CN209812335U - 一种轻量级模块化抓举机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轻量级模块化抓举机器人，涉及机器人技术领域。本实用新型所述的轻量级模块化抓举机器人，包括抓举机构、运动机构、机身和驱动组件；所述抓举机构适于夹紧、抬升和摔击格斗对象，所述运动机构适于驱动所述机器人移动，所述机身支撑所述抓举机构和所述运动机构；所述抓举机构包括夹臂和齿轮组，所述抓举机构通过所述齿轮组连接所述驱动组件；所述驱动组件包括单个电机，所述单个电机适于驱动所述夹臂移动及所述齿轮组转动，所述夹臂和所述齿轮组适于控制所述抓举机构。本实用新型所述的轻量级模块化抓举机器人，通过一个电机实现对格斗对象的夹紧和抬升两个运动的控制过程，减小了轻量级模块化抓举机器人的体积和重量。

Description

一种轻量级模块化抓举机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种轻量级模块化抓举机器人。

背景技术

格斗机器人是目前非常热门的机器人种类，现在也有多种针对不同类型的格斗机器人的比赛。在格斗机器人比赛中，选手操控格斗机器人对对方选手的机器人进行攻击，以击倒、损坏并让对方机器人失去作战能力为获胜目标。

现有的格斗机器人采用两个电机对攻击武器进行控制，这不仅增加了机器人的重量和体积，也增加了机器人的设计成本，同时，选手在操控机器人时需要协调两个电机的启动时间，无疑会增大操作难度；再者，现有的格斗机器人在抓取并抬升对方机器人时，电机处于堵转状态，容易造成电机损坏；最后，这种设计也不容易提高攻击武器的强度和稳定性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种轻量级模块化抓举机器人，以解决现有格斗机器人对于攻击武器的操控问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种轻量级模块化抓举机器人，包括抓举机构、运动机构、机身和驱动组件；所述抓举机构适于夹紧、抬升和摔击格斗对象，所述运动机构适于驱动所述轻量级模块化抓举机器人移动，所述机身支撑所述抓举机构和所述运动机构；所述抓举机构包括夹臂和齿轮组，所述抓举机构通过所述齿轮组连接所述驱动组件；所述驱动组件包括单个电机，所述单个电机适于驱动所述夹臂移动及所述齿轮组转动，所述夹臂和所述齿轮组适于控制所述抓举机构对所述格斗对象的夹紧和抬升。

进一步的，所述齿轮组包括主动轮、第一从动轮以及第二从动轮；所述主动轮与所述驱动组件连接，所述驱动组件适于带动所述主动轮转动；所述主动轮适于带动所述第一从动轮转动；所述第一从动轮适于带动所述第二从动轮转动。

进一步的，所述主动轮与所述第二从动轮的传动比小于1。

进一步的，所述第一从动轮与所述第二从动轮的传动比小于1。

进一步的，所述抓举机构还包括夹爪、浮动铲及支承板；所述抓举机构通过所述支承板固定在所述机身上；所述夹爪与所述第二从动轮固定连接；所述夹臂与所述支承板转动连接，所述夹臂与所述第一从动轮转动连接且与所述第一从动轮同轴；所述浮动铲和所述夹爪均与所述夹臂转动连接；所述浮动铲和所述夹爪适于夹紧所述格斗对象。

进一步的，所述浮动铲为倾斜式的阶梯状结构，所述浮动铲适于插入到所述格斗对象的底部并支撑所述格斗对象。

进一步的，所述机身为与所述抓举机构配合的楔形结构；所述机身的前端设置尖铲，所述尖铲与所述浮动铲配合控制所述抓举机构对所述格斗对象的夹持角度。

进一步的，所述夹臂包括第一夹臂和第二夹臂，所述第一夹臂连接所述第一从动轮和所述夹爪，所述第二夹臂连接所述夹爪和所述浮动铲。

进一步的，所述运动机构和所述驱动组件均包括专用电子调速器，所述专用电子调速器适于调节所述动机构和所述驱动组件的电机转向。

进一步的，所述驱动组件还包括减速箱，所述电机适于经由所述减速箱减速后带动所述齿轮组旋转。

相对于现有技术，本实用新型所述的轻量级模块化抓举机器人具有以下优势：

(1)本实用新型所述的轻量级模块化抓举机器人，通过一个电机实现对格斗对象的夹紧和抬升两个运动的控制过程，不仅减小了轻量级模块化抓举机器人的体积和重量，减轻了轻量级模块化抓举机器人的设计成本，也减小了选手对轻量级模块化抓举机器人的操控难度，方便更多的格斗机器人爱好者参与机器人格斗比赛。

(2)本实用新型所述的轻量级模块化抓举机器人，电机在抬升过程中不会处于堵转状态，因而减少了电机因堵转发热甚至烧坏的风险，增强了安全系数。

(3)本实用新型所述的轻量级模块化抓举机器人，齿轮组多级减速，增大扭矩，从而保证对格斗对象的夹持力，防止格斗对象从抓举机构中掉落，同时齿轮结构使得轻量级模块化抓举机器人的结构更加紧凑，空间利用率高，能够实现轻量级模块化抓举机器人的小型化。

(4)本实用新型所述的轻量级模块化抓举机器人，浮动铲始终能够紧贴地面，保证能够完成对格斗对象底部的插入及对格斗对象的支撑。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型所述的轻量级模块化抓举机器人的轴测图；

图2为本实用新型所述的轻量级模块化抓举机器人与格斗对象的轴测图；

图3为本实用新型所述的抓举机构的轴测图；

图4为图2的左视图；

图5为本实用新型所述的轻量级模块化抓举机器人夹紧格斗对象的示意图；

图6为本实用新型所述的轻量级模块化抓举机器人抬升格斗对象的示意图；

图7为本实用新型所述的轻量级模块化抓举机器人摔击格斗对象的示意图；

图8为本实用新型所述的另一种轻量级模块化抓举机器人的轴测图。

附图标记说明：

1-抓举机构，11-夹爪，12-浮动铲，13-夹臂，131-第一夹臂，132-第二夹臂，14-支承板，15-齿轮组，151-主动轮，152-第一从动轮，153-第二从动轮，2-运动机构，3-机身,31-尖铲，32-第一翼，33-第二翼，4-驱动组件，5-格斗对象。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“左”、“右”、“外”、“内”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本实用新型的限制。

另外，在本实用新型的实施例中所提到的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，并不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

另外，术语“固定连接”是指部件之间或部件的零件之间没有相对位移的连接方式，包括螺钉连接和一体成型等连接方式；转动连接指的是部件之间或部件的零件之间绕轴相对旋转且相互之间不脱离的连接方式。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

本实施例提供一种轻量级模块化抓举机器人，如图1和图2所示，轻量级模块化抓举机器人包括抓举机构1、运动机构2、机身3和驱动组件4；抓举机构1适于攻击(包括夹紧、抬升和摔击)格斗对象5，所述运动机构2适于驱动轻量级模块化抓举机器人移动，机身3支撑抓举机构1和运动机构2；结合图3所示，抓举机构1包括夹臂13和齿轮组15，抓举机构1通过齿轮组15连接所述驱动组件4；驱动组件4包括单个电机，单个电机适于驱动夹臂13移动及齿轮组15转动，夹臂13和齿轮组15适于控制抓举机构1对格斗对象5的夹紧和抬升。驱动组件4通过单个电机驱动齿轮组15，齿轮组15的齿轮之间相对转动实现抓举机构1对格斗对象5的夹紧过程；在夹紧格斗对象5后，齿轮组15继续转动，带动夹臂13向上移动，进而带动抓举机构1整体向上移动，从而实现抓举机构1对格斗对象5的抬升过程；通过单个电机驱动实现抓举机构1对格斗对象5的夹紧和抬升过程，减小了轻量级模块化抓举机器人的体积和重量，减轻了轻量级模块化抓举机器人的设计成本。

具体地，结合图2和图3所示，轻量级模块化抓举机器人的攻击模块为抓举机构1，抓举机构1包括夹爪11、浮动铲12、夹臂13、支承板14及齿轮组15，抓举机构1通过支承板14固定在机身3上，齿轮组15包括主动轮151、第一从动轮152以及第二从动轮153，齿轮组15的模数优选为1；待机状态下，夹爪11位于上方，本领域称其为上夹爪，浮动铲12和夹臂13组成相对于该上夹爪而言的下夹爪，依靠上下夹爪来共同夹持格斗对象5；本实施例中，以格斗对象5来模拟对战中的敌方格斗机器人。在实现轻量级模块化抓举机器人对格斗对象5的抓举(包括夹紧和抬升)过程前(此时轻量级模块化抓举机器人处于初始状态)，由运动机构2带动轻量级模块化抓举机器人移动至格斗对象5处，浮动铲12插入到格斗对象5的底部，并支撑格斗对象5。夹臂13分为第一夹臂131和第二夹臂132，其中，第一夹臂131连接第一从动轮152和夹爪11，第二夹臂132连接夹爪11和浮动铲12，夹臂13的第一夹臂131部分同时与支承板14和第一从动轮152转动连接，并且夹臂13与第一从动轮152同轴转动。其中，由于地面不平整或轻量级模块化抓举机器人自身跳动等原因，夹臂13与地面的相对位置偏移，浮动铲12与格斗对象5接触的一端并不能总是与地面保持紧贴从而能够插入到格斗对象5的底部，因此设计浮动铲12与第二夹臂132转动连接，浮动铲12能相对于转轴在一定范围内旋转，该范围由轻量级模块化抓举机器人的工作环境予以确认，需保证浮动铲12与格斗对象5接触的一端总能与地面保持紧贴从而能够插入到格斗对象5的底部即可；浮动铲12始终能够紧贴地面，保证能够完成对格斗对象5底部的插入及对格斗对象5的支撑。

驱动组件4包括单个电机和减速箱，电机优选为直流无刷电机或直流有刷电机，主动轮151与驱动组件4连接，电机经由减速箱减速后带动主动轮151顺时针旋转，主动轮151、第一从动轮152和第二从动轮153依次带动旋转，则第一从动轮152逆时针旋转，第二从动轮153顺时针旋转，第二从动轮153与主动轮151之间的传动比大于1，优选为1.25，即主动轮151与第二从动轮153之间的传动比小于1，能够在提高夹爪11向下压的速度的同时，保证对格斗对象5的夹持力，防止格斗对象5从抓举机构1中掉落，相当于增加了轻量级模块化抓举机器人的攻击力，同时齿轮结构使得轻量级模块化抓举机器人的结构更加紧凑，空间利用率高，能够实现轻量级模块化抓举机器人的小型化；齿轮组15多级减速，增大扭矩，从而保证对格斗对象的夹持力；第一从动轮152在该过程中为惰轮，即第一从动轮152在两个不相接触的主动轮151和第二从动轮153之间起到传递作用，使得第二从动轮153的转动方向与主动轮151相同，第一传动轮152在该过程中只是起到改变转向的作用，并不能改变齿轮间的传动比。

结合图4和图5所示，第二从动轮153与夹爪11固定连接，当第二从动轮153顺时针转动时，夹爪11也以第二从动轮153的转动轴为轴顺时针转动，从而夹爪11与浮动铲12同时从上下两端夹紧格斗对象5。当轻量级模块化抓举机器人夹紧格斗对象5后，主动轮151继续顺时针旋转，第一从动轮152逆时针旋转，第二从动轮153不再旋转，但第二从动轮153始终受到第一从动轮152的驱动从而使得夹爪11与浮动铲12始终夹紧格斗对象5。

结合图6和图7所示，主动轮151顺时针旋转继续带动第一从动轮152逆时针旋转，由于第一夹臂131连接第一从动轮152和夹爪11，夹爪11与夹臂13转动连接，而夹爪11与第二从动轮153固定连接，从而第一从动轮152在旋转时能够将格斗对象5向上抬升，抬升至如图6所示的最高处后，夹爪11(上夹爪)与下夹爪(包括浮动铲12和夹臂13)松开格斗对象5，并向后摔击格斗对象5，一种摔击结果如图7所示，轻量级模块化抓举机器人自身发生倾倒，摔击后格斗对象5会从夹爪11和浮动铲12的夹持状态下脱离，从而实现轻量级模块化抓举机器人对格斗对象的攻击。其中，该过程中第二从动轮153与第一从动轮152之间的传动比大于1，优选为1.625，即第一从动轮152与第二从动轮153之间的传动比小于1，从而使抓举机构1能够抬升起重量超过自重的物体；电机在抬升过程中不会处于堵转状态，因而减少了电机因堵转发热甚至烧坏的风险，增强了安全系数；在格斗对象5的夹紧和抬升过程中，只依靠一个电机就能实现夹紧和抬升两个运动的控制过程，从而减小了轻量级模块化抓举机器人的体积和重量，减小了选手对轻量级模块化抓举机器人的操控难度。

在本实施例中，通过一个电机实现对格斗对象的夹紧和抬升两个运动的控制过程，不仅减小了轻量级模块化抓举机器人的体积和重量，减轻了轻量级模块化抓举机器人的设计成本，也减小了选手对轻量级模块化抓举机器人的操控难度，方便更多的格斗机器人爱好者参与机器人格斗比赛；同时，与现有技术不同，本实用新型的电机在抬升过程中不会处于堵转状态，因而减少了电机因堵转发热甚至烧坏的风险，增强了安全系数；齿轮组多级减速，增大扭矩，从而保证对格斗对象的夹持力，防止格斗对象从抓举机构中掉落，同时齿轮结构使得轻量级模块化抓举机器人的结构更加紧凑，空间利用率高，能够实现轻量级模块化抓举机器人的小型化；浮动铲始终能够紧贴地面，保证能够完成对格斗对象底部的插入及对格斗对象的支撑。

实施例2

本实施例在上述实施例1的基础上，结合图2所示，运动机构2带动轻量级模块化抓举机器人运动，在本实施例中，运动机构2包括两个分别位于左右两边的滚轮，滚轮由电机进行驱动，电机优选为直流无刷电机，无刷电机经由减速器驱动滚轮，减速器优选为行星齿轮减速器，行星齿轮减速器由于体积小、传动效率高、减速范围广以及精度高等优点，能在保证精密传动的前提下，降低转速，增大扭矩以及降低电机的转动惯量比，因而能够较好地对轻量级模块化抓举机器人的运动进行调控；两个滚轮分别配有一个电机以及与之配套的减速箱，当两个电机的转速相同时，轻量级模块化抓举机器人沿直线运动，当两个电机的转速不同时，能够实现轻量级模块化抓举机器人的差速转向过程，同时电机配有专用电子调速器，能够实现正反转动，因而能够调控轻量级模块化抓举机器人在全方向上的移动，实现轻量级模块化抓举机器人对位于不同位置的格斗对象5的抓举过程。

同样的，除运动机构2外，专用电子调速器也对驱动组件4的电机进行控制。抓举机构1在对格斗对象5进行一次夹紧、抬升及摔击后，会导致轻量级模块化抓举机器人会处于如图7所示的倾倒状态，此时一般依靠重力，轻量级模块化抓举机器人会自动回复至初始状态；若由于环境因素导致轻量级模块化抓举机器人无法自动回复至初始状态，则专用电子调速器会控制驱动组件4的电机旋转从而带动齿轮组15旋转，依靠夹爪11撑地将轻量级模块化抓举机器人推回到水平放置状态，专用电子调速器控制驱动组件4的电机反向旋转，从而将轻量级模块化抓举机器人回复至初始状态，预备下次抓举攻击。

结合图2所示，在机身3的前端设置有辅助浮动铲12的尖铲31，尖铲31与浮动铲12的结构相同，同样都为浮动的铲状结构，但尖铲31相比浮动铲12而言，倾斜角度更大，因而能够通过运动机构2和尖铲31控制格斗对象5的被夹持角度，为夹爪11选择合适的夹持格斗对象5的切入角度。机身3整体为楔形结构，该楔形结构能够有效配合抓举机构1的攻击(包括抓举、抬升和摔击)动作和回复动作。

在本实施例中，通过不同转速的两个电机能够实现轻量级模块化抓举机器人的差速转向过程，通过专用电子调速器能够实现轻量级模块化抓举机器人的前进后退，因而能够调控轻量级模块化抓举机器人在全方向上的移动；同时专用电子调速器能在轻量级模块化抓举机器人无法依靠重力自动回复初始状态的情况下，控制驱动组件的电机旋转，依靠夹爪撑地将轻量级模块化抓举机器人推回到水平放置状态；专用电子调速器控制驱动组件的电机反向旋转，从而将轻量级模块化抓举机器人回复至初始状态。机身前端设置的与浮动铲倾斜角度不同的尖铲与运动机构配合控制格斗对象的被夹持角度，能够为夹爪选择合适的夹持格斗对象的切入角度。

实施例3

本实施例与上述实施例1的区别在于，结合图8所示，本实施例提供另一种轻量级模块化抓举机器人的说明。

具体地，结合图3和图8所示，在本实施例中，对浮动铲12的结构进行了相应的改进。如图3所示，浮动铲12为倾斜式的阶梯状结构，倾斜式结构是为了适应格斗对象的不同离地高度；而在每一级阶梯之间存在一个陡坡，从而能够防止格斗对象5从夹爪11和浮动铲12之间滑出，将格斗对象5有效地固定在抓举机构1处。如图8所示，相比于图3所示的浮动铲12，本实施例在尽量不增加轻量级模块化抓举机器人整体重量的前提下，增大了抓举机构1与格斗对象5的接触面积，从而能够适应各种不同形状的格斗对象5，满足对不同形状的格斗对象的有效夹持。

同时，在本实施例中，对机身3的结构进行了相应的改进，具体地，机身3包括第一翼32和第二翼33，第一翼32和第二翼33能够对运动机构2进行保护，防止格斗对象5撞击运动机构2造成轻量级模块化抓举机器人运动失衡，给与对手可乘之机。第一翼32所在的板状结构作为机身3的一部分，增加了轻量级模块化抓举机器人的整体强度，该板状结构不仅支撑驱动组件4，同时限制尖铲31的浮动角度，防止尖铲31因格斗对象5过于沉重无法支撑而造成损坏。

本实施例中，在尽量不增加轻量级模块化抓举机器人整体重量的前提下，增大了抓举机构与格斗对象的接触面积，从而能够满足对不同形状的格斗对象的有效夹持；第一翼和第二翼能够对运动机构进行保护，防止格斗对象撞击运动机构造成轻量级模块化抓举机器人运动失衡；第一翼所在的板状结构增加了轻量级模块化抓举机器人的整体强度。

实施例4

本实施例在上述实施例1-3的基础上，提供轻量级模块化抓举机器人的电路控制系统部分。

电路控制系统包括电源、专用电子调速器和电路控制集成板，其中，电路控制集成板接收遥控器信号并向专用电子调速器输出相应信号，控制电机从而实现对机器人的控制。

电源优选为3s锂电池，连接外置降压稳压电源模块对电路控制集成板上的遥控器信号接收机供电，信号接收机的频率优选为2.4Ghz；直接对运动机构2和抓举机构1的电机的专用电子调速器供电。

专用电子调速器，接收电路控制集成板的信号，实时调整电机的转速和转向。

其中，电路控制集成板连接控制系统所有的电源，并对控制系统的信号进行控制；集成了外置降压稳压电源模块、2.4Ghz信号接收机与安全功率控制模块。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轻量级模块化抓举机器人，其特征在于，包括抓举机构(1)、运动机构(2)、机身(3)和驱动组件(4)；

所述抓举机构(1)适于夹紧、抬升和摔击格斗对象(5)，所述运动机构(2)适于驱动所述轻量级模块化抓举机器人移动，所述机身(3)支撑所述抓举机构(1)和所述运动机构(2)；

所述抓举机构(1)包括夹臂(13)和齿轮组(15)，所述抓举机构(1)通过所述齿轮组(15)连接所述驱动组件(4)；

所述驱动组件(4)包括单个电机，所述单个电机适于驱动所述夹臂(13)移动及所述齿轮组(15)转动，所述夹臂(13)和所述齿轮组(15)适于控制所述抓举机构(1)对所述格斗对象(5)的夹紧和抬升。

2.根据权利要求1所述的轻量级模块化抓举机器人，其特征在于，所述齿轮组(15)包括主动轮(151)、第一从动轮(152)以及第二从动轮(153)；

所述主动轮(151)与所述驱动组件(4)连接，所述驱动组件(4)适于带动所述主动轮(151)转动；

所述主动轮(151)适于带动所述第一从动轮(152)转动；

所述第一从动轮(152)适于带动所述第二从动轮(153)转动。

3.根据权利要求2所述的轻量级模块化抓举机器人，其特征在于，所述主动轮(151)与所述第二从动轮(153)的传动比小于1。

4.根据权利要求2所述的轻量级模块化抓举机器人，其特征在于，所述第一从动轮(152)与所述第二从动轮(153)的传动比小于1。

5.根据权利要求2所述的轻量级模块化抓举机器人，其特征在于，所述抓举机构(1)还包括夹爪(11)、浮动铲(12)及支承板(14)；

所述抓举机构(1)通过所述支承板(14)固定在所述机身(3)上；

所述夹爪(11)与所述第二从动轮(153)固定连接；

所述夹臂(13)与所述支承板(14)转动连接，所述夹臂(13)与所述第一从动轮(152)转动连接且与所述第一从动轮(152)同轴；

所述浮动铲(12)和所述夹爪(11)均与所述夹臂(13)转动连接；

所述浮动铲(12)和所述夹爪(11)适于夹紧所述格斗对象(5)。

6.根据权利要求5所述的轻量级模块化抓举机器人，其特征在于，所述浮动铲(12)为倾斜式的阶梯状结构，所述浮动铲(12)适于插入到所述格斗对象(5)的底部并支撑所述格斗对象(5)。

7.根据权利要求5所述的轻量级模块化抓举机器人，其特征在于，所述机身(3)为与所述抓举机构(1)配合的楔形结构；

所述机身(3)的前端设置尖铲(31)，所述尖铲(31)与所述浮动铲(12)配合控制所述抓举机构(1)对所述格斗对象(5)的夹持角度。

8.根据权利要求5所述的轻量级模块化抓举机器人，其特征在于，所述夹臂(13)包括第一夹臂(131)和第二夹臂(132)，所述第一夹臂(131)连接所述第一从动轮(152)和所述夹爪(11)，所述第二夹臂(132)连接所述夹爪(11)和所述浮动铲(12)。

9.根据权利要求1所述的轻量级模块化抓举机器人，其特征在于，所述运动机构(2)和所述驱动组件(4)均包括专用电子调速器，所述专用电子调速器适于调节所述动机构(2)和所述驱动组件(4)的电机转向。

10.根据权利要求1所述的轻量级模块化抓举机器人，其特征在于，所述驱动组件(4)还包括减速箱，所述电机适于经由所述减速箱减速后带动所述齿轮组(15)旋转。