CN111890341A - 一种类蛇形爬动的机器人 - Google Patents

一种类蛇形爬动的机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN111890341A
CN111890341A CN202010853162.5A CN202010853162A CN111890341A CN 111890341 A CN111890341 A CN 111890341A CN 202010853162 A CN202010853162 A CN 202010853162A CN 111890341 A CN111890341 A CN 111890341A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steering
gear
crank
foot
rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010853162.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111890341B (zh
Inventor
朱燚鋆
夏宁
章学文
徐俊哲
苏炼
翁焕博
蔡姚杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University of Technology ZJUT
Original Assignee
Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University of Technology ZJUT filed Critical Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority to CN202010853162.5A priority Critical patent/CN111890341B/zh
Publication of CN111890341A publication Critical patent/CN111890341A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111890341B publication Critical patent/CN111890341B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
    • B25J9/065—Snake robots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/08—Programme-controlled manipulators characterised by modular constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/032—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明公开了一种类蛇形爬动的机器人，包括机架、转向机构、驱动机构及爬行脚，所述机架采用分段式结构，且相邻两段机架之间通过转向机构铰接，所述驱动机构分别设置在每段机架内，所述爬行脚与驱动机构传动连接，所述驱动机构通过爬行脚带动每段机架独立运动，并通过转向机构带动控制相邻两段机架相对摆动，从而使得机架整体进行类蛇形爬动。本发明的有益效果是：采用分段式机架结构，在相邻两段机架之间设置转向机构，并在每段机架设置独立的驱动机构及爬行脚，从而使得分段式机架进行类蛇形爬动，能够在倾斜面及复杂环境下稳定工作，且类蛇形爬动灵活性更高，适应性更好。

Description

一种类蛇形爬动的机器人
技术领域
本发明涉及爬行机器人技术领域，具体涉及一种类蛇形爬动的机器人。
背景技术
爬行机器人是通过人工控制或程序自动控制的一种机器人，目前在自然灾害后的救灾、生命探测工作中起着极其重要的作用，可以代替搜救人员到达危险场所进行搜救工作，但是现有技术中的爬行机器人在倾斜面进行搜救时，容易产生侧翻现象，且爬行过程中灵活性较差，影响其搜救效率。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了结构设计合理的一种类蛇形爬动的机器人。
本发明的技术方案如下：
一种类蛇形爬动的机器人，其特征在于，包括机架、转向机构、驱动机构及爬行脚，所述机架采用分段式结构，且相邻两段机架之间通过转向机构铰接，所述驱动机构分别设置在每段机架内，所述爬行脚与驱动机构传动连接，所述驱动机构通过爬行脚带动每段机架独立运动，并通过转向机构带动控制相邻两段机架相对摆动，从而使得机架整体进行类蛇形爬动。
所述的一种类蛇形爬动的机器人，其特征在于，所述转向机构包括直流电机、电机丝杆、丝杠螺母、转向摆杆、转向拉索及十字转向接头，所述十字转向接头两侧分别与转向拉索一端相连，所述转向拉索的另一端与转向摆杆相连，所述转向摆杆中部与机架活动连接，所述转向摆杆一端与丝杠螺母相连，所述丝杠螺母上设有电机丝杆，所述电机丝杆端部设有直流电机。
所述的一种类蛇形爬动的机器人，其特征在于，所述驱动机构包括直流电机、驱动齿轮、传动齿轮、蜗杆齿轮、蜗杆、蜗轮齿轮及曲柄齿轮，所述驱动齿轮设置在直流电机的驱动轴上，所述驱动齿轮上啮合设置传动齿轮，所述传动齿轮的齿轮轴两端分别设有同步齿轮，并通过同步齿轮啮合设置蜗轮齿轮，所述蜗杆齿轮中心设有蜗杆，所述蜗杆周向设有涡轮齿轮，所述涡轮齿轮上设有曲柄齿轮，并通过曲柄齿轮与爬行脚相连。
所述的一种类蛇形爬动的机器人，其特征在于，所述爬行脚包括曲柄轴、曲柄、曲柄杆、摆杆、平行连杆、脚平衡杆及脚板，所述曲柄设置在的曲柄轴上，所述曲柄杆活动设置在曲柄偏心位置处，所述曲柄杆末端设有平行连杆，所述平行连杆的连接轴两端分别设有脚平衡杆及摆杆，且通过脚平衡杆与脚板活动连接，通过摆杆与机架活动连接。
本发明的有益效果是：采用分段式机架结构，在相邻两段机架之间设置转向机构，并在每段机架设置独立的驱动机构及爬行脚，从而使得分段式机架进行类蛇形爬动，能够在倾斜面及复杂环境下稳定工作，且类蛇形爬动灵活性更高，适应性更好。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的转向机构结构示意图；
图3为本发明的驱动机构结构示意图；
图4为本发明的爬行脚结构示意图；
图5为本发明的机架内部结构示意图；
图中：1-机架、2-转向机构、201-直流电机、202-电机丝杠、203-丝杠螺母、204-十字转向接头、205-转向拉索、206-转向摆杆、3-驱动轮系、301-蜗杆、302-蜗轮齿轮、303-曲柄齿轮、304-蜗杆齿轮、305-驱动齿轮、306-直流电机、307-传动齿轮、4-爬行脚、401-摆杆、403-曲柄、404-曲柄轴、405-曲柄杆、406-脚板、407-脚平衡杆、408-平行连杆。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明作进一步描述。
如图1-5所示，一种类蛇形爬动的机器人，包括机架1、转向机构2、直流电机201、电机丝杠202、丝杠螺母203、十字转向接头204、转向拉索205、转向摆杆206、驱动轮系3、蜗杆301、蜗轮齿轮302、曲柄齿轮303、蜗杆齿轮304、驱动齿轮305、直流电机306、传动齿轮307、爬行脚4、摆杆 401、曲柄403、曲柄轴404、曲柄杆405、脚板406、脚平衡杆407及平行连杆408。
机架1采用分段式结构，本实施例采用两段式结构，每段机架的内部设置有空心夹层，可根据不同的工作场合放置不同的传感器，例如温度传感器、湿度传感器等。
转向机构2由两套子转向装置及一个十字转向接头204组成，并通过十字转向接头204将两套子转向装置相连，每套子转向装置包含一只直流电机201、电机丝杠202、丝杠螺母203、转向摆杆206及两根转向拉索205，直流电机201设置在电机丝杠202端部，与电机丝杠202传动连接，用于驱动电机丝杠202转动；所述电机丝杠202与丝杠螺母203配合，所述丝杠螺母203与转向摆杆206的一端通过槽销副连接，所述转向摆杆206上打有三个孔（图中未标出，3个孔从上至下为孔一、孔二、孔三），孔一与孔三关于孔二对称，其中，孔二与机架1铰接，两根转向拉索205分别穿过孔一与孔三，所述的转向拉索205的另一端穿设在十字转向接头204上，所述十字转向接头与机架1铰接。
直流电机201旋转带动电机丝杆202旋转，电机丝杆202与丝杠螺母203类似于导轨滑块，从而带动丝杠螺母203移动，此处假设丝杠螺母203向右移动，由于转向摆杆206的孔二与机架铰接，而丝杠螺母203与转向摆杆206间为槽小副连接，故转向摆杆206会绕着孔2顺时针转动，从而带动十字转向接头204转动，由于十字转向接头204与下一节机架铰接，（假设以十字转向接头中心为原点，向下为x轴方向，向右为y轴方向，屏幕向外为z轴方向）使下一节机架可在任一YOZ平面运动，丝杠螺母203向左移动同理。另一子转向装置的运动同理，实现机架的运动类似于蛇的蠕动。
驱动机构包括直流电机306、驱动齿轮305、传动齿轮307、蜗杆齿轮304、蜗杆301、蜗轮齿轮302及曲柄齿轮303，直流电机306为原动件，直流电机306驱动驱动齿轮305转动，通过传动齿轮307的传动带动与其同轴设置的同步齿轮（同步齿轮设置在传动齿轮307齿轮轴两端位置）转动，从而通过同步齿轮带动两侧蜗杆齿轮304转动，由于蜗杆301与蜗杆齿轮304固定，实现蜗杆301的转动，从而带动蜗轮齿轮302以及曲柄齿轮303的转动，蜗轮齿轮302沿蜗杆301周向设有四个，曲柄齿轮303、曲柄403通过曲柄轴404连接，实现曲柄403的转动。
爬行脚4包括所述曲柄轴404、曲柄403、曲柄杆405（曲柄杆405包括左曲柄杆、右曲柄杆）、摆杆401（摆杆401包括摆杆一、摆杆二）、平行连杆408（平行连杆408包括左平行连杆、右平行连杆）、脚平衡杆407及脚板406，所述曲柄403与驱动机构中的曲柄齿轮303通过曲柄轴404安装配合，所述曲柄403上有凸起用于与曲柄杆405（左、右曲柄杆）一端配合，曲柄杆405另一端与平行连杆408（左、右平行连杆）通过销轴连接，平行连杆408两端分别与摆杆401、脚平衡杆407通过销轴连接，摆杆401（摆杆一、摆杆二））与机架铰接，所述脚板406与脚平衡杆407、脚板406与曲柄杆405（曲柄杆采用T型结构）之间的连接方式为铰接。爬行脚4中的一系列结构用于实现脚板406的平稳爬行运行。

Claims (4)

1.一种类蛇形爬动的机器人，其特征在于，包括机架（1）、转向机构（2）、驱动机构（3）及爬行脚（4），所述机架（1）采用分段式结构，且相邻两段机架之间通过转向机构（2）铰接，所述驱动机构（3）分别设置在每段机架内，所述爬行脚（4）与驱动机构（3）传动连接，所述驱动机构（3）通过爬行脚（4）带动每段机架独立运动，并通过转向机构（2）带动控制相邻两段机架相对摆动，从而使得机架（1）整体进行类蛇形爬动。
2.根据权利要求1所述的一种类蛇形爬动的机器人，其特征在于，所述转向机构（2）包括直流电机（201）、电机丝杆（202）、丝杠螺母（203）、转向摆杆（206）、转向拉索（205）及十字转向接头（204），所述十字转向接头（204）两侧分别与转向拉索（205）一端相连，所述转向拉索（205）的另一端与转向摆杆（206）相连，所述转向摆杆（206）中部与机架活动连接，所述转向摆杆（206）一端与丝杠螺母（203）相连，所述丝杠螺母（203）上设有电机丝杆（202），所述电机丝杆（202）端部设有直流电机（201）。
3.根据权利要求1所述的一种类蛇形爬动的机器人，其特征在于，所述驱动机构（3）包括直流电机（306）、驱动齿轮（305）、传动齿轮（307）、蜗杆齿轮（304）、蜗杆（301）、蜗轮齿轮（302）及曲柄齿轮（303），所述驱动齿轮（305）设置在直流电机（306）的驱动轴上，所述驱动齿轮（305）上啮合设置传动齿轮（307），所述传动齿轮（307）的齿轮轴两端分别设有同步齿轮，并通过同步齿轮啮合设置蜗轮齿轮（302），所述蜗杆齿轮（304）中心设有蜗杆（301），所述蜗杆（301）周向设有涡轮齿轮（302），所述涡轮齿轮（302）上设有曲柄齿轮（303），并通过曲柄齿轮（303）与爬行脚（4）相连。
4.根据权利要求1所述的一种类蛇形爬动的机器人，其特征在于，所述爬行脚（4）包括曲柄轴（404）、曲柄（403）、曲柄杆（405）、摆杆（401）、平行连杆（408）、脚平衡杆（407）及脚板（406），所述曲柄（403）设置在的曲柄轴（404）上，所述曲柄杆（405）活动设置在曲柄（403）偏心位置处，所述曲柄杆（405）末端设有平行连杆（408），所述平行连杆（408）的连接轴两端分别设有脚平衡杆（407）及摆杆（401），且通过脚平衡杆（407）与脚板（406）活动连接，通过摆杆（401）与机架（1）活动连接。
CN202010853162.5A 2020-08-22 2020-08-22 一种类蛇形爬动的机器人 Active CN111890341B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010853162.5A CN111890341B (zh) 2020-08-22 2020-08-22 一种类蛇形爬动的机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010853162.5A CN111890341B (zh) 2020-08-22 2020-08-22 一种类蛇形爬动的机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111890341A true CN111890341A (zh) 2020-11-06
CN111890341B CN111890341B (zh) 2024-05-14

Family

ID=73230618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010853162.5A Active CN111890341B (zh) 2020-08-22 2020-08-22 一种类蛇形爬动的机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111890341B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113728765A (zh) * 2021-09-02 2021-12-03 江苏网智无人机研究院有限公司 一种基于农业种植用爬行机器人

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080164079A1 (en) * 2006-11-13 2008-07-10 Jacobsen Stephen C Serpentine robotic crawler
CN101695833A (zh) * 2009-10-22 2010-04-21 重庆交通大学 叶片轮式蛇形机器人
CN201710958U (zh) * 2010-05-20 2011-01-19 中山富海实业有限公司 动物爬行玩具
WO2012059791A1 (en) * 2010-11-05 2012-05-10 Rīgas Tehniskā Universitāte Robotic snake-like movement device
CN104002888A (zh) * 2014-05-30 2014-08-27 东北大学 一种基于四边形机构的蛇形机器人
CN110450134A (zh) * 2019-07-02 2019-11-15 清华大学 绳控转向仿蠕虫爬行机器人装置
CN212706763U (zh) * 2020-08-22 2021-03-16 浙江工业大学 一种类蛇形爬动的机器人

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080164079A1 (en) * 2006-11-13 2008-07-10 Jacobsen Stephen C Serpentine robotic crawler
CN101695833A (zh) * 2009-10-22 2010-04-21 重庆交通大学 叶片轮式蛇形机器人
CN201710958U (zh) * 2010-05-20 2011-01-19 中山富海实业有限公司 动物爬行玩具
WO2012059791A1 (en) * 2010-11-05 2012-05-10 Rīgas Tehniskā Universitāte Robotic snake-like movement device
CN104002888A (zh) * 2014-05-30 2014-08-27 东北大学 一种基于四边形机构的蛇形机器人
CN110450134A (zh) * 2019-07-02 2019-11-15 清华大学 绳控转向仿蠕虫爬行机器人装置
CN212706763U (zh) * 2020-08-22 2021-03-16 浙江工业大学 一种类蛇形爬动的机器人

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113728765A (zh) * 2021-09-02 2021-12-03 江苏网智无人机研究院有限公司 一种基于农业种植用爬行机器人

Also Published As

Publication number Publication date
CN111890341B (zh) 2024-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104742116B (zh) 一种新型五自由度机器人机构
CN201220700Y (zh) 高机动球形探测机器人
CN101279619A (zh) 高机动球形探测机器人
CN100441468C (zh) 可分解重构的多足步行机器人
CN104015832A (zh) 一种气动爬壁机器人
CN201756146U (zh) 一种模块化的仿生爬壁机器人
CN103909991A (zh) 一种仿生式越障爬壁机器人及其越障方法
CN109911050A (zh) 一种自爬壁机器人全向越障机构及越障方法
CN109501879A (zh) 一种防撞能力强的可跟踪式履带机器人
CN102009708A (zh) 一种缩放滚动机构
WO2015135400A1 (zh) 一种切换往复不完整非圆齿轮变速箱及其传动机构
CN212706763U (zh) 一种类蛇形爬动的机器人
CN107089277A (zh) 一种新型仿生六足机器人
CN205438543U (zh) 一种三自由度的并联机器人
CN111890341A (zh) 一种类蛇形爬动的机器人
CN105522568B (zh) 一种有横向运动机构的七轴机器人
CN107901050A (zh) 一种监控范围广的智能监控机器人
CN107298137A (zh) 一种趴卧式步行机器人
CN110588822B (zh) 仿生爬壁装置
CN208325449U (zh) 一种用于爬壁机器人的差动式腿部结构
CN107351939A (zh) 足式机器人腿部机构
CN104811124A (zh) 一种旋转立柱
CN104015826B (zh) 绝缘子检测机器人仿足型移动机构
CN102795274A (zh) 机械关节及仿生机械恐龙的腿部结构
CN108891501A (zh) 一种六足机器人

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant