CN205836998U - 柔性传动的主动多轮蛇形机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柔性传动的主动多轮蛇形机器人，属于特种机器人领域。由多个机器人单节组成，多个机器人单节通过安装法兰首尾相连，动力源安装在机器人尾部，所述的机器人单节包括轮子、运动单元和转向单元，所述的运动单元的机架Ⅰ上固定转向单元。所述的动力源包括驱动电机和大锥齿轮轴，所述的驱动电机固定在机罩内，所述的大锥齿轮轴一端与驱动电机的传动轴连接，大锥齿轮轴的另一端与万向联轴器第二端连接。本实用新型采用一个驱动电机传输动力，既减轻机器人整体的质量，又节约能源，保证机器人能够长时间的运行，采用了锥齿轮传动和蜗轮蜗杆传动，保证了机器人具有强大的驱动力，使得机器人在复杂的路面也可快速运动。

Description

柔性传动的主动多轮蛇形机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，更具体地说，涉及一种柔性传动的主动多轮蛇形机器人。

背景技术

目前，公知的蛇形机器人具有横截面小、柔性高等特点，能在各种粗糙、陡峭、崎岖的复杂地形上行走，并可攀爬障碍物，目前，世界上许多国家对蛇形机器人都有很深的研究，包括美国、日本、德国等国家，机械式蛇形机器人得到较大程度的发展，在发展过程中机械式蛇形机器人的灵活性和机动性得到较大程度的增强。

蛇形机器人可广泛的用于星际探索、军事侦察、考古、管道检查维修、电路线路维修、救援等领域。但是，一般的蛇形机器人用于一些复杂地形时容易发生侧翻，并且速度较慢。一定程度上降低了工作效率，容易导致错过抢险救援的最佳时机。

中国专利申请号：201310144874.X， 申请日：2013.04.24 ，发明创造名称为：一种蛇形机器人， 该申请案公开了一种蛇形机器人，包括若干首尾连接的蛇形机器单元，所述蛇形机器单元包括一个鳞片套筒和一个主套筒；设置在主套筒内依次排列的偏转舵机组件、往复平移舵机组件、以及连接有舵盘连接器的回转舵机组件；所述主套筒上固定有若干滚轮组件，所述鳞片套筒内壁与滚轮组件接触，并套在所述主套筒外；所述主套筒上设有一个滑动槽，所述滑动槽内设有一与往复平移舵机组件配接并能在往复平移舵机组件的驱动下在滑动槽内做往复运动的拨叉；所述鳞片套筒与拨叉固定。因此，本发明具有如下优点：对高压输电线路的缠绕姿态要求低，可以实现对高压输电线路的高效攀爬，但是本发明采用多组舵机控制方向，多组电机传送动力，耗费能源。

发明内容

本发明要解决的技术问题

本发明的目的是解决现有技术中的不足，提供一种蛇形机器人，该机器人不仅能防止侧翻、速度快、采用一个电机就可传输动力。

技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本发明的一种柔性传动的主动多轮蛇形机器人，由多个机器人单节组成，多个机器人单节通过动力输出轴和前安装法兰首尾相连，动力源安装在机器人尾部，所述的机器人单节包括轮子、运动单元和转向单元，所述的机器人单节的数量为5-8个，所述的转向单元固定在机架Ⅰ上；

所述的运动单元包括齿轮传动机构和带传送机构，所述的齿轮传动机构包括轴承座、大锥齿轮、小锥齿轮、蜗杆、蜗轮、齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、机架Ⅰ、机架Ⅱ和机罩，所述的轴承座固定安装在机架Ⅱ，所述的大锥齿轮与大锥齿轮轴固定联接，所述的小锥齿轮与蜗杆固定联接，大锥齿轮与小锥齿轮啮合，所述的蜗杆、蜗轮、齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ装配在机架Ⅰ和机架Ⅱ内，所述的蜗轮和齿轮Ⅰ与轴Ⅲ固联，机架Ⅰ和机架Ⅱ盖合固定，机罩套固在机架Ⅰ和机架Ⅱ上，所述的蜗杆与蜗轮啮合，所述的齿轮Ⅰ与齿轮Ⅱ啮合，齿轮Ⅱ套固在轴Ⅰ上，所述的带传送机构包括传动带、带轮Ⅰ、带轮Ⅱ、轴Ⅰ、轴Ⅱ和车轮支架，所述的带轮Ⅰ固定联接在轴Ⅱ上，轴Ⅱ固定联接在车轮支架上，所述的轮子装配在轴Ⅱ上，轮子和轴Ⅱ装配在车轮支架内，所述的带轮Ⅱ固定联接在轴Ⅰ上，所述的带轮Ⅱ与带轮Ⅰ通过传动带传送动力；

所述的转向单元包括丝杆、旋转块、电机安装座、步进电机、旋转轴、万向联轴器、动力输出轴、前安装法兰、曲柄和转向关节箱体，所述的旋转轴安装在转向关节箱体上，电机安装座安装在旋转轴上，步进电机固定在电机安装座上，步进电机的传动轴与丝杆连接，丝杆与旋转块连接，旋转块固联在曲柄上，所述的万向联轴器安装在转向关节箱体内，万向联轴器第一端与动力输出轴连接，前安装法兰装配在转向关节箱体上；

所述的动力源包括驱动电机和大锥齿轮轴，所述的驱动电机固定在机罩内，所述的大锥齿轮轴一端与驱动电机的传动轴连接，大锥齿轮轴的另一端与万向联轴器第二端连接。

更进一步地说，所述的大锥齿轮轴通过联轴器与驱动电机的传动轴连接。

更进一步地说，所述的转向单元的旋转角度为-60——60度。

更进一步地说，所述的动力源中的驱动电机只有1个，驱动电机安装在机器人尾部。

更进一步地说，所述的一个机器人单机包括六个轮子。

更进一步地说，所述的机罩为正六边形，所述的车轮支架设在机架的六个面上。

有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1.本发明具有强大的驱动力，使得机器人在复杂的路面也可快速运动。

2.本发明利用了蜗轮蜗杆的自锁性，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆，避免了机器人在非控制情况下的打滑。

3.本发明能够实现机器人的前进、后退、转弯、翻转、检测装置的定位检测等复杂运动。

4.本发明的每个机架的六个边各含有一个轮子，避免了机器人在发生侧翻后不能工作的情况。

5.本发明只需一个驱动电机传输动力，可以节省能源。

6.本发明的转向单元通过步进电机控制丝杆来实现转向，机器人转弯角度在-60——60度之间。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明单节内部等轴侧视图；

图3为本发明单节主视图；

图4为本发明A向剖视图；

图5为本发明B向剖视图；

图6为本发明C向剖视图；

图7为本发明单节效果图；

图8为本发明万向联轴器结构示意图；

图9为本发明的整体剖视图；

示意附图说明：

1-丝杆；2-旋转块；3-电机安装座；4-步进电机；5-轴承座；6-传动带；7-轮子；8-旋转轴；9-万向联轴器；10-动力输出轴；11-前安装法兰；12-曲柄；13-转向关节箱体；14-大锥齿轮轴；15-大锥齿轮；16-小锥齿轮；17-蜗杆；18-蜗轮；19-齿轮Ⅰ；20-齿轮Ⅱ；21-机架Ⅰ；22-机架Ⅱ；23-机罩；24-带轮Ⅰ；25-带轮Ⅱ；26-轴Ⅰ；27-轴Ⅱ；28-车轮支架；29-轴Ⅲ；30-万向联轴器第一端；31-万向联轴器第二端；32-驱动电机。

具体实施方式

为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

本发明的柔性传动的主动多轮蛇形机器人包括丝杆1、旋转块2、电机安装座3、步进电机4、轴承座5、传动带6、轮子7、旋转轴8、万向联轴器9、动力输出轴10、前安装法兰11、曲柄12、转向关节箱体13、大锥齿轮轴14、大锥齿轮15、小锥齿轮16、蜗杆17、蜗轮18、齿轮Ⅰ19、齿轮Ⅱ20、机架Ⅰ21、机架Ⅱ22、机罩23、带轮Ⅰ24、带轮Ⅱ25、轴Ⅰ26、轴Ⅱ27、车轮支架28、轴Ⅲ29、万向联轴器第一端30、万向联轴器第二端31、驱动电机32。

机器人由多个机器人单节通过前安装法兰11和动力输出轴10首尾相连，动力源安装在机器人尾部，所述的机器人单节包括轮子7、运动单元和转向单元，所述的运动单元的数量为5-8个，所述的运动单元的机架Ⅰ21上固定转向单元。

所述的运动单元包括齿轮传动机构和带传送机构，所述的齿轮传动机构包括轴承座5、大锥齿轮15、小锥齿轮16、蜗杆17、蜗轮18、齿轮Ⅰ19、齿轮Ⅱ20、机架Ⅰ21、机架Ⅱ22和机罩23，所述的轴承座5固定安装在机架Ⅱ22，所述的大锥齿轮15与大锥齿轮轴14固定联接，所述的小锥齿轮16与蜗杆17固定联接，大锥齿轮15与小锥齿轮16啮合，所述的蜗杆17、蜗轮18、齿轮Ⅰ19和齿轮Ⅱ20装配在机架Ⅰ21和机架Ⅱ22内，所述的蜗轮18和齿轮Ⅰ19与轴Ⅲ29固联，机架Ⅰ21和机架Ⅱ22盖合固定，机罩23套固在机架Ⅰ21和机架Ⅱ22上，所述的蜗杆17与蜗轮18啮合，所述的齿轮Ⅰ19与齿轮Ⅱ20啮合，齿轮Ⅱ20套固在轴Ⅰ26上，所述的带传送机构包括带轮Ⅰ24、带轮Ⅱ25、轴Ⅰ26、轴Ⅱ27和车轮支架28，所述的带轮Ⅰ24固定联接在轴Ⅱ27上，轴Ⅱ27固定联接在车轮支架28上，所述的轮子7装配在轴Ⅱ27上，轮子7和轴Ⅱ27装配在车轮支架28内，所述的带轮Ⅱ25固定联接在轴Ⅰ26上，所述的带轮Ⅱ25与带轮Ⅰ24通过传动带6传送动力。

所述的转向单元包括丝杆1、旋转块2、电机安装座3、步进电机4、旋转轴8、万向联轴器9、动力输出轴10、前安装法兰11、曲柄12和转向关节箱体13，所述的旋转轴8安装在转向关节箱体13上，电机安装座3安装在旋转轴8上，步进电机4固定在电机安装座3上，步进电机4的传动轴与丝杆1连接，丝杆1与旋转块2连接，旋转块2固联在曲柄12上，所述的万向联轴器9安装在转向关节箱体13内，万向联轴器第一端30与动力输出轴10连接，前安装法兰11装配在转向关节箱体13上，前安装法兰11与机器人单节相连。

所述的动力源包括驱动电机32和大锥齿轮轴14，所述的驱动电机32固定在机罩23内所述的大锥齿轮轴14一端与驱动电机32的传动轴连接，大锥齿轮轴14的另一端与万向联轴器第二端31连接。

所述的大锥齿轮轴14通过联轴器与驱动电机32的传动轴连接。所述的转向单元的旋转角度为-60——60度。所述的动力源中的驱动电机32只有1个，驱动电机32安装在机器人尾部。所述的一个运动单元包括6个轮子、6个带传动机构和6个齿轮传动机构。所述的机罩23为正六边形，所述的车轮支架28设在机架的六个面上。

本发明采用一个驱动电机32为运动单元传输动力，采用蜗轮蜗杆传动方式以及独特的机械结构将驱动电机32产生的动力传输到各个运动单元上，运动单元通过带传动机构带动轮子7转动，采用多组轮子7可以防止机器人侧翻而使机器人不能工作，本装置的转向单元可以通过调节步进电机4的正反转来控制丝杆1的正反转，从而带动旋转块2旋转，根据旋转块2的旋转，旋转轴8也随之进行旋转，所述的转向单元C的旋转角度为-60——60度，即向左可以旋转60度，向右可以旋转60度。

本发明可以在抢险、考古、管道检查维修、消防、救灾、地质勘探、军事等诸多场合得到广泛应用。一种蜗杆传动主动多轮防侧翻小车，可以代替人去完成一些危险、复杂的动作，能够绕过障碍达到指定位置。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种柔性传动的主动多轮蛇形机器人，由多个机器人单节组成，其特征是，多个机器人单节通过动力输出轴（10）和前安装法兰（11）首尾相连，动力源安装在机器人尾部，所述的机器人单节包括轮子（7）、运动单元和转向单元，所述的机器人单节的数量为5-8个，所述的转向单元固定在机架Ⅰ（21）上；

所述的运动单元包括齿轮传动机构和带传送机构，所述的齿轮传动机构包括轴承座（5）、大锥齿轮（15）、小锥齿轮（16）、蜗杆（17）、蜗轮（18）、齿轮Ⅰ（19）、齿轮Ⅱ（20）、机架Ⅰ（21）、机架Ⅱ（22）和机罩（23），所述的轴承座（5）固定安装在机架Ⅱ（22），所述的大锥齿轮（15）与大锥齿轮轴（14）固定联接，所述的小锥齿轮（16）与蜗杆（17）固定联接，大锥齿轮（15）与小锥齿轮（16）啮合，所述的蜗杆（17）、蜗轮（18）、齿轮Ⅰ（19）和齿轮Ⅱ（20）装配在机架Ⅰ（21）和机架Ⅱ（22）内，所述的蜗轮（18）和齿轮Ⅰ（19）与轴Ⅲ（29）固联，机架Ⅰ（21）和机架Ⅱ（22）盖合固定，机罩（23）套固在机架Ⅰ（21）和机架Ⅱ（22）上，所述的蜗杆（17）与蜗轮（18）啮合，所述的齿轮Ⅰ（19）与齿轮Ⅱ（20）啮合，齿轮Ⅱ（20）套固在轴Ⅰ（26）上，所述的带传送机构包括传动带（6）、带轮Ⅰ（24）、带轮Ⅱ（25）、轴Ⅰ（26）、轴Ⅱ（27）和车轮支架（28），所述的带轮Ⅰ（24）固定联接在轴Ⅱ（27）上，轴Ⅱ（27）固定联接在车轮支架（28）上，所述的轮子（7）装配在轴Ⅱ（27）上，轮子（7）和轴Ⅱ（27）装配在车轮支架（28）内，所述的带轮Ⅱ（25）固定联接在轴Ⅰ（26）上，所述的带轮Ⅱ（25）与带轮Ⅰ（24）通过传动带（6）传送动力；

所述的转向单元包括丝杆（1）、旋转块（2）、电机安装座（3）、步进电机（4）、旋转轴（8）、万向联轴器（9）、动力输出轴（10）、前安装法兰（11）、曲柄（12）和转向关节箱体（13），所述的旋转轴（8）安装在转向关节箱体（13）上，电机安装座（3）安装在旋转轴（8）上，步进电机（4）固定在电机安装座（3）上，步进电机（4）的传动轴与丝杆（1）连接，丝杆（1）与旋转块（2）连接，旋转块（2）固联在曲柄（12）上，所述的万向联轴器（9）安装在转向关节箱体（13）内，万向联轴器第一端（30）与动力输出轴（10）连接，前安装法兰（11）装配在转向关节箱体（13）上；

所述的动力源包括驱动电机（32）和大锥齿轮轴（14），所述的驱动电机（32）固定在机罩（23）内 ，所述的大锥齿轮轴（14）一端与驱动电机（32）的传动轴连接，大锥齿轮轴（14）的另一端与万向联轴器第二端（31）连接。

2.根据权利要求1所述的柔性传动的主动多轮蛇形机器人，其特征是，所述的大锥齿轮轴（14）通过联轴器与驱动电机（32）的传动轴连接。

3.根据权利要求1所述的柔性传动的主动多轮蛇形机器人，其特征是，所述的转向单元的旋转角度为-60——60度。

4.根据权利要求1所述的柔性传动的主动多轮蛇形机器人，其特征是，所述的动力源中的驱动电机（32）只有1个，驱动电机（32）安装在机器人尾部。

5.根据权利要求1所述的柔性传动的主动多轮蛇形机器人，其特征是，所述的一个机器人单机包括六个轮子（7）。

6.根据权利要求1所述的柔性传动的主动多轮蛇形机器人，其特征是，所述的机罩（23）为正六边形，所述的车轮支架（28）设在机架的六个面上。