一端通过第二球头423连接在第二球铰支座411上；第二球铰支座411固定在腕关节动平台412上。
如图5所示，所述腕关节摆动臂包括第一连接板404、第二联轴器405、第四电机402、丝杠固定板406、丝杠移动板407、第二连接板408、第一球头、第一球铰支座409、球头定长杆410、第四球铰支座424、丝杠420、丝杠螺母421和第三连接板422，所述第四电机402固定在腕关节定平台401的下表面，第四电机402的输出轴穿过腕关节定平台401并连接第二联轴器405的一端，第二联轴器405的另一端连接丝杠420的一端；所述第一连接板404和第三连接板422的两端通过两块丝杠固定板406固定连接，丝杠420的两端分别通过轴承支撑在第一连接板404和第三连接板422上，丝杠螺母421套装在所述丝杠420上，所述第一连接板404和第三连接板422之间还设置有直线导轨，直线导轨穿过丝杠螺母421，第四电机402运动时通过第二联轴器405带动丝杠420转动，进而带动丝杠螺母421沿着丝杠420和直线导轨进行直线运动；两块丝杠移动板407的下端固定在丝杠螺母421的两侧，两块丝杠移动板407的上端通过第二连接板408固定连接，第一球铰支座409固定在第二连接板408上，球头定长杆410的一端通过第一球头连接在第一球铰支座409，球头定长杆410的另一端通过第四球头连接第四球铰支座424，第四球铰支座424固定在腕关节动平台412上；五个腕关节摆动臂的丝杠固定板406均固定在腕关节定平台401上，五个腕关节摆动臂的第三连接板422均与腕关节中心臂的支座固定板419固定连接；所述直线电机414与第四电机402均与PLC控制柜5电连接。
所述五个腕关节摆动臂下端与腕关节定平台401的连接点沿圆周方向均布，五个腕关节摆动臂上端与腕关节动平台412的连接点也沿着圆周方向均布。
五个腕关节摆动臂的下端呈正五边形安装在腕关节定平台401上，五个腕关节摆动臂的上端呈正五边形安装在腕关节动平台412上。
所述第一球头连接件413和第三球头连接件416的上端均设置有通孔，第一球头连接件413和第三球头连接件416的下端设置有盲孔。
所述第二球头连接件415的下端设置为圆柱形，第二球头连接件415的上端设置为U型。
如图7所示，所述排爆夹手10包括小直齿轮501、下连接板502、夹手固定板503、第五电机支座504、第五电机505、相机支架506、CCD摄像机507、上连接板508、固定支撑轴509、连杆轴510、压力传感器511、夹手512、第一夹手连杆513、第二夹手连杆514、大直齿轮515、大直齿轮轴516、小直齿轮轴517；所述夹手固定板503固定连接在所述腕关节动平台412上，所述上连接板508和下连接板502平行设置；上连接板508和下连接板502之间通过夹手固定板503和所述固定支撑轴509固定连接；所述第五电机505支架的一个侧面通过螺栓固定在所述腕关节动平台412上，第五电机505支架的另一个侧面固定在上连接板508上；所述第五电机505固定在第五电机505支架上，第五电机505的输出轴穿过上连接板508并通过键连接小直齿轮轴517的上端，小直齿轮轴517的下端通过内嵌在下连接板502上的轴承与下连接板502连接；所述小直齿轮501通过键固定在小直齿轮轴517上，所述大直齿轮轴516的两端分别通过轴承在上连接板508和下连接板502上，所述大直齿轮515通过键固定在大直齿轮轴516，所述大直齿轮515与小直齿轮501啮合；所述连杆轴510的两端分别通过轴承连接在上连接板508和下连接板502上，第二夹手连杆514的一端通过键与大直齿轮轴516固定连接，第二夹手连杆514的另一端与夹手512的末端铰接，第一夹手连杆513的一端通过键与连杆轴510固定连接，第一夹手连杆513的另一端与夹手512的中部铰接；所述夹手512的前端内侧设置有压力传感器511；所述夹手512、第一夹手连杆513、第二夹手连杆514、压力传感器511均设置有左右对称的一对；所述第五电机505运动时通过小直齿轮轴517带动大直齿轮515转动，带动第二夹手连杆514绕着大直齿轮轴516的轴心旋转，进而带动夹手512的尾端跟随第二夹手连杆514的前端进行转动，夹手512的中部在第一夹手连杆513的作用下，使两个夹手512的前端实现夹紧和松开操作；所述相机支架506固定在上连接板508上，所述CCD摄像机507固定在相机支架506上；所述第五电机505、CCD摄像机507和压力传感器511均与PLC控制柜5电连接。
所述排爆夹手10的上连接板508和下连接板502形状、大小均相同。
所述第三上臂连接板302、第三电机支架304、前臂连接板307、第二上臂连接板208和第一上臂连接板211均为U型板。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高精度排爆机器人装置，其特征在于：包括履带车、车轮轴(7)、肘关节(8)、腕关节(9)和排爆夹手(10)，所述履带车为整个装置的基础定位和移动部件；所述车轮轴(7)固定在履带车上，所述肘关节(8)固定在车轮轴(7)上，所述腕关节(9)固定在肘关节(8)上，所述排爆夹手(10)固定在腕关节(9)上；
所述履带车包括履带车毂(1)、履带车轮(2)、履带车身(3)、履带(4)、PLC控制柜(5)、车轮轴(6)和履带驱动电机；所述PLC控制柜(5)固定在履带车身(3)上，履带车身(3)的两侧固定有两个履带车毂(1)，履带车轮(2)通过车轮轴(6)安装在履带车毂(1)上，每个履带车毂(1)上均设置五个履带车轮(2)，履带(4)依次绕过五个履带车轮(2)，履带(4)下部直接与地面相接触；每个履带车毂(1)上均设置有一个履带驱动电机，履带驱动电机连接履带车毂(1)上的一个车轮轴(6)；每个履带电机均与PLC控制柜(5)电连接；
所述车轮轴(7)包括肩关节定平台(201)、第一输出轴(202)、第一输出轴支座(203)、第一电机支架(204)、第一电机(205)、第一联轴器(206)、第二电机(207)、第二上臂连接板(208)、谐波减速器(209)、第一上臂板(210)、第一上臂连接板(211)、上臂块(212)；所述肩关节定平台(201)固定在履带车身(3)上，所述第一输出轴支座(203)固定在肩关节定平台(201)上，所第一电机支架(204)通过螺栓固定在肩关节定平台(201)上，所述第一电机(205)固定在第一电机支架(204)上，所述第一联轴器(206)一端连接第一电机(205)的输出轴，第一联轴器(206)的另一端连接所述第一输出轴(202)的一端；所述第一输出轴(202)通过两个第一输出轴支座(203)支撑在肩关节定平台(201)上，两个第一输出轴支座(203)之间的第一输出轴(202)上套装有上臂块(212)，第一输出轴(202)与上臂块(212)通过键周向固定；所述第一上臂连接板(211)的下端固定在上臂块(212)的上端，第二电机(207)固定在第二上臂连接板(208)上，第一上臂连接板(211)和第二上臂连接板(208)的两侧分别固定在第一上臂板(210)上，第一上臂连接板(211)、第二上臂连接板(208)和两块第一上臂板(210)共同构成容纳第二电机(207)的空间；所述第二电机(207)的输出轴穿过第二上臂连接板(208)，谐波减速器(209)固定连接在第二上臂连接板(208)上且谐波减速器(209)的输入端连接第二电机(207)的输出轴上；所述第一电机(205)、第二电机(207)均与PLC控制柜(5)电连接；
所述肘关节(8)包括第二上臂板(301)、第三上臂连接板(302)、第三电机(303)、第三电机支架(304)、主动圆锥齿轮(305)、从动圆锥齿轮(306)、第二输出轴(309)、前臂板(308)和前臂连接板(307)；所述谐波减速器(209)的输出端连接所述第三上臂连接板(302)，第三上臂连接板(302)、第三电机支架(304)通过两块第三上臂连接板(302)固定连接，第三上臂连接板(302)、第三电机支架(304)和两块第三上臂连接板(302)共同构成容纳第三电机(303)的空间；所述第三电机(303)固定在第三电机支架(304)上，第三电机(303)的输出轴穿过第三电机支架(304)，主动圆锥齿轮(305)连接在第三电机(303)的输出轴上；所述第二输出轴(309)的两端分别通过轴承安装在两块第二上壁板上，两块前臂板(308)的一端均固定在第二输出轴(309)上，两块前臂板(308)的另一端通过前臂连接板(307)固定连接，所述第二输出轴(309)的中部还套装有从动圆锥齿轮(306)，从动圆锥齿轮(306)通过键固定在第二输出轴(309)上，所述从动圆锥齿轮(306)与主动圆锥齿轮(305)相互啮合；第三电机(303)运动时通过主动圆锥齿轮(305)带动从动圆锥齿轮(306)转动，进而带动第二输出轴(309)、两块前臂板(308)和前臂连接板(307)组成的整体绕着第二输出轴(309)的轴心线转动；所述第三电机(303)与PLC控制柜(5)电连接；
所述腕关节(9)包括腕关节定平台(401)、腕关节固定板(403)、腕关节动平台(412)、支座固定板(419)、五个腕关节摆动臂和一个腕关节中心臂，所述腕关节固定板(403)一端通过螺栓和前臂连接板(307)固定连接，腕关节固定板(403)的另一端固定在所述腕关节定平台(401)上；五个腕关节摆动臂的一端均匀布置在腕关节固定板(403)上，五个腕关节摆动臂的另一端通过球形铰链均匀连接在腕关节动平台(412)上，支座固定板(419)固定在五个腕关节摆动臂的固定部分，腕关节中心臂的下端连接在支座固定板(419)上，腕关节中心臂的上端通过球形铰链连接在腕关节动平台(412)的中部；
所述腕关节中心臂包括第一球头连接件(413)、第二球头连接件(415)、第三球头连接件(416)、直线电机(414)、第三球头(417)、第三球铰支座(418)、第二球头(423)和第二球铰支座(411)；所述第三球头(417)通过第三球铰支座(418)固定在支座固定板(419)上，第三球头连接件(416)的一端与第三球头(417)固定连接，第三球头连接件(416)的另一端连接第二球头连接件(415)的一端，所述第二球头连接件(415)的另一端连接直线电机(414)的底座，直线电机(414)的输出轴连接第一球头连接件(413)的一端，所述第一球头连接件(413)的另一端通过第二球头(423)连接在第二球铰支座(411)上；第二球铰支座(411)固定在腕关节动平台(412)上；
所述腕关节摆动臂包括第一连接板(404)、第二联轴器(405)、第四电机(402)、丝杠固定板(406)、丝杠移动板(407)、第二连接板(408)、第一球头、第一球铰支座(409)、球头定长杆(410)、第四球铰支座(424)、丝杠(420)、丝杠螺母(421)和第三连接板(422)，所述第四电机(402)固定在腕关节定平台(401)的下表面，第四电机(402)的输出轴穿过腕关节定平台(401)并连接第二联轴器(405)的一端，第二联轴器(405)的另一端连接丝杠(420)的一端；所述第一连接板(404)和第三连接板(422)的两端通过两块丝杠固定板(406)固定连接，丝杠(420)的两端分别通过轴承支撑在第一连接板(404)和第三连接板(422)上，丝杠螺母(421)套装在所述丝杠(420)上，所述第一连接板(404)和第三连接板(422)之间还设置有直线导轨，直线导轨穿过丝杠螺母(421)，第四电机(402)运动时通过第二联轴器(405)带动丝杠(420)转动，进而带动丝杠螺母(421)沿着丝杠(420)和直线导轨进行直线运动；两块丝杠移动板(407)的下端固定在丝杠螺母(421)的两侧，两块丝杠移动板(407)的上端通过第二连接板(408)固定连接，第一球铰支座(409)固定在第二连接板(408)上，球头定长杆(410)的一端通过第一球头连接在第一球铰支座(409)，球头定长杆(410)的另一端通过第四球头连接第四球铰支座(424)，第四球铰支座(424)固定在腕关节动平台(412)上；五个腕关节摆动臂的丝杠固定板(406)均固定在腕关节定平台(401)上，五个腕关节摆动臂的第三连接板(422)均与腕关节中心臂的支座固定板(419)固定连接；所述直线电机(414)与第四电机(402)均与PLC控制柜(5)电连接；
所述排爆夹手(10)包括小直齿轮(501)、下连接板(502)、夹手固定板(503)、第五电机支座(504)、第五电机(505)、相机支架(506)、CCD摄像机(507)、上连接板(508)、固定支撑轴(509)、连杆轴(510)、压力传感器(511)、夹手(512)、第一夹手连杆(513)、第二夹手连杆(514)、大直齿轮(515)、大直齿轮轴(516)、小直齿轮轴(517)；所述夹手固定板(503)固定连接在所述腕关节动平台(412)上，所述上连接板(508)和下连接板(502)平行设置；上连接板(508)和下连接板(502)之间通过夹手固定板(503)和所述固定支撑轴(509)固定连接；所述第五电机(505)支架的一个侧面通过螺栓固定在所述腕关节动平台(412)上，第五电机(505)支架的另一个侧面固定在上连接板(508)上；所述第五电机(505)固定在第五电机(505)支架上，第五电机(505)的输出轴穿过上连接板(508)并通过键连接小直齿轮轴(517)的上端，小直齿轮轴(517)的下端通过内嵌在下连接板(502)上的轴承与下连接板(502)连接；所述小直齿轮(501)通过键固定在小直齿轮轴(517)上，所述大直齿轮轴(516)的两端分别通过轴承在上连接板(508)和下连接板(502)上，所述大直齿轮(515)通过键固定在大直齿轮轴(516)，所述大直齿轮(515)与小直齿轮(501)啮合；所述连杆轴(510)的两端分别通过轴承连接在上连接板(508)和下连接板(502)上，第二夹手连杆(514)的一端通过键与大直齿轮轴(516)固定连接，第二夹手连杆(514)的另一端与夹手(512)的末端铰接，第一夹手连杆(513)的一端通过键与连杆轴(510)固定连接，第一夹手连杆(513)的另一端与夹手(512)的中部铰接；所述夹手(512)的前端内侧设置有压力传感器(511)；所述夹手(512)、第一夹手连杆(513)、第二夹手连杆(514)、压力传感器(511)均设置有左右对称的一对；所述第五电机(505)运动时通过小直齿轮轴(517)带动大直齿轮(515)转动，带动第二夹手连杆(514)绕着大直齿轮轴(516)的轴心旋转，进而带动夹手(512)的尾端跟随第二夹手连杆(514)的前端进行转动，夹手(512)的中部在第一夹手连杆(513)的作用下，使两个夹手(512)的前端实现夹紧和松开操作；所述相机支架(506)固定在上连接板(508)上，所述CCD摄像机(507)固定在相机支架(506)上；所述第五电机(505)、CCD摄像机(507)和压力传感器(511)均与PLC控制柜(5)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种高精度排爆机器人装置，其特征在于：所述履带车毂(1)为三角状的车毂，履带车毂(1)的三个顶点均设置有一个履带车轮(2)，履带车毂(1)作为底面的边上还设有两个履带车轮(2)，履带依次绕过五个履带车轮(2)，其中四个履带车轮(2)的中心位于与水平面平行的同一平面上。
3.根据权利要求1所述的一种高精度排爆机器人装置，其特征在于：所述五个腕关节摆动臂下端与腕关节定平台(401)的连接点沿圆周方向均布，五个腕关节摆动臂上端与腕关节动平台(412)的连接点也沿着圆周方向均布。
4.根据权利要求1所述的一种高精度排爆机器人装置，其特征在于：五个腕关节摆动臂的下端呈正五边形安装在腕关节定平台(401)上，五个腕关节摆动臂的上端呈正五边形安装在腕关节动平台(412)上。
5.根据权利要求1所述的一种高精度排爆机器人装置，其特征在于：所述肩关节的上臂块(212)下端设置有长方形通孔，中间设置有通孔和三个键槽，三个键槽在以通孔为圆心均匀分布；上臂块(212)与第一输出轴(202)通过穿过三个键槽的键固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种高精度排爆机器人装置，其特征在于：所述第一球头连接件(413)和第三球头连接件(416)的上端均设置有通孔，第一球头连接件(413)和第三球头连接件(416)的下端设置有盲孔。
7.根据权利要求1所述的一种高精度排爆机器人装置，其特征在于：所述第二球头连接件(415)的下端设置为圆柱形，第二球头连接件(415)的上端设置为U型。
8.根据权利要求1所述的一种高精度排爆机器人装置，其特征在于：所述排爆夹手(10)的上连接板(508)和下连接板(502)形状、大小均相同。
9.根据权利要求1所述的一种高精度排爆机器人装置，其特征在于：所述第三上臂连接板(302)、第三电机支架(304)、前臂连接板(307)、第二上臂连接板(208)和第一上臂连接板(211)均为U型板。
10.根据权利要求1所述的一种高精度排爆机器人装置，其特征在于：所述第二输出轴(309)两端连接的第二上臂板(301)的外侧均设置有轴承端盖(310)。
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