CN116277074B - 一种基于机器人的单驱动双向抛射装置和抛射方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于机器人的单驱动双向抛射装置和抛射方法，属于机器人技术领域，具体包括：包括底板、左抛射机构、驱动机构、右抛射机构，其中左抛射机构通过扭簧底座固定于底板的左端，右抛射机构通过相应的扭簧底座固定于底板的右端；驱动机构固定于底板上，所述驱动机构控制左抛射机构中的左开关板和右抛射机构中的右开关板的状态，使得左抛射机构和右抛射机构处于蓄能状态或者抛射状态，所述抛射状态至少包括前向抛射状态、后向抛射状态、双向抛射状态，从而实现了提高机器人抛射控制的可靠性和便利性。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种基于机器人的单驱动双向抛射装置和抛射方法。
背景技术
为了减少战场中的士兵减员，越来越多的机器人应用到现实的使用场景中，因此为了使得机器人具有投递能力，更好的实现对致命或者非致命武器的投递，在授权发明专利CN113319867B《箭矢抛射机器人及抛射方法》中通过设置箭矢抛射机构设在机架上，其上设有用于挂放箭矢的箭矢挂放位，其用于将箭矢挂放位上挂放的箭矢抛射出去，减少了不必要的人员伤亡，但是却存在以下技术问题：
现有的机器人其常规的抛射装置，只能实现单向抛射，同时构造体积较大，不仅不便于集成于小型化作战机器人之上，而且无法满足特定条件下双向抛射的需要，从而无法更好的满足实际的需求，进而在实际的会导致不必要的人员伤亡。
忽视了采用单驱动结构下的双向抛射装置的需求，在机器人的实际使用的战场环境中往往使用环境较为恶劣，同时在某些条件下，其实际的操作空间也比较狭小，因此若不能采用单驱动结构下的双向抛射装置的设置，不仅无法应用于小型机器人上，同时一旦发生故障，则维修的难度也会增大。
因此本发明提供一种基于机器人的单驱动双向抛射装置和抛射方法。
发明内容
为实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：
根据本发明的一个方面，提供了一种基于机器人的单驱动双向抛射装置。
一种基于机器人的单驱动双向抛射装置，其特征在于，包括底板（1）、左抛射机构（2）、驱动机构（3）、右抛射机构（4），其中左抛射机构（2）通过扭簧底座（202）固定于底板（1）的左端，右抛射机构（4）通过相应的扭簧底座固定于底板（1）的右端；
所述驱动机构（3）固定于底板（1）上，包括左轴承座（301）、左滑动轴承（302）、左滑动销轴（303）、左转动轴（304）、左连杆（305）、上安装座（306）、中间转轴（307）、右连杆（308）、右轴承座（309）、右滑动销轴（310）、右滑动轴承（311）、右转动轴（312）、舵机摆臂（313）、驱动舵机（314）、下安装座（315）、舵机安装板（316）；
所述驱动机构（3）控制左抛射机构（2）中的左开关板（208）和右抛射机构（4）中的右开关板（408）的状态，使得左抛射机构（2）和右抛射机构（4）处于蓄能状态或者抛射状态，所述抛射状态至少包括前向抛射状态、后向抛射状态、双向抛射状态。
另一方面，本发明公开了一种基于机器人的单驱动双向抛射方法，采用上述的一种基于机器人的单驱动双向抛射装置，具体包括：
S11手动按压载弹箱，通过控制载弹箱连同抛射摆臂一起绕扭簧转轴旋转，直至左开关板和右开关板在重力作用下绕开关转轴旋转闭合，使得所述左抛射机构和所述右抛射机构处于蓄能中间状态；
S12松开手动按压载弹箱的按压力，使得抛射摆臂绕扭簧转轴反向旋转，使得所述左抛射机构和所述右抛射机构处于蓄能完成状态；
S13驱动舵机连同舵机摆臂转动，并根据所述舵机转臂的转动驱动右滑动销轴和左滑动销轴处于收缩或者伸出状态，使得所述左抛射机构和所述右抛射机构处于前向抛射状态、后向抛射状态、双向抛射状态。
另一方面，本发明提供了一种存储介质，其上存储有程序，当所述程序被机器人执行时，令所述机器人执行上述的一种基于机器人的单驱动双向抛射方法。
本发明的有益效果在于：
通过一个舵机可以控制两个相反方向的抛射，降低了驱动器的数量，增强了抛射机构在面对突发状况时的作业反应能力。
抛射机构采用蓄能被动发射形式，与主动抛射形式相比，实现相同打击距离所需的电机功率更小，体积更小整体结构更加紧凑，打击效率更高。
采用模块化设计，可扩展性更强，结构简单轻便，运动灵活，适应性广泛，耗能低，操控精准。
其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显；
图1为本发明的一种基于机器人的单驱动双向抛射装置的结构图；
图2为本发明的左抛射机构的结构示意图；
图3为本发明的驱动机构的结构示意图；
图4为本发明的双向蓄能状态的结构示意图；
图5为本发明的前向抛射状态的结构示意图；
图6为本发明的后向抛射状态的结构示意图；
图7为本发明的分时双向抛射状态的结构示意图；
图8为本发明的蓄能初始状态的结构示意图；
图9为本发明的蓄能中间状态的结构示意图；
图10为本发明的蓄能完成状态的结构示意图；
附图标记：
1为底板，2为左抛射机构，201为扭簧转轴，202为扭簧底座，203为扭簧，204为抛射摆臂，205为扭簧挡板，206为载弹箱，207为后挂板，208为左开关板，209为开关转轴，3为驱动机构，301为左轴承座，302为左滑动轴承，303为左滑动销轴，304为左转动轴，305为左连杆，306为上安装座，307为中间转轴，308为右连杆，309为右轴承座，310为右滑动销轴，311为右滑动销轴，312为右转动轴，313为舵机摆臂，314为驱动舵机，315为下安装座，316为舵机安装板，4为右抛射机构，408为右开关板，5为左抛射物，6为右抛射物。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。
实施例1
为解决上述问题，根据本发明的一个方面，如图1所示，根据本发明的一个方面，提供了一种基于机器人的单驱动双向抛射装置，其特征在于，包括底板（1）、左抛射机构（2）、驱动机构（3）、右抛射机构（4），其中左抛射机构（2）通过扭簧底座（202）固定于底板（1）的左端，右抛射机构（4）通过相应的扭簧底座固定于底板（1）的右端；
需要说明的是，所述左抛射机构与所述右抛射机构的结构相同并进行对称安装，且所述驱动机构固定于底板（1）的中部。
需要说明的是，所述左抛射机构包括扭簧转轴（201）、扭簧底座（202）、扭簧（203）、抛射摆臂（204）、扭簧挡板（205）、载弹箱（206）、后挂板（207）、开关板（208）、开关转轴（209）。
具体的举例说明，所述扭簧底座（202）与抛射摆臂（204）通过扭簧转轴（201）实现转动连接，扭簧（203）空套于扭簧转轴（201）的外侧，扭簧（203）一端与扭簧挡板（205）相连，另一端与扭簧底座（202）相连。
可以理解的是，所述载弹箱（206）固定于抛射摆臂（204）的顶端，后挂板（207）固定于载弹箱（206）的后端，后挂板（207）与左开关板（208）通过开关转轴（209）转动连接，扭簧挡板（205）固定于抛射摆臂（204）之上。
具体的，所述扭簧203作用在扭簧底座202和扭簧挡板205之间，对抛射摆臂204产生了一个绕扭簧转轴201旋转的扭矩。
另外需要说明的是，其中载弹箱206可以根据抛射物形状的不同，换装不同的结构。
在本实施例中，采用模块化设计，可扩展性更强，结构简单轻便，运动灵活，适应性广泛，耗能低，操控精准。
在本实施例中，抛射机构采用蓄能被动发射形式，与主动抛射形式相比，实现相同打击距离所需的电机功率更小，体积更小整体结构更加紧凑，打击效率更高。
所述驱动机构（3）固定于底板（1）上，包括左轴承座（301）、左滑动轴承（302）、左滑动销轴（303）、左转动轴（304）、左连杆（305）、上安装座（306）、中间转轴（307）、右连杆（308）、右轴承座（309）、右滑动销轴（310）、右滑动轴承（311）、右转动轴（312）、舵机摆臂（313）、驱动舵机（314）、下安装座（315）、舵机安装板（316）；
具体的，所述驱动机构（3）通过左轴承座（301）、上安装座（306）、右轴承座（309）、下安装座（315）固定于底板（1）上。
具体的举例说明，所述舵机摆臂（313）通过中间转轴（307）与左连杆（305）和右连杆（308）转动连接，左连杆（305）另一端通过左转动轴（304）与左滑动销轴（303）转动连接，左滑动销轴（303）通过左滑动轴承（302）与左轴承座（301）滑动连接，右连杆（308）另一端通过右转动轴（312）与右滑动销轴（310）转动连接，右滑动销轴（310）通过右滑动轴承（311）与右轴承座（309）滑动连接。
在另外一种可能的实施例中，所述驱动舵机（314）固定于舵机安装板（316）之上，舵机摆臂（313）与左连杆（305）、左滑动销轴（303）组成左边的曲柄滑块机构，舵机摆臂（313）与右连杆（308）、右滑动销轴（310）组成右边的曲柄滑块机构，通过驱动舵机（314）实现双曲柄滑块机构的联动。
所述驱动机构（3）控制左抛射机构（2）中的左开关板（208）和右抛射机构（4）中的右开关板（408）的状态，使得左抛射机构（2）和右抛射机构（4）处于蓄能状态或者抛射状态，所述抛射状态至少包括前向抛射状态、后向抛射状态、双向抛射状态。
在本实施例中，通过一个舵机可以控制两个相反方向的抛射，降低了驱动器的数量，增强了抛射机构在面对突发状况时的作业反应能力。
需要说明的是，所述抛射状态通过控制所述舵机摆臂的转动方式进行控制。
为了便于理解，左抛射机构和右抛射机构的工作过程一致，具体为：
首先在载弹箱（206）内部装入被抛射物后，然后手动按压载弹箱（206），这时由于扭簧（203）的作用，使得扭簧底座（202）与抛射摆臂（204）之间压缩产生弹性势能，最后释放对载弹箱（206）施加的约束，使得扭簧（203）的弹性势能转化为抛射物的动能。
为了便于理解，驱动机构的工作过程为：
驱动舵机314正向转动，通过舵机摆臂313驱动左连杆305运动，左连杆305运动对左滑动销轴303产生拉力，使得左滑动销轴303沿左滑动轴承302收缩，同时通过舵机摆臂313驱动右连杆308运动，右连杆308运动对右滑动销轴310产生推力作用，使得右滑动销轴310沿右滑动轴承311伸出；驱动舵机314反向转动，通过舵机摆臂313驱动左连杆305运动，左连杆305运动对左滑动销轴303产生推力，使得左滑动销轴303沿左滑动轴承302伸出，同时通过舵机摆臂313驱动右连杆308运动，右连杆308运动对右滑动销轴310产生拉力作用，使得右滑动销轴310沿右滑动轴承311收缩。
实施例2
本发明公开了一种基于机器人的单驱动双向抛射方法，采用上述的一种基于机器人的单驱动双向抛射装置，具体包括：
S11手动按压载弹箱，通过控制载弹箱连同抛射摆臂一起绕扭簧转轴旋转，直至左开关板和右开关板在重力作用下绕开关转轴旋转闭合，使得所述左抛射机构和所述右抛射机构处于蓄能中间状态；
具体的举例说明，如图8～10所示，为本发明单驱动双向抛射机构在二次抛射之前的三种压缩蓄能状态的结构示意图，具体工作过程为：
首先手动按压载弹箱206，后挂板207连同左开关板208一起向下运动，当左开关板208接触到左滑动销轴303时，由于相互作用力使得左开关板208绕开关转轴209旋转打开，进入如图8所示蓄能初始状态；继续对载弹箱206施加向下的力，使得载弹箱206连同抛射摆臂204一起绕扭簧转轴201旋转，直至左开关板208完全脱离左滑动销轴303，移动到左滑动销轴303的下方，进入如图9所示的蓄能中间状态。
S12松开手动按压载弹箱的按压力，使得抛射摆臂绕扭簧转轴反向旋转，使得所述左抛射机构和所述右抛射机构处于蓄能完成状态；
具体的举例说明，当处于蓄能中间状态时，左开关板208在重力作用下绕开关转轴209旋转闭合，松开手动按压力，抛射摆臂204在扭簧203的回弹力作用下，绕扭簧转轴201反向旋转，带动左开关板208卡住左滑动销轴303，进入如图10所示的蓄能完成状态。
S13驱动舵机连同舵机摆臂转动，并根据所述舵机转臂的转动驱动右滑动销轴和左滑动销轴处于收缩或者伸出状态，使得所述左抛射机构和所述右抛射机构处于前向抛射状态、后向抛射状态、双向抛射状态。
具体的举例说明，如图4～7所示，本发明单驱动双向抛射机构在作业过程中的四种运动状态的结构示意图，具体工作过程为：
首先舵机摆臂313处于中间位置，左滑动销轴303卡住左抛射机构2中的左开关板208，右滑动销轴310卡住右抛射机构4中的右开关板408，使得左抛射机构2和右抛射机构4同时进入图4所示的双向蓄能状态；如果舵机摆臂正向转动，驱动左滑动销轴303收缩，释放对左抛射机构2中的左开关板208约束，同时右滑动销轴310伸出，继续保持对右抛射机构4中右开关板408约束，左抛射机构2向前抛射，右抛射机构4保持不动，进入图5所示的前向抛射状态；如果舵机摆臂反向转动，驱动右滑动销轴310收缩，释放对右抛射机构4中的右开关板408约束，同时左滑动销轴303伸出，继续保持对左抛射机构2中左开关板208约束，右抛射机构4向后抛射，左抛射机构1保持不动，进入图6所示的后向抛射状态；如果舵机摆臂先正向转动后反向转动，就会产生左抛射机构2向前抛射，然后右抛射机构4向后抛射，最终进入图7所示的双向抛射状态；如果舵机摆臂先反向转动后正向转动，就会产生右抛射机构4向后抛射，然后左抛射机构2向前抛射，最终也会进入图7所示的双向抛射状态。
实施例3
本发明提供了一种存储介质，其上存储有程序，当所述程序被机器人执行时，令所述机器人执行上述的一种基于机器人的单驱动双向抛射方法。
其中所述一种基于机器人的单驱动双向抛射方法，具体包括：
首先手动按压载弹箱206，后挂板207连同左开关板208一起向下运动，当左开关板208接触到左滑动销轴303时，由于相互作用力使得左开关板208绕开关转轴209旋转打开，进入如图8所示蓄能初始状态；继续对载弹箱206施加向下的力，使得载弹箱206连同抛射摆臂204一起绕扭簧转轴201旋转，直至左开关板208完全脱离左滑动销轴303，移动到左滑动销轴303的下方，进入如图9所示的蓄能中间状态；
当处于蓄能中间状态时，左开关板208在重力作用下绕开关转轴209旋转闭合，松开手动按压力，抛射摆臂204在扭簧203的回弹力作用下，绕扭簧转轴201反向旋转，带动左开关板208卡住左滑动销轴303，进入如图10所示的蓄能完成状态；
首先舵机摆臂313处于中间位置，左滑动销轴303卡住左抛射机构2中的左开关板208，右滑动销轴310卡住右抛射机构4中的右开关板408，使得左抛射机构2和右抛射机构4同时进入图4所示的双向蓄能状态；如果舵机摆臂先正向转动后反向转动，就会产生左抛射机构2向前抛射，然后右抛射机构4向后抛射，最终进入图7所示的双向抛射状态；如果舵机摆臂先反向转动后正向转动，就会产生右抛射机构4向后抛射，然后左抛射机构2向前抛射，最终也会进入图7所示的双向抛射状态。
可以理解的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以 通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM （PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括 随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得， 诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强 型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM （RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (3)
1.一种基于机器人的单驱动双向抛射装置，其特征在于，包括底板（1）、左抛射机构（2）、驱动机构（3）、右抛射机构（4），其中左抛射机构（2）通过扭簧底座（202）固定于底板（1）的左端，右抛射机构（4）通过相应的扭簧底座固定于底板（1）的右端；
所述驱动机构（3）固定于底板（1）上，包括左轴承座（301）、左滑动轴承（302）、左滑动销轴（303）、左转动轴（304）、左连杆（305）、上安装座（306）、中间转轴（307）、右连杆（308）、右轴承座（309）、右滑动销轴（310）、右滑动轴承（311）、右转动轴（312）、舵机摆臂（313）、驱动舵机（314）、下安装座（315）、舵机安装板（316）；
所述左抛射机构与所述右抛射机构的结构相同并进行对称安装，且所述驱动机构固定于底板（1）的中部；
所述驱动机构（3）通过左轴承座（301）、上安装座（306）、右轴承座（309）、下安装座（315）固定于底板（1）上；
所述舵机摆臂（313）通过中间转轴（307）与左连杆（305）和右连杆（308）转动连接，左连杆（305）另一端通过左转动轴（304）与左滑动销轴（303）转动连接，左滑动销轴（303）通过左滑动轴承（302）与左轴承座（301）滑动连接，右连杆（308）另一端通过右转动轴（312）与右滑动销轴（310）转动连接，右滑动销轴（310）通过右滑动轴承（311）与右轴承座（309）滑动连接；
所述驱动舵机（314）固定于舵机安装板（316）之上，舵机摆臂（313）与左连杆（305）、左滑动销轴（303）组成左边的曲柄滑块机构，舵机摆臂（313）与右连杆（308）、右滑动销轴（310）组成右边的曲柄滑块机构，通过驱动舵机（314）实现双曲柄滑块机构的联动；
所述左抛射机构包括扭簧转轴（201）、扭簧底座（202）、扭簧（203）、抛射摆臂（204）、扭簧挡板（205）、载弹箱（206）、后挂板（207）、左开关板（208）、开关转轴（209）；
所述扭簧底座（202）与抛射摆臂（204）通过扭簧转轴（201）实现转动连接，扭簧（203）空套于扭簧转轴（201）的外侧，扭簧（203）一端与扭簧挡板（205）相连，另一端与扭簧底座（202）相连；所述载弹箱（206）固定于抛射摆臂（204）的顶端，后挂板（207）固定于载弹箱（206）的后端，后挂板（207）与左开关板（208）通过开关转轴（209）转动连接，扭簧挡板（205）固定于抛射摆臂（204）之上；
所述扭簧（203）作用在扭簧底座（202）和扭簧挡板（205）之间，对抛射摆臂（204）产生了一个绕扭簧转轴（201）旋转的扭矩；
所述驱动机构（3）控制左抛射机构（2）中的左开关板（208）和右抛射机构（4）中的右开关板（408）的状态，使得左抛射机构（2）和右抛射机构（4）处于蓄能状态或者抛射状态，所述抛射状态包括前向抛射状态、后向抛射状态、双向抛射状态。
2.一种基于机器人的单驱动双向抛射方法，采用权利要求1任一项所述的一种基于机器人的单驱动双向抛射装置，具体包括：
手动按压载弹箱，通过控制载弹箱连同抛射摆臂一起绕扭簧转轴旋转，直至左开关板和右开关板在重力作用下绕开关转轴旋转闭合，使得所述左抛射机构和所述右抛射机构处于蓄能中间状态；
松开手动按压载弹箱的按压力，使得抛射摆臂绕扭簧转轴反向旋转，使得所述左抛射机构和所述右抛射机构处于蓄能完成状态；
驱动舵机连同舵机摆臂转动，并根据所述舵机转臂的转动驱动右滑动销轴和左滑动销轴处于收缩或者伸出状态，使得所述左抛射机构和所述右抛射机构处于前向抛射状态、后向抛射状态、双向抛射状态。
3.一种存储介质，其上存储有程序，当所述程序被机器人执行时，令所述机器人执行权利要求1所述的一种基于机器人的单驱动双向抛射方法。
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