CN207172069U - 一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构，包括舵机架和底座，舵机架与各侧的底座间均布置有若干个驱动机构，各驱动机构包括舵机、圆盘摇臂和连杆，舵机安装在舵机架上，圆盘摇臂与舵机的输出轴连接，圆盘摇臂的另一端与连杆连接，连杆的另一端通过缓冲装置与底座连接。本实用新型通过改进舵机的布置方式和驱动机构的结构使蛇形机器人既能伸缩又能扭动，通过在驱动机构与底座的连接处布置缓冲装置，在伸缩扭动时实现了减震缓冲，同时增加了扭动的幅度，提高了结构模块化程度，可广泛用于机器人技术领域。

Description

一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构。

背景技术

目前，蛇形机器人的研究在国内外引起高度关注，由于机构设计、控制方法日趋成熟，因而蛇形机器人应用成为必然。然而，现有研究的蛇形机器人大部分只能实现可扭动功能，实现可伸缩的蛇形机器人还较少，同时具备扭动和伸缩功能的更少。并且现有的蛇形机器人多数是应用在各种危险的作业环境：灾后搜查、在存有对人体有害物质的环境中探查、或洞穴探查等，而在服务机器人领域的应用几乎没有。现有技术的缺点是：缺少同时具备伸缩和扭动能力的机构设计方案，制造成本高，结构模块化程度不高。而且现有的蛇形机器人在伸缩或者扭动过程中，由于关节处缺乏缓冲结构导致动作僵硬。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构，克服只具备单一扭动功能、成本高昂、集成度低以及没有缓冲结构等问题。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构，包括舵机架和位于所述舵机架上下两侧的底座，所述舵机架与各侧的底座间均布置有若干个驱动机构，各所述驱动机构包括舵机、圆盘摇臂和连杆，所述舵机安装在舵机架上，所述圆盘摇臂与舵机的输出轴连接，圆盘摇臂的另一端与连杆连接，所述连杆的另一端通过缓冲装置与所述底座连接，所述缓冲装置包括若干组缓冲组件，各所述缓冲组件包括一个弹簧和一个与弹簧抵接的缓冲块。

进一步，所述缓冲装置还包括固定在底座上的缓冲座和与缓冲座连接的缓冲罩，所述缓冲座沿与缓冲罩的连接方向布置有一个滑动槽，所述滑动槽中放置有所述连杆末端的球体和一组所述缓冲组件，所述球体一侧与所述缓冲块未与弹簧抵接的一端抵接，球体另一侧与所述缓冲罩抵接，所述弹簧的另一端与所述滑动槽的一端抵接，所述球体与缓冲块沿滑动槽作往复运动。

进一步，所述缓冲块为凸台，所述缓冲块朝向缓冲罩的一端布置有第二凹槽，所述缓冲罩朝向缓冲块的一端布置有第一凹槽，所述球体放置在所述第二凹槽与第一凹槽之间的区域内，所述缓冲块朝向弹簧的一端为柱状凸起，所述柱状凸起套着所述弹簧。

进一步，所述圆盘摇臂与所述连杆相连的一端布置有第一滚动轴承和圆柱塞子部件，所述连杆与所述圆盘摇臂连接的一端布置有第一凸台，所述第一凸台贯穿第一滚动轴承的内圈并与圆柱塞子部件对接，所述圆盘摇臂的另一端布置有与舵机的输出端连接的第二滚动轴承。

进一步，所述圆柱塞子部件朝向连杆的端面中央布置有U形槽，所述第一凸台的上部为U形柱状凸起，所述圆盘摇臂通过U形槽和U形柱状凸起与连杆连接。

进一步，所述圆柱塞子部件朝向连杆的端面中央布置有U形柱状凸起，所述第一凸台的上部端面布置有U形槽，所述圆盘摇臂通过U形柱状凸起和U形槽与连杆连接。

进一步，所述舵机架为立式的一体结构或上下两部分固定连接的结构，所述舵机架的结构上下对称，舵机架上端和下端都按星型布置有若干个安装舵机的安装架。

进一步，所述舵机架上下两端的驱动机构数量均为三个，舵机架上下两端分别布置有三个安装架。

进一步，所述缓冲装置还包括固定在底座上的两个相互对接的缓冲座，所述缓冲座沿连接方向布置有滑动槽，所述滑动槽中布置有所述连杆末端的球体，所述球体两侧分别布置有一组缓冲组件，各所述缓冲组件沿着所述滑动槽布置，所述球体与所述缓冲块未与弹簧抵接的一端抵接，各所述弹簧另一端分别与滑动槽的一端抵接，所述球体与两组缓冲组件沿滑动槽作往复运动。

有益效果：本实用新型包括舵机架和位于所述舵机架上下两侧的底座，所述舵机架与各侧的底座间均布置有若干个驱动机构，各所述驱动机构包括舵机、圆盘摇臂和连杆，所述舵机安装在舵机架上，所述圆盘摇臂与舵机的输出轴连接，圆盘摇臂的另一端与连杆连接，所述连杆的另一端与所述底座连接，所述连杆与所述底座之间布置有缓冲装置，所述缓冲装置包括若干组缓冲组件，各所述缓冲组件包括一个弹簧和一个与弹簧抵接的缓冲块。本实用新型通过改进舵机的布置方式和驱动机构的结构实现了蛇形机器人既能伸缩，又能扭动能力的功能，通过在驱动机构与底座的连接处布置缓冲装置，实现了伸缩扭动过程中的减震缓冲，同时增加扭动的幅度。节省了制造成本，提高了结构模块化程度，可广泛适用于机器人技术领域。

附图说明

图1为本实用新型实施例的伸直结构图；

图2为本实用新型实施例的扭动结构图；

图3为本实用新型实施例的分解图；

图4为本实用新型实施例的底座的轴测图；

图5为本实用新型实施例的缓冲罩的轴测图；

图6为本实用新型实施例的缓冲罩的轴测图；

图7为本实用新型实施例的缓冲块的轴测图；

图8为本实用新型实施例的连杆的左视图；

图9为本实用新型实施例的连杆的轴测图；

图10为本实用新型实施例的圆柱塞子部件的轴测图；

图11为本实用新型实施例的圆盘摇臂的轴测图；

图12为本实用新型实施例的圆盘摇臂的轴测图；

图13为本实用新型实施例的舵机罩的轴测图；

附图标记：1、舵机架；2、圆盘摇臂；3、连杆；4、底座；5、舵机；21、第一滚动轴承；22、圆柱塞子部件；23、第二滚动轴承；25、第一通孔,26、第一阶梯孔；221、U形槽；222、第二通孔；31、U形柱状凸起；34、球体；35、第一凸台；41、缓冲座；42、第六通孔；43、缓冲罩；44、弹簧；45、缓冲块；411、滑动槽；412、第五通孔；431、第一凹槽；451、第二凹槽；51、舵机盖；511、第四通孔。

具体实施方式

下面结合说明书附图1至图13对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

实施例一：

一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构，包括舵机架1和位于所述舵机架1上下两侧的底座4，所述舵机架1与各侧的底座4间均布置有若干个驱动机构。各所述驱动机构包括舵机5、圆盘摇臂2和连杆3，所述舵机5安装在舵机架1上，所述圆盘摇臂2与舵机5的输出轴连接，圆盘摇臂2的另一端与连杆3连接。所述连杆3的另一端通过缓冲装置与所述底座4连接，所述缓冲装置包括若干组缓冲组件，各所述缓冲组件包括一个弹簧44和一个与弹簧44抵接的缓冲块45。

进一步，所述舵机架1为立式的一体结构或上下两部分连接的结构，所述舵机架1的结构上下对称，所述舵机架1上下两端分别布置有三个安装舵机5的安装架12，舵机架1上端和下端的三个安装架12都是呈星型布置。所述安装架12所处的位置为一个正三角形，安装舵机5后，所述舵机5的输出轴位于所述正三角形的顶点。所述星型布置方式可保证舵机架1结构的对称，进而使本实用新型的整体是一个标准结构，在伸缩扭动过程中受力均匀且具有美观效果。为了减轻重量，节约材料和成本，所述舵机架1的中间部分为镂空结构。所述安装架12为一个L型结构，所述L型结构与所述舵机架1的表面形成了一个矩形框的安装区域，该安装区域可容纳一个舵机5。所述L型结构与所述舵机架1连接处布置有加强筋，对安装架12与舵机架1的连接具有加固作用。所述舵机架1每一端的三个安装架12之间都连接有加强板，可以保证在使用过程中整个单元结构的稳固性。

进一步，所述圆盘摇臂2与所述连杆3相连的一端布置有第一通孔25、滚动轴承21和圆柱塞子部件22，所述滚动轴承21的外圈与第一通孔25配合，滚动轴承21的内圈与圆柱塞子部件22配合，滚动轴承21的外圈与第一通孔25、所述圆柱塞子部件22与滚动轴承21的内圈均为过渡配合。所述圆柱塞子部件22朝向连杆连杆3的端面中央布置有U形槽221，U形槽221的底部中央布置有第二通孔222，所述连杆3与所述圆盘摇臂2连接的一端布置有第一凸台，所述第一凸台35的轴线与连杆3的轴线相互垂直。所述第一凸台35的上部为U形柱状凸起31，所述圆盘摇臂2通过自攻螺丝贯穿第二通孔222与U形柱状凸起31固定连接，进而实现连杆3与圆盘摇臂2之间的相对转动。

进一步，所述圆盘摇臂2的另一端与舵机5之间通过第二滚动轴承23、舵机盖51连接，所述舵机盖51位于舵机5的输出端的一侧，舵机盖51通过4个螺钉与舵机5连接。所述舵机盖51在舵机5的输出轴处布置有第四通孔511，所述圆盘摇臂2与舵机5的输出轴的连接处布置有一个凸起，所述凸起与所述第二滚动轴承23的内圈为过渡配合，所述第二滚动轴承23的外圈与第四通孔511为过渡配合。所述圆盘摇臂2背向舵机5的一侧布置有第一阶梯孔26，所述第一阶梯孔26的位置正好与圆盘摇臂2反面的凸起位置相对应，所述圆盘摇臂2通过自攻螺丝贯穿第一阶梯孔26与所述舵机5的输出轴固定连接。

因此本实用新型通过上述圆盘摇臂2两端的两个相对转动可以实现本实用新型结构的伸缩扭动功能。若保持一个或者两个驱动机构不动，其他驱动机构按照工作需求转动到特定位置，就可使所述底座4达到倾斜的效果，从而实现扭动功能。

进一步，所述底座4的数量为两个，所述底座4为圆盘形状，所述底座4中央布置有一个圆周区域，与所述连杆3末端的球体34连接的缓冲装置在所述区域边缘沿圆周方向均匀布置。所述缓冲装置包括缓冲座41、缓冲罩43和一组缓冲组件，所述缓冲座41底部通过4个螺钉与底座4连接。所述缓冲座41沿底座4圆盘的半径方向布置有滑动槽411，所述滑动槽411的横截面为一段优弧，所述滑动槽411的尺寸可容纳所述球体34在滑动槽411内自由滑动，且又可防止球体34脱落。所述缓冲罩43与缓冲座41沿所述底座4圆盘的径向排列，缓冲罩43与缓冲座41通过两个螺钉连接。所述缓冲罩43朝向缓冲座41的一端布置有第一凹槽431，所述第一凹槽431为一个球形凹槽。所述缓冲块45未与弹簧44抵接的一端布置有第二凹槽451，所述第二凹槽451为一个球形凹槽。所述缓冲组件布置在滑动槽411中，所述第一凹槽431与第二凹槽451处于相对的位置，因此第一凹槽431与第二凹槽451组成一个空腔区域，所述空腔区域为球形空腔，所述球体34放置在所述球形空腔中。所述缓冲块45为凸台，缓冲块45的另一端布置有一个柱状凸起，所述柱状凸起套有弹簧44，弹簧44的另一端与滑动槽411靠近底座4边缘的一端抵接。在伸缩或者扭动过程中，所述连杆3带动球体34推动缓冲块45沿滑动槽41滑动，在所述滑动过程中，所述弹簧44具有缓冲作用，且弹簧44的反弹力可推动缓冲块45复位。所述滑动槽411靠近底座4边缘的一端布置有第五通孔412，在所述往复运动中，所述缓冲块45靠近滑动槽411该末端时，所述柱状凸起可贯穿所述第五通孔412。因此在伸缩扭动过程中，所述缓冲装置不仅具有缓冲作用，同时也可通过连杆3末端球体34的滑动位移来增加蛇形机器人的扭动幅度。

前述往复运动可以是沿着底座4圆盘的直径方向，也可以是沿着切线方向。

所述底座4在边缘沿圆周方向均匀布置有6个第六通孔42，方便与其他模块化单元结构连接。为了减轻重量，节约材料和成本，所述底座4采取了镂空处理，在圆周区域的中央布置有一个圆形通孔，沿圆周方向布置有三个U形通孔。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例的圆柱塞子部件22朝向连杆3的端面中央布置有U形柱状凸起，连杆一端的第一凸台35的上部端面布置有U形槽，所述圆盘摇臂2、连杆3通过U形柱状凸起、U形槽连接。

实施例三：

本实施例与实施例一的区别在于，所述缓冲装置两组缓冲组件和固定在底座4上的两个相互对接的缓冲座41，所述缓冲座41沿连接方向布置有滑动槽411，所述滑动槽411中布置有所述连杆3末端的球体34，所述球体34两侧分别布置有一组缓冲组件，各所述缓冲组件沿着所述滑动槽411布置，所述球体34与所述缓冲块45未与弹簧44抵接的一端抵接，各所述弹簧44另一端分别与滑动槽411的一端抵接，所述球体34与两组缓冲组件沿滑动槽411作往复运动，所述往复运动可以是沿着底座4圆盘的直径方向，也可以是沿着切线方向。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构，其特征在于：包括舵机架(1)和位于所述舵机架(1)上下两侧的底座(4)，所述舵机架(1)与各侧的底座(4)间均布置有若干个驱动机构，各所述驱动机构包括舵机(5)、圆盘摇臂(2)和连杆(3)，所述舵机(5)安装在舵机架(1)上，所述圆盘摇臂(2)与舵机(5)的输出轴连接，圆盘摇臂(2)的另一端与连杆(3)连接，所述连杆(3)的另一端通过缓冲装置与所述底座(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构，其特征在于：所述缓冲装置包括若干组缓冲组件，各所述缓冲组件包括一个弹簧(44)和一个与弹簧(44)抵接的缓冲块(45)。

3.根据权利要求2所述的一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构，其特征在于：所述缓冲装置还包括固定在底座(4)上的缓冲座(41)和与缓冲座(41)连接的缓冲罩(43)，所述缓冲座(41)沿与缓冲罩(43)的连接方向布置有一个滑动槽(411)，所述连杆(3)末端的球体(34)放置在所述滑动槽(411)中，滑动槽(411)中另外放置有一组缓冲组件，所述球体(34)一侧与所述缓冲块(45)未与弹簧(44)抵接的一端抵接，球体(34)另一侧与所述缓冲罩(43)抵接，所述弹簧(44)的另一端与所述滑动槽(411)的一端抵接，所述球体(34)与缓冲块(45)沿滑动槽(411)作往复运动。

4.根据权利要求2所述的一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构，其特征在于：所述缓冲装置还包括固定在底座(4)上的两个相互对接的缓冲座(41)，所述缓冲座(41)沿连接方向布置有滑动槽(411)，所述滑动槽(411)中布置有所述连杆(3)末端的球体(34)，所述球体(34)两侧分别布置有一组缓冲组件，各所述缓冲组件沿着所述滑动槽(411)布置，所述球体(34)与所述缓冲块(45)未与弹簧(44)抵接的一端抵接，各所述弹簧(44)另一端分别与滑动槽(411)的一端抵接，所述球体(34)与两组缓冲组件沿滑动槽(411)作往复运动。

5.根据权利要求3或4所述的一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构，其特征在于：所述缓冲块(45)为凸台，所述缓冲块(45)朝向缓冲罩(43)的一端布置有第二凹槽(451)，所述缓冲罩(43)朝向缓冲块(45)的一端布置有第一凹槽(431)，所述球体(34)放置在所述第二凹槽(451)与第一凹槽(431)之间的区域内，所述缓冲块(45)朝向弹簧的一端为柱状凸起，所述柱状凸起套着所述弹簧(44)。

6.根据权利要求5所述的一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构，其特征在于：所述圆盘摇臂(2)与所述连杆(3)相连的一端布置有第一滚动轴承(21)和圆柱塞子部件(22)，所述连杆(3)与所述圆盘摇臂(2)连接的一端布置有第一凸台(35)，所述第一凸台(35)贯穿第一滚动轴承(21)的内圈并与圆柱塞子部件(22)对接，所述圆盘摇臂(2)的另一端布置有与舵机(5)的输出端连接的第二滚动轴承(23)。

7.根据权利要求6所述的一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构，其特征在于：所述圆柱塞子部件(22)朝向连杆(3)的端面中央布置有U形槽(221)，所述第一凸台(35)的上部为U形柱状凸起(31)，所述圆盘摇臂(2)通过U形槽(221)和U形柱状凸起(31)与连杆(3)连接。

8.根据权利要求7所述的一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构，其特征在于：所述圆柱塞子部件(22)朝向连杆(3)的端面中央布置有U形柱状凸起，所述第一凸台(35)的上部端面布置有U形槽，所述圆盘摇臂(2)通过U形柱状凸起和U形槽与连杆(3)连接。

9.根据权利要求1所述的一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构，其特征在于：所述舵机架(1)为立式的一体结构或上下两部分固定连接的结构，所述舵机架(1)的结构上下对称，舵机架(1)上端和下端都按星型布置有若干个安装舵机(5)的安装架(12)。

10.根据权利要求9所述的一种带弹簧装置的新型可伸缩可扭动的模块化结构，其特征在于：所述舵机架(1)上下两端的驱动机构数量均为三个，舵机架(1)上下两端分别布置有三个安装架(12)。