CN211642410U - 一种双螺旋波浪式运动机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种双螺旋波浪式运动机器人，包括转向支座、设置在转向支座底部的万向轮、左螺旋机构和右螺旋机构；左螺旋机构和右螺旋机构结构相同，均由转向单元、驱动单元和运动单元组成；转向单元包括转向电机和联轴器；驱动单元包括驱动支座和设置在驱动支座上的驱动电机；转向电机固定在转向支座的上方，联轴器与转向电机的转轴相连，并与驱动支座连接；运动单元包括刚性螺旋体和履带结构，履带结构与驱动电机固定连接，刚性螺旋体一端与驱动电机连接，另一端穿设在履带结构内部，实现驱动电机驱动刚性螺旋体作螺旋运动，以带动履带结构波浪式运动。本实用新型在保持体型小的优势下，可更稳定的实现灵巧变向运动。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人技术领域，更具体地说，涉及一种双螺旋波浪式运动机器人。
背景技术
爬行机器人按其爬行方式可分为足式爬行和蠕动类两种，足式爬行机器人以较为传统的足类结构产生位移，其运动速度较快。而蠕动类则模仿蚯蚓、尺蠖等生物的运动方式，以局部的形变来产生位移，虽速度较慢，但行动较灵活，所需空间相对较小且爬行稳定，更能适应如管道等的狭小空间环境中运动。
在现有的蛇形机器人或仿毛毛虫、尺蠖一类的屈伸式蠕动的机器人中，机械结构主要都是以多个电机连接配合来模仿其一节一节的躯干屈伸以达到蠕动效果为主，如此一来，电机数量直接影响体型大小，机器人的体型会受到一定的限制，难以进一步缩小，同时多个电机的配合控制也较为复杂。
另外，现有的波浪式爬行机器人具有体型小，爬行速度快的特性，对管道、狭缝及水下环境具备较好的适应性，未来在管道、水下检测具有较好的应用前景。虽然波浪式爬行机器人只用单个电机驱动就实现了蠕动机器人的运动，但是只用一个电机驱动也导致这种机器人不能很好的实现灵巧变向，从而限制了它的推广应用。
因此如何保持体型小又能兼顾机器人的灵巧运动是目前亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种双螺旋波浪式运动机器人，该双螺旋波浪式运动机器人在保持体型小的优势下，可更稳定的实现灵巧变向运动，从而更能适合应用于狭小空间的使用场合。
为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种双螺旋波浪式运动机器人，其特征在于：包括转向支座、设置在转向支座底部的万向轮、左螺旋机构和右螺旋机构；所述左螺旋机构和右螺旋机构结构相同，均由转向单元、驱动单元和运动单元组成；
所述转向单元包括带有开关的转向电机和联轴器；所述驱动单元包括驱动支座和设置在驱动支座上的驱动电机；所述转向电机固定在转向支座的上方，联轴器与转向电机的转轴相连，并与驱动支座连接；所述运动单元包括刚性螺旋体和履带结构，履带结构与驱动电机固定连接，刚性螺旋体一端与驱动电机连接，另一端穿设在履带结构内部，实现驱动电机驱动刚性螺旋体作螺旋运动，以带动履带结构波浪式运动。
在上述方案中，本实用新型的左螺旋机构和右螺旋机构分别通过驱动电机驱动刚性螺旋体作螺旋运动，以带动履带结构波浪式运动，实现该运动机器人双螺旋波浪式运动，以达到蠕动爬行的效果。同时，左螺旋机构和右螺旋机构均可以通过转向机构实现运动机器人的转向运动。该运动方式不仅可以保持运动机器人体型小，而且可更稳定的实现灵巧变向运动，从而更能适合应用于狭小空间的使用场合。
所述驱动电机为减速电机。
所述履带结构由连接头与若干个连接件组成；所述连接头一端固定连接在驱动电机上，另外一端与所述连接件铰接相连，相邻连接件间相互前后铰接相连。
所述转向电机为舵机。
所述转向电机的转轴在轴端面上开有螺纹孔；所述转轴在圆柱面上有外齿轮牙，联轴器通过内齿轮牙和螺钉分别与外齿轮牙和螺纹孔连接，实现与转向电机的转轴固定相连。
所述刚性螺旋体为类拉伸弹簧结构。
所述连接件和连接头的内侧分别设置有用于增大与刚性螺旋体间内摩擦力的凸起结构。这样设计使得刚性螺旋体更好地带动履带结构，产生有效的波运动。
所述连接件和连接头的底部分别设置有用于增大与工作面摩擦力的凸起结构。这样可以使得机器人具有更好的抓地能力。
本实用新型还包括避障传感器和单片机；所述避障传感器设置在转向支座前端；所述单片机分别与避障传感器、转向电机和驱动电机连接；所述单片机接收到避障传感器的信号，并通过pwm方式控制转向电机以实现避障；所述避障传感器为红外传感器或超声波传感器。
本实用新型还包括与单片机连接的遥控器，单片机接收到遥控器的信号以控制转向电机和驱动电机实现运动机器人遥控运动；所述遥控器为红外式遥控器或蓝牙式遥控器。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点与有益效果：本实用新型双螺旋波浪式运动机器人在保持体型小的优势下，可更稳定的实现灵巧变向运动，从而更能适合应用于狭小空间的使用场合。
附图说明
图1是本实用新型双螺旋波浪式运动机器人的结构示意图一；
图2是本实用新型双螺旋波浪式运动机器人的结构示意图二；
图3是本实用新型双螺旋波浪式运动机器人中刚性螺旋体的结构图；
图4是本实用新型双螺旋波浪式运动机器人中连接头的主视图；
图5是本实用新型双螺旋波浪式运动机器人中连接头的仰视图；
图6是本实用新型双螺旋波浪式运动机器人中连接件的主视图；
图7是本实用新型双螺旋波浪式运动机器人中连接件的仰视图；
其中，1为万向轮、2为转向支座、3为转向电机、4为联轴器、5为驱动电机、6为驱动支座、7为刚性螺旋体、8为连接头、8.1为连接头两臂、9为连接件、9.1为连接件两臂、9.2为凹槽、10为凸起结构。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。
实施例一
如图1至图7所示，本实用新型双螺旋波浪式运动机器人包括转向支座2、设置在转向支座2底部的两个万向轮1、左螺旋机构和右螺旋机构，其中，左螺旋机构和右螺旋机构结构相同，均由转向单元、驱动单元和运动单元组成。该转向单元包括带有开关的转向电机3和联轴器4，驱动单元包括驱动支座6和设置在驱动支座6上的驱动电机5，转向电机3固定在转向支座2的上方，联轴器 4与转向电机3的转轴相连，并与驱动支座6连接，运动单元包括刚性螺旋体7 和履带结构，履带结构与驱动电机5固定连接，刚性螺旋体7一端与驱动电机5连接，另一端穿设在履带结构内部，实现驱动电机5驱动刚性螺旋体7作螺旋运动，以带动履带结构波浪式运动。
本实施例中的驱动电机5采用减速电机，转向电机3为舵机。履带结构由连接头8与若干个连接件9组成，连接头8一端固定连接在驱动电机5上，另外一端与连接件9铰接相连，相邻连接件9间相互前后铰接相连。具体是这样连接的：每个连接件9前端的连接件两臂9.1插入前一个连接件9后端的两个凹槽9.2，两连接件9之间使用鞘连接。而连接头8与连接件9的连接方式与两连接件9之间的连接方式相同，连接头8与连接件9结构相似，只是连接头两臂 8.1较长，连接头两臂8.1与驱动电机5的两端连接。
本实用新型的转向电机3的转轴在轴端面上开有螺纹孔，转轴在圆柱面上有外齿轮牙，联轴器4通过内齿轮牙和螺钉分别与外齿轮牙和螺纹孔连接，实现与转向电机3的转轴固定相连。
本实用新型的刚性螺旋体7是一种粗丝径、大螺径、大螺距的类拉伸弹簧的结构，刚性螺旋体7的材质是一种表面淬硬的45钢。刚性螺旋体7在驱动电机5的作用下作回转运动，刚性螺旋体7每处都在作上下周期运动和绕轴回转运动。
为了增大与刚性螺旋体7之间的内摩擦力，本实用新型的连接件9和连接头8内侧分别设置有用于增大与刚性螺旋体7间内摩擦力的凸起结构。而连接件9和连接头8的底部也分别设置有用于增大与工作面摩擦力的凸起结构，这样可以使得机器人具有更好的抓地能力。
本实施例中，本实用新型的左螺旋机构和右螺旋机构是机器人驱动的核心部件，左螺旋机构和右螺旋机构分别通过驱动电机5驱动刚性螺旋体7作螺旋运动，通过刚性螺旋体7通过与履带结构的各个连接件9的相互作用，使得刚性螺旋体7带动履带结构波浪式运动，实现该运动机器人双螺旋波浪式运动，波浪形运动作为动力驱动机器人前进，以达到蠕动爬行的效果。
两个转向电机3分别控制两个驱动电机5的方向，使其平行或呈一定角度，以达到控制转向的效果。当控制转向电机3，使双螺旋平行，并使驱动电机5正转，机器人可实现直线前进，驱动电机5反转，机器人可实现直线后退。驱动电机5正转，当控制转向电机3，使双螺旋呈相应的角度时，机器人可实现转向功能；当双螺旋呈对称的角度时，可实现直线运动；当双螺旋同时转过180°，机器人可实现向后运动，并可继续完成其他转向运动。
实施例二
本实施例与实施例一不同之处仅在于：本实施例还包括避障传感器和单片机，避障传感器设置在转向支座前端，而单片机分别与避障传感器、转向电机和驱动电机连接。当单片机接收到避障传感器的信号时，通过pwm方式控制转向电机以实现避障。该避障传感器为红外传感器或超声波传感器。本实施例通过红外传感器或超声波传感器实现智能障碍运动，当出现障碍物时可以驱动转向电机来控制左、右螺旋机构的位置关系，从而产生不同的合作用力使得机器人能稳定而又灵活的实现转向。
本实施例还包括与单片机连接的遥控器，单片机接收到遥控器的信号以控制驱动电机实现运动机器人遥控运动，该遥控器为红外式遥控器或蓝牙式遥控器。本实施例通过红外式遥控或蓝牙式遥控的方式来控制转向电机和驱动电机来按照人们意愿的运动轨迹。
本实施例的其它结构与实施例一一致。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双螺旋波浪式运动机器人，其特征在于：包括转向支座、设置在转向支座底部的万向轮、左螺旋机构和右螺旋机构；所述左螺旋机构和右螺旋机构结构相同，均由转向单元、驱动单元和运动单元组成；
所述转向单元包括带有开关的转向电机和联轴器；所述驱动单元包括驱动支座和设置在驱动支座上的驱动电机；所述转向电机固定在转向支座的上方，联轴器与转向电机的转轴相连，并与驱动支座连接；所述运动单元包括刚性螺旋体和履带结构，履带结构与驱动电机固定连接，刚性螺旋体一端与驱动电机连接，另一端穿设在履带结构内部，实现驱动电机驱动刚性螺旋体作螺旋运动，以带动履带结构波浪式运动。
2.根据权利要求1所述的双螺旋波浪式运动机器人，其特征在于：所述驱动电机为减速电机。
3.根据权利要求1所述的双螺旋波浪式运动机器人，其特征在于：所述履带结构由连接头与若干个连接件组成；所述连接头一端固定连接在驱动电机上，另外一端与所述连接件铰接相连，相邻连接件间相互前后铰接相连。
4.根据权利要求1所述的双螺旋波浪式运动机器人，其特征在于：所述转向电机为舵机。
5.根据权利要求1所述的双螺旋波浪式运动机器人，其特征在于：所述转向电机的转轴在轴端面上开有螺纹孔；所述转轴在圆柱面上有外齿轮牙，联轴器通过内齿轮牙和螺钉分别与外齿轮牙和螺纹孔连接，实现与转向电机的转轴固定相连。
6.根据权利要求1所述的双螺旋波浪式运动机器人，其特征在于：所述刚性螺旋体为类拉伸弹簧结构。
7.根据权利要求3所述的双螺旋波浪式运动机器人，其特征在于：所述连接件和连接头的内侧分别设置有用于增大与刚性螺旋体间内摩擦力的凸起结构。
8.根据权利要求3所述的双螺旋波浪式运动机器人，其特征在于：所述连接件和连接头的底部分别设置有用于增大与工作面摩擦力的凸起结构。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的双螺旋波浪式运动机器人，其特征在于：还包括避障传感器和单片机；所述避障传感器设置在转向支座前端；所述单片机分别与避障传感器、转向电机和驱动电机连接；所述单片机接收到避障传感器的信号，并通过pwm方式控制转向电机以实现避障；所述避障传感器为红外传感器或超声波传感器。
10.根据权利要求9所述的双螺旋波浪式运动机器人，其特征在于：还包括与单片机连接的遥控器，单片机接收到遥控器的信号以控制转向电机和驱动电机实现运动机器人遥控运动；所述遥控器为红外式遥控器或蓝牙式遥控器。
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