CN110900590B - 蛇形机器人模块化快速拆装防尘防水外壳 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蛇形机器人模块化快速拆装防水防尘外壳，属于机器人的技术领域，其包括多个依次连接的关节模块；关节模块包括柔性管、动力组件以及控制板壳组；控制板壳组包括前壳、后壳以及第一密封圈，前壳与后壳卡接相连，当前壳与后壳卡接时，第一密封圈被前壳与后壳夹紧；动力组件包括舵机以及摇臂，舵机和摇臂连接相邻两个关节模块的前壳与后壳；柔性管的两端通过卡箍和第二密封圈与相邻两个关节模块的前壳与后壳密封连接；舵机和摇臂位于柔性管的内侧。本发明解决了蛇形机器人外壳拆装繁琐且不防尘防水的问题。

Description

蛇形机器人模块化快速拆装防尘防水外壳

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，具体涉及一种蛇形机器人模块化快速拆装防水防尘外壳。

背景技术

蛇形机器人是仿照生物蛇的结构特点与运动机理而研制出的一种高冗余度的仿生机器人。与传统的足式、轮式等移动机器人相比，蛇形机器人身体细长，运动形式多样，具有较强的地面适应能力，在灾后救援、管道勘察、未知环境侦测、障碍物清除等领域具有广阔的应用前景。

目前，国内外学者均对蛇形机器人进行了大量研究，根据生物蛇的结构特点和运动机理，蛇形机器人的结构均由关节模块构成，模块化设计可以使得蛇形机器人可以灵活的扩展和减少关节模块，组成不同的蛇形机器人。为方便研究人员进行快速灵活的扩展与减少模块，关节模块应具备快速拆装功能，但是目前蛇形机器人外壳模块化设计不理想，拆装繁琐复杂。

在蛇形机器人工作过程中，由于外部环境恶劣，若外壳防护效果不佳，会导致灰尘、水渗入外壳中。灰尘粘附在控制板或驱动电机上形成导电桥，会引起电路短路，还会形成腐蚀性的电解质，破坏电路。在某些情况下蛇形机器人需要进行水下作业，水进入外壳内部，会引起控制板或驱动电机短路，导致机器人故障甚至烧毁。目前大多的蛇形机器人外壳不能防尘防水或防尘防水效果不好。

发明内容

为解决上述问题，即蛇形机器人外壳拆装繁琐且不防尘防水的问题，本发明提供了一种蛇形机器人模块化快速拆装防水防尘外壳，其包括多个依次连接的关节模块；所述关节模块包括柔性管、动力组件以及控制板壳组；所述控制板壳组包括前壳、后壳以及第一密封圈，所述前壳与所述后壳卡接相连，当所述前壳与所述后壳卡接时，所述第一密封圈被所述前壳与所述后壳夹紧；所述动力组件包括舵机以及摇臂，舵机和摇臂连接相邻两个所述关节模块的所述前壳与所述后壳；所述柔性管的两端通过卡箍和第二密封圈与相邻两个所述关节模块的所述前壳与所述后壳密封连接；所述舵机和所述摇臂位于所述柔性管的内侧。

在一些优选实例中,所述控制板壳组还包括设置于所述前壳内的前支撑板和设置于所述后壳内的后支撑板；所述前支撑板和所述后支撑板分别设置有前凸块和后凸块，所述前凸块和所述后凸块上均开设有榫槽，所述摇臂和所述舵机上均固定有与所述榫槽相配合的榫头，所述榫头与所述榫槽采用走马销的配合方式。

在一些优选实例中，所述榫头在所述榫槽内的移动方向与所述舵机输出轴的轴线方向垂直。

在一些优选实例中，所述榫槽的形状设置为可以使榫头沿相垂直的两个方向移动，以进行配合。

在一些优选实例中，所述榫头设置有表示移动方向的标记。

在一些优选实例中，所述前凸块和所述后凸块均可拆卸连接有限位部件，所述限位部件与所述前凸块或所述后凸块连接时，所述限位部件伸入到所述榫槽中以限制所述榫头的移动。

在一些优选实例中，所述摇臂呈“U”型结构，所述舵机伸入到所述摇臂的U形口内，并且所述摇臂的一端与所述舵机的输出轴刚性连接，所述摇臂的另一端与所述舵机回转连接，所述舵机的输出轴转动将带动所述摇臂转动。

在一些优选实例中，所述前壳和所述后壳采用轴孔式的配合结构。

在一些优选实例中，所述柔性管为波纹管。

在一些优选实例中，所述前壳和所述后壳分别设置有与所述柔性管相适配的前管接头和后管接头，所述柔性管的两端通过后密封圈和卡箍与所述前管接头和所述后管接头密封连接。

本发明的有益效果为：

1)由于控制板壳组内的前壳与后壳密封相连，相邻两个控制板壳组分别与柔性管密封连接，并且动力组件设置于柔性管内，既保证了蛇形机器人的运动又实现了防水防尘功能。

2)利用卡箍可以快速的固定柔性管；前壳与后壳卡接也可以实现快速固定；从而实现了关节模块的快速安装以及相邻关节模块的快速连接。

3)利用榫头和榫槽可以快速的对舵机进行固定，从而加速相邻关节模块的连接。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一实施例的等轴测视图；

图2是图1的爆炸图；

图3是本发明一实施例中控制板壳组的结构示意图；

图4是本发明一实施例中动力组件的结构示意图；

图5是本发明一实施例中柔性管的结构示意图；

图6是本发明一实施例中动力组件与控制板壳组连接的结构示意图；

图7是本发明一实施例中前壳的正视图。

附图标记说明:1、控制板壳组；11、前壳；111、前支撑板；112、前凸块；113、前管接头；12、后壳；121、后支撑板；122、后凸块；123、后管接头；13、第一密封圈；2、动力组件；21、舵机；22、摇臂；23、支撑部件；3、柔性管；4、第二密封圈；5、卡箍；61、榫头；611、标记；62、榫槽；63、限位部件。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

以下参照附图结合一实施例进一步说明本发明。

参照图1和图2，本发明公开了一种蛇形机器人模块化快速拆装防水防尘外壳，其包括多个依次连接的关节模块。关节模块包括柔性管3、动力组件2以及控制板壳组1。

参见图3和图6，控制板壳组1包括前壳11、后壳12以及第一密封圈13。前壳11和后壳12采用轴孔式的配合结构。前壳11与后壳12卡接相连，并且当前壳11与后壳12卡接时，第一密封圈13被前壳11和后壳12夹紧。前壳11与后壳12还分别设置有前管接头113和后管接头123。前壳11和后壳12内分别一体成型有前支撑板111和后支撑板121。并且前支撑板111和后支撑板121分别一体成型有前凸块112和后凸块122，前凸块112和后凸块122朝相背离的两个方向伸出。

参见图1和图5，柔性管3的两端密封连接相邻两个关节模块的前壳11和后壳12。具体的，在本实施例中，柔性管3采用的是波纹管，柔性管3的两端通过第二密封圈4和卡箍5分别连接相邻两个关节模块的前管接头113和后管接头123。

参见图4和图6，动力组件2包括舵机21和摇臂22。舵机21和摇臂22连接相邻的两个关节模块的前壳11与后壳12。

摇臂22呈“U”型结构，舵机21伸入到摇臂22的U形口内，并且摇臂22的一端与舵机21的输出轴通过法兰螺栓刚性连接，摇臂22的另一端与舵机21回转连接。舵机21的输出轴转动将带动摇臂22转动。

舵机21上固定有一个“U”型的支撑部件23，舵机21伸入到支撑部件23内并且通过螺栓与支撑部件23固定。

在摇臂22和支撑部件23上均通过螺栓固定有榫头61，在前凸块112和后凸块122上均开设有与榫头61相适配的榫槽62。榫头61和榫槽62采用走马销的配合方式。固定动力组件2时采用榫卯结构能够有效的提高现场的安装速度并简化安装过程。

结合图7，榫槽62的形状设置为可以使榫头61沿相垂直的两个方向移动，以进行配合。图7中的虚线表示出了在前壳11的正视图中无法看到但存在的暗槽。进一步的，实际安装时，榫头61在榫槽62内的移动方向与舵机21输出轴的轴线方向垂直。这样设置可以减轻舵机21运转时造成的榫头61与榫槽62之间的松动。

因为榫槽62提供有两个移动方向，所以在榫头61上还设置有表示移动方向的标记611，标记611具体为一个三角缺口。

前凸块112和后凸块122均可拆卸连接有限位部件63。限位部件63通过螺栓进行安装。限位部件63具有一凸出部，当限位部件63与前凸块112或后凸块122连接时，凸出部伸入到榫槽62内以限制榫头61的移动。凸出部在附图中为示出，图6中仅示出了摇臂22上的榫头61与后凸块122上的榫槽62配合的结构，但由于舵机21上的榫头61和摇臂22上的榫头61一致，前凸块112上的榫槽62和后凸块122上的榫槽62一致，所以本领域技术人员能够理解如何将支撑部件23上的榫头61安装在前凸块112上的榫槽62内。

从本发明的技术方案整体来看，实现了模块化的设计，实现了快速的拆装，并且做到了防水防尘，解决了现有技术中的不足。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“前”、“后”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种蛇形机器人模块化快速拆装防水防尘外壳，其特征在于：包括多个依次连接的关节模块；所述关节模块包括柔性管、动力组件以及控制板壳组；

所述控制板壳组包括前壳、后壳以及第一密封圈，所述前壳与所述后壳卡接相连，当所述前壳与所述后壳卡接时，所述第一密封圈被所述前壳与所述后壳夹紧以实现密封；

所述控制板壳组还包括设置于所述前壳内的前支撑板和设置于所述后壳内的后支撑板；所述前支撑板和所述后支撑板分别设置有前凸块和后凸块，所述前凸块和所述后凸块上均开设有榫槽，

所述动力组件包括舵机以及摇臂，舵机和摇臂连接相邻两个所述关节模块的所述前壳和所述后壳；所述摇臂和所述舵机上均固定有与所述榫槽相配合的榫头，所述榫头与所述榫槽采用走马销的配合方式；所述榫头在所述榫槽内的移动方向与所述舵机输出轴的轴线方向垂直；所述榫槽的形状设置为能够使榫头沿相垂直的两个方向移动，以进行配合, 所述榫头设置有表示移动方向的标记；所述前凸块和所述后凸块均可拆卸连接有限位部件，所述限位部件与所述前凸块或所述后凸块连接时，所述限位部件伸入到所述榫槽中以限制所述榫头的移动；

所述柔性管的两端通过卡箍和第二密封圈与相邻两个所述关节模块的所述前壳和所述后壳密封连接；所述舵机和所述摇臂位于所述柔性管的内侧。

2.根据权利要求1所述的蛇形机器人模块化快速拆装防水防尘外壳，其特征在于：所述摇臂呈U形结构，所述舵机伸入到所述摇臂的U形口内，并且所述摇臂的一端与所述舵机的输出轴刚性连接，所述摇臂的另一端与所述舵机回转连接，所述舵机的输出轴转动将带动所述摇臂转动。

3.根据权利要求1所述的蛇形机器人模块化快速拆装防水防尘外壳，其特征在于：所述前壳和所述后壳采用轴孔式的配合结构。

4.根据权利要求1所述的蛇形机器人模块化快速拆装防水防尘外壳，其特征在于：所述柔性管为波纹管。

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