CN203806033U - 一种仿生单马达驱动的四足攀爬机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种仿生单马达驱动的四足攀爬机器人，当机器人爬杆时，电动机转动，经带传动，将动力传递至主传动轴上，通过其两侧的锥齿轮传动，动力传至与主传动轴垂直的两根横轴上，此机器爪子固接在横轴两端的每个偏心轮滑块机构上，偏心轮机构通过滑动键与横轴相连，偏心轮滑块机构转动从而实现该机构在前后方向的往复运动；主传动轴两端装有两个相位差为90度的凸轮，偏心轮滑块机构外侧装有弹簧，当凸轮随主传动轴转动，两对偏心轮滑块机构在竖向方向往复运动，从而实现交替的抱紧与松开的往复运动。本实用新型经过机密计算爪子的攀爬配合精度，实现了高效运动；只采用一个动力源，节省能源，实现动力的多路分配，实现机器人高效运作。

Description

一种仿生单马达驱动的四足攀爬机器人

技术领域

本实用新型属于机械设备领域，涉及一种攀爬机器人，具体涉及一种仿生单马达驱动的四足攀爬机器人。

现有技术

随着机器人技术的不断发展，现代生活中机器人技术的应用日益增多。攀爬机器人是应用较为广泛的机器人之一，并且应用领域广泛。 在民用领域中，高塔检修、环境监测、树木防病虫害、电线架设和检修、 路灯维修和更换等高空作业中，攀爬机器人可以替代人进行此类危险作业 ；在军用领域中，可在战场上用于隐蔽侦查和物资运送等任务。现有的攀爬机器人有伸缩式、翻转式、绕爬式，但这些攀爬方式存在机器人运动灵活性差，身体各部分的活动范围较小，爬行负载小和能量利用率低的问题。

实用新型内容

为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种仿生单马达驱动的四足攀爬机器人，有效消除了现有产品的不足之处。

本实用新型所采用的技术方案是：一种仿生单马达驱动的四足攀爬机器人，由电机驱动，其特征在于：包括四个攀爬臂、四个压缩弹簧、主传动轴、两根横轴、两个凸轮、四个滚子从动件、键槽、两组圆锥齿轮和凹形支架；

所述的两根横轴可转动地对称安装在所述的凹形支架两边的凹槽内，所述的主传动轴两端通过所述的两组圆锥齿轮传动与所述的两根横轴连接，所述的键槽固定安装在所述的主传动轴的中间，所述的电机通过带轮与所述的键槽连接；

所述的攀爬臂由偏心轮、偏心轮支撑架和滑块及爪子组成，所述的偏心轮支撑架一端与所述的偏心轮固定连接、另一端与所述的爪子及连接件固定连接；

所述的四个攀爬臂通过所述的四个偏心轮可滑动地对称安装在所述的两根横轴两端，所述的两根横轴通过转动来带动所述的二对对称偏心轮转动，从而实现所述的四个攀爬臂沿着所述的两根横轴轴线方向滑动；

所述的四个滚子从动件分别安装在所述的四个攀爬臂的面向主传动轴的一端上，所述的两个凸轮分别对称固定安装在所述的主传动轴两端，与所述的四个滚子从动件可转动地连接，所述的四个压缩弹簧分别对称安装在所述的凹形支架边框上，与所述的四个滚子从动件位于同一直线上，所述的四个压缩弹簧、四个滚子从动件和两个凸轮一起用于推动所述的四个攀爬臂沿着所述的主传动轴相平行的方向往复运动。

作为优选，所述的四足攀爬机器人还包括八块档杆，所述的八块档杆分别固定安装在所述的四个攀爬臂两边，所述的四个滚子从动件分别安装在所述的四个攀爬臂的面向主传动轴一端的档杆上。

作为优选，所述的四足攀爬机器人还包括四个X向直线滑块、四个Y向直线滑块和两个直线导轨，所述的两个直线导轨对称地固定安装在所述的凹形支架内，所述的偏心轮支撑架与所述的X向直线滑块固定连接，所述的X向直线滑块可滑动地安装在所述的Y向直线滑块内，所述的Y向直线滑块可滑动地安装在所述的直线导轨上。

作为优选，所述的Y向直线滑块通过铝片制作的U字形连接件可滑动地安装在所述的直线导轨上。

作为优选，所述的爪子采用45钢制作而成。

作为优选，所述的四足攀爬机器人的前后两个凸轮在相位上相差                                               ，从而使得前后两对爪子相互交替式的压紧杆和脱离杆动作。

本实用新型的有益效果为：经过机密计算爪子的攀爬配合精度，使得两对爪子始终不同时脱离杆，运动协调，实现一种高效率的运动效果；只采用一个动力源的动力传输，节省能源，实现动力的多路分配，协调完成爬行动作，高效实现机器运作。

附图说明

图1：本实用新型实施例的结构图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请见图1，本实用新型所采用的技术方案是：一种仿生单马达驱动的四足攀爬机器人，由电机驱动，包括由偏心轮1、偏心轮支撑架3和滑块及爪子4组成的四个攀爬臂、四个压缩弹簧2、主传动轴5、八块档杆6、两根横轴7、两个凸轮8、四个滚子从动件9、键槽10、四个X向直线滑块11、四个Y向直线滑块12、两组圆锥齿轮13、两个直线导轨14和凹形支架15；两根横轴7可转动地对称安装在凹形支架15两边的凹槽内，主传动轴5两端通过两组圆锥齿轮传动13与两根横轴7连接，键槽10固定安装在主传动轴5的中间，电机通过带轮与键槽10连接；攀爬臂由偏心轮1、偏心轮支撑架3和滑块及爪子4组成，偏心轮支撑架3一端与偏心轮1固定连接、另一端与爪子及连接件4固定连接；四个攀爬臂通过四个偏心轮1可滑动地对称安装在两根横轴7两端，两根横轴7通过转动来带动二对对称偏心轮1转动，从而实现四个攀爬臂沿着两根横轴7轴线方向滑动；八块档杆6分别固定安装在四个攀爬臂两边，四个滚子从动件9分别安装在四个攀爬臂的面向主传动轴5一端的档杆6上；一对凸轮8分别对称固定安装在主传动轴5两端，与四个滚子从动件9可转动地连接，四个压缩弹簧2分别对称安装在凹形支架15边框上，与四个滚子从动件9位于同一直线上，两个直线导轨14对称地固定安装在凹形支架15内，偏心轮支撑架3与X向直线滑块11固定连接，X向直线滑块11可滑动地安装在Y向直线滑块12内，Y向直线滑块12铝片制作的U字形连接件可滑动地安装在直线导轨14上；四个压缩弹簧2、四个滚子从动件9和两个凸轮8一起用于推动四个攀爬臂沿着主传动轴5相平行的方向往复运动。

本实施例的爪子采用45钢制作而成，四足攀爬机器人的前后两个凸轮8在相位上相差。

本实施例的工作原理为：当该机器人爬杆时，电机转动，经带传动，将动力传到主传动轴5上，主传动轴5的转动带动轴上两端的圆锥齿轮转动13，同时带动主传动轴5上的两个凸轮9转动。一方面通过主传动轴5上两端的圆锥齿轮转动13将动力传给机器人两端的横轴7上，从而带动机器人两端的两根横轴7的转动， 每根横轴7上两边对称分布了偏心轮支撑架3，每根横轴7的转动带动偏心轮支撑架3转动，其连接是通过滑动键连接，通过这种方式，可以实现偏心轮支撑架3沿着横轴7轴线方向滑动。另一方面凸轮8的转动，通过滚子从动件9与凸轮8的配合，同时，偏心轮支撑架3的另一侧安装有压缩弹簧2，使偏心轮支撑架3往复运动平稳，实现了使整个偏心轮支撑架3沿着横轴7与主传动轴5方向往复运动。

为了让整个偏心轮支撑架3沿横轴7轴线方向往复移动灵活可靠，沿着横轴7方向设计了直线导轨14作为偏心轮滑块机构中滑块的基座，以实现攀爬臂的X、Y方向的双向移动。通过一个铝片制作的U字形连接件把攀爬臂与直线导轨14连接起来，从而实现了攀爬臂的X、Y双向往复移动，X方向往复移动实现了爪子与杆之间的压紧与松开动作，Y方向往复移动实现了整个机器人的向上运动。

整个机器人分前后两对爪子，两对爪子在相位上相差 ，当前一对爪子相对机器人躯体向上运动时，后一对爪子相对躯体向下运动，这时前一对爪子与杆是脱离状态，后一对爪子正压紧在杆子上，由于后一对爪子相对躯体向下运动，所以躯体向上运动，两对爪子相互协调动作，实现了整个机器人一直向上运动。

为了满足每个爪子强度要求，以防爪子受力严重变形，本实施例选用45钢制作。每个爪子上带有两个锋利的牙型，当牙齿压紧在杆上时，两点可以稳定的定位，能够抓牢靠，使得整个机器人不容易翻转。爪子的巧妙设计，提高了整个机器人的稳定性。

本实用新型的应用前景好，其可应用于：

1. 将各种机械基础机构相结合，适用于机械课堂的机构认知教学；

2. 有利于日常生活的运用，比如在其原基础上进一步发展为电工上电线杆进行维修工作时的安全设备，或者在未来发展成为可以代替人工操作的机器人，实现全自动化工作，如：维修电线、物料运输等；

3. 可开发成一种可投放市场的爬树机器人玩具，进行大批量生产。

尽管本文较多地使用了攀爬臂、偏心轮1、压缩弹簧2、偏心轮支撑架3、爪子及连接件4、主传动轴5、档杆6、横轴7、凸轮8、滚子从动件9、键槽10、X向直线滑块11、Y向直线滑块12、圆锥齿轮传动13、直线导轨14和凹形支架15等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本实用新型的保护范围之内，本实用新型的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种仿生单马达驱动的四足攀爬机器人，由电机驱动，其特征在于：包括四个攀爬臂、四个压缩弹簧（2）、主传动轴（5）、两根横轴（7）、两个凸轮（8）、四个滚子从动件（9）、键槽（10）、两组圆锥齿轮（13）和凹形支架（15）；

所述的两根横轴（7）可转动地对称安装在所述的凹形支架（15）两边的凹槽内，所述的主传动轴（5）两端通过所述的两组圆锥齿轮传动（13）与所述的两根横轴（7）连接，所述的键槽（10）固定安装在所述的主传动轴（5）的中间，所述的电机通过带轮与所述的键槽（10）连接；

所述的攀爬臂由偏心轮（1）、偏心轮支撑架（3）和滑块及爪子（4）组成，所述的偏心轮支撑架（3）一端与所述的偏心轮（1）固定连接、另一端与所述的爪子及连接件（4）固定连接；

所述的四个攀爬臂通过所述的四个偏心轮（1）可滑动地对称安装在所述的两根横轴（7）两端，所述的两根横轴（7）通过转动来带动所述的二对对称偏心轮（1）转动，从而实现所述的四个攀爬臂沿着所述的两根横轴（7）轴线方向滑动；

所述的四个滚子从动件（9）分别安装在所述的四个攀爬臂的面向主传动轴（5）的一端上，所述的两个凸轮（8）分别对称固定安装在所述的主传动轴（5）两端，与所述的四个滚子从动件（9）可转动地连接，所述的四个压缩弹簧（2）分别对称安装在所述的凹形支架（15）边框上，与所述的四个滚子从动件（9）位于同一直线上，所述的四个压缩弹簧（2）、四个滚子从动件（9）和两个凸轮（8）一起用于推动所述的四个攀爬臂沿着所述的主传动轴（5）相平行的方向往复运动。

2.根据权利要求1所述的仿生单马达驱动的四足攀爬机器人，其特征在于：所述的四足攀爬机器人还包括八块档杆（6），所述的八块档杆（6）分别固定安装在所述的四个攀爬臂两边，所述的四个滚子从动件（9）分别安装在所述的四个攀爬臂的面向主传动轴（5）一端的档杆（6）上。

3.根据权利要求1所述的仿生单马达驱动的四足攀爬机器人，其特征在于：所述的四足攀爬机器人还包括四个X向直线滑块（11）、四个Y向直线滑块（12）和两个直线导轨（14），所述的两个直线导轨（14）对称地固定安装在所述的凹形支架（15）内，所述的偏心轮支撑架（3）与所述的X向直线滑块（11）固定连接，所述的X向直线滑块（11）可滑动地安装在所述的Y向直线滑块（12）内，所述的Y向直线滑块（12）可滑动地安装在所述的直线导轨（14）上。

4. 根据权利要求3所述的仿生单马达驱动的四足攀爬机器人，其特征在于：所述的Y向直线滑块（12）通过铝片制作的U字形连接件可滑动地安装在所述的直线导轨（14）上。

5.根据权利要求1所述的仿生单马达驱动的四足攀爬机器人，其特征在于：所述的爪子采用45钢制作而成。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的仿生单马达驱动的四足攀爬机器人，其特征在于：所述的四足攀爬机器人的前后两个凸轮（8）在相位上相差                                               。