CN213320156U - 一种新型气动爬行机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型气动爬行机器人，该装置由机架、转向缸、连接件一、转向盘、上滑轨、滑轨、前进缸、连接件二、支撑架、支撑缸一、支撑缸二、支撑板一、支撑板二、推力球轴承、固定螺栓、主轴螺栓组成。所述新型气动爬行机器人采用气压驱动，需要三个电磁换向阀、八个电磁行程开关，通过PLC提前设计好程序对机器人的动作进行控制，从而实现机器人的前进、后退、左转、右转。其结构新颖，操作简单，并综合了机械结构、PLC控制、气压驱动一体化，为教学工作者和学生提供了一种新型的实训装置，创新了教学形式，丰富了教学内容，提升了教学质量，锻炼了学生的知识综合应用能力。

Description

一种新型气动爬行机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，具体涉及的是一种综合PLC控制和气压驱动的新型爬行机器人。

背景技术

随着机械行业的发展，传统的机械技术已经逐渐无法满足人们的需求，而机械、电气、液压一体化正在成为机械行业的发展趋势。目前，在教学领域综合机电液一体化的实训装置多为基础控制，结构较为简单，缺乏创新性，难以激发学生的学习兴趣。因此，为相关教学人员和学生提供一种综合机械、电气、液压的实训装置十分重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于设计一种结构新颖、操作简单的新型气动机器人，为高校的教学人员和学生提供一种综合电气、机械、气动一体的实训装置，从而激发学生的学习兴趣，锻炼学生的知识综合能力。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：新型气动爬行机器人包括前进机构，支撑机构，转向机构。其中，所述的前进机构包括上滑轨、下滑轨、行走缸、连接件二、支撑架、固定螺栓，所述的转向机构包括机架、转向缸、连接件一、转向盘、推力球轴承、固定螺栓、主轴螺栓，所述的支撑机构包括支撑缸一、支撑缸二、支撑板一、支撑板二、固定螺栓。

其特征在于：所述的上滑轨通过固定螺栓与转向盘相固定，所述的下滑轨通过固定螺栓与支撑架相固定，在支撑缸一和支撑缸二伸出支撑时，随着行走缸的伸出通过上滑轨与下滑轨之间的滑动使支撑架和转向盘发生相对移动，从而带动支撑架前进。在支撑缸一和支撑缸二缩回支撑架支撑时，随着行走缸的伸出通过上滑轨与下滑轨之间的滑动使转向盘和支撑架发生相对移动，从而通过转向盘带动机架后退。所述的转向盘通过主轴螺栓和推力球轴承与机架相连接，并以主轴螺栓为轴，通过推力球轴承实现与机架的相对转动，在支撑缸一和支撑缸二伸出支撑时随着转向缸的伸出带动支撑架右转，在支撑缸一和支撑缸二缩回支撑架支撑时随着转向缸的伸出带动机架左转。

进一步的，所述的新型气动爬行机器人在前进时，支撑缸一和支撑缸二伸出将前进机构顶起脱离地面，然后行走缸伸出带动前进机构前进，到达行程终点后，支撑缸一和支撑缸二缩回，前进机构着地，随后行走缸缩回，支撑机构前进，机器人恢复原始状态，完成一个前进动作周期。同理，通过调换支撑缸一、支撑缸二和行走缸的动作顺序，即可实现后退动作。

进一步的，所述的新型气动爬行机器人在右转向时，支撑缸一和支撑缸二伸出将前进机构顶起脱离地面，然后转向缸伸出，前进机构相对支撑机构右转，支撑缸一和支撑缸二缩回，前进机构着地，将支撑机构顶起脱离地面，随后转向缸缩回，支撑机构右转，机器人恢复原始状态，完成一个右转动作周期。同理，通过调换支撑缸一、支撑缸二和转向缸的动作顺序，即可实现左转动作。

进一步的，所述的新型气动爬行机器人采用气压驱动，需要三个电磁换向阀、八个电磁行程开关，通过PLC提前设计好程序对机器人的动作进行控制，从而实现机器人的前进、后退、左转、右转动作，当前进、后退、左转、右转的命令传送到PLC中后，第一个动作缸伸出，达到行程终点后触发行程开关，从而将信号传到PLC中，根据PLC中的程序依次触发各个缸的动作，完成一个动作周期。

进一步的，用于对机器人驱动气缸进行控制的PLC和换向阀可根据实际情况选择合适的固定位置。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型提供一种新型气动机器人，其结构新颖，操作简单，并综合了机械结构、PLC控制、气压驱动一体化，为教学工作者和学生提供了一种新型的实训装置，创新了教学形式，丰富了教学内容，提升了教学质量，锻炼了学生的知识综合应用能力。

本实用新型提供一种新型气动机器人，该机器人的连接件一、连接件二、支撑架、机架、支撑板一、支撑板二工作过程中不易产生变形，各连接处用固定螺栓和主轴螺栓连接，并对螺母做防松处理，保证平面转动顺畅，该机器人在前进、后退、转向时支撑板一、支撑板二、支撑架与地面接触面积较大，稳定性较好。

本实用新型提供一种新型气动机器人，该机器人通过PLC编程控制，利用气压驱动，行走缸和转向缸采用装有行程开关的单杆气缸，支撑缸采用装有行程开关的两轴两杆导杆气缸，可实现快速有力的前进、后退、转向动作。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图一

图2为本实用新型的整体结构示意图二

图3为本实用新型的转向结构示意图

图4为本实用新型的支撑结构示意图

图5为本实用新型的前进结构示意图

附图标号：

1、机架2、转向缸3-1、连接件一4、转向盘5-1、上滑轨5-2、下滑轨6、行走缸3-2连接件7、支撑架8-1支撑缸一8-2、支撑缸二9-1支撑板一9-2支撑板二10、推力球轴承11、固定螺栓12、主轴螺栓

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例

如图所示，图1、图2为整体结构，图3为气动机器人的转向机构，图4为气动机器人的支撑机构，图5为气动机器人的前进机构。本实用新型主要由图3所示的转向机构和图4所示的支撑机构以及图5所示的前进机构组成，其中包括机架1、转向缸2、连接件一3-1、转向盘4、上滑轨5-1、下滑轨5-2、行走缸6、连接件二3-2、支撑架7、支撑缸一8-1、支撑缸二8-2、支撑板一9-1、支撑板二9-2、推力球轴承10、固定螺栓11、主轴螺栓12。

其特征在于：所述的机架1通过固定螺栓11与支撑缸一8-1、支撑缸二8-2、转向缸2相固定，并通过主轴螺栓12和推力球轴承10与转向盘4相连接，所述的支撑缸一8-1通过固定螺栓11与支撑板一9-1相固定，所述支撑缸二8-2通过固定螺栓11与支撑板二9-2相固定，所述的支撑板一9-1与支撑板二9-2在支撑缸一8-1和支撑缸二8-2伸出时起支撑作用，所述的转向缸2通过固定螺栓11与连接件一3-1相固定，在其伸出时起到转向的作用，所述的连接件一3-1通过固定螺栓11与转向盘4固定，起到连接转向盘4和转向缸2的作用，所述的转向盘4通过固定螺栓11与行走缸6、上滑轨5-1相固定，所述的上滑轨(5-1)通过固定螺栓11与转向盘4相固定，所述的下滑轨5-2通过固定螺栓11与支撑架7相固定，当行走缸6伸出时通过上滑轨5-1与下滑轨5-2之间的滑动可以使转向盘4和支撑架7发生相对移动，所述的行走缸6通过固定螺栓11与连接件二3-2相固定，所述的连接件二3-2通过固定螺栓11与支撑架7相固定，起到连接行走缸6和支撑架7的作用，所述的支撑架7在支撑缸一8-1和支撑缸二8-2缩回时起支撑作用。所述的固定螺栓11均采取合适的防松措施，防止螺母掉落。用于对机器人驱动气缸进行控制的PLC和换向阀可根据实际情况选择合适的固定位置。

工作原理：

初始状态：行走缸6、支撑缸一8-1、支撑缸二8-2、转向缸2均处于缩回状态，此时支撑架7接触地面起支撑作用，支撑板一9-1和支撑板二9-2悬空不接触地面。

机器人行走过程说明：前进时，支撑缸一8-1与支撑缸二8-2同时伸出将支撑架7顶起脱离地面，随后行走缸6伸出带动下滑轨5-2向前滑出，从而使支撑架7前进，行走缸6到达行程终点后，支撑缸一8-1与支撑缸二8-2同时缩回，支撑架7着地，行走缸6缩回，带动上滑轨5-1向前滑动，从而带动转向盘4和机架1前进，机器人恢复原始状态，此时前进一个行程，完成一个动作周期。后退时，行走缸6伸出带动上滑轨5-1向后滑出，行走缸6到达行程终点时，支撑缸一8-1与支撑缸二8-2同时伸出将支撑架7顶起脱离地面，支撑缸一8-1与支撑缸二8-2到达行程终点后，行走缸6缩回，带动下滑轨5-2向后滑动，从而带动转向盘4和机架1后退，然后支撑缸一8-1与支撑缸二8-2缩回，机器人恢复原始状态，此时后退一个行程，完成一个动作周期。

机器人转向过程说明：右转向时，支撑缸一8-1与支撑缸二8-2同时伸出将支撑架7顶起脱离地面，支撑缸一8-1与支撑缸二8-2到达行程终点后，转向缸2伸出，通过主轴螺栓12和推力球轴承10使转向盘4、上滑轨5-1、下滑轨5-2、支撑架7相对于机架1右转，之后支撑缸一8-1与支撑缸二8-2同时缩回，支撑架7着地，随后转向缸2缩回，带动机架1右转，机器人恢复原始状态，同时向右转向约20°，完成一个动作周期。左转时，转向缸2伸出，当转向缸2到达行程终点后，在主轴螺栓12和推力球轴承10作用下机架1相对于转向盘4、上滑轨5-1、下滑轨5-2、支撑架7左转，随后支撑缸一8-1与支撑缸二8-2同时伸出，支撑架7离地，转向缸2缩回，转向盘4、上滑轨5-1、下滑轨5-2、支撑架7左转，支撑缸一8-1与支撑缸二8-2同时缩回，机器人恢复原始状态，同时向左转向约20°，完成一个动作周期。

如此，该气动机器人能够前进、后退并且能原地转向，实现爬行动作。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

Claims (3)

1.一种新型气动爬行机器人，其特征在于：包括机架(1)、转向缸(2)、连接件一(3-1)、转向盘(4)、上滑轨(5-1)、下滑轨(5-2)、行走缸(6)、连接件二(3-2)、支撑架(7)、支撑缸一(8-1)、支撑缸二(8-2)、支撑板一(9-1)、支撑板二(9-2)、推力球轴承(10)、固定螺栓(11)、主轴螺栓(12)，所述的机架(1)通过固定螺栓(11)与支撑缸一(8-1)、支撑缸二(8-2)、转向缸(2)相固定，并通过主轴螺栓(12)、推力球轴承(10)与转向盘(4)相连接，所述的支撑缸一(8-1)通过固定螺栓(11)与支撑板一(9-1)相固定，所述支撑缸二(8-2)通过固定螺栓(11)与支撑板二(9-2)相固定，所述的支撑板一(9-1)与支撑板二(9-2)在支撑缸一(8-1)和支撑缸二(8-2)伸出时起支撑作用，所述的转向缸(2)通过固定螺栓(11)与连接件一(3-1)相固定，在其伸出时起到转向的作用，所述的连接件一(3-1)通过固定螺栓(11)与转向盘(4)固定，起到连接转向盘(4)和转向缸(2)的作用，所述的转向盘(4)通过固定螺栓(11)与行走缸(6)、上滑轨(5-1)相固定，所述的上滑轨(5-1)通过固定螺栓(11)与转向盘(4)相固定，所述的下滑轨(5-2)通过固定螺栓(11)与支撑架(7)相固定，当行走缸(6)伸出时通过上滑轨(5-1)与下滑轨(5-2)之间的滑动可以使转向盘(4)和支撑架(7)发生相对移动，所述的行走缸(6)通过固定螺栓(11)与连接件二(3-2)相固定，所述的连接件二(3-2)通过固定螺栓(11)与支撑架(7)相固定，起到连接行走缸(6)和支撑架(7)的作用，所述的支撑架(7)在支撑缸一(8-1)和支撑缸二(8-2)缩回时起支撑作用。

2.根据权利要求1所述的新型气动爬行机器人，其特征是还包括上滑轨(5-1)通过固定螺栓(11)与转向盘(4)相固定，下滑轨(5-2)通过固定螺栓(11)与支撑架(7)相固定，在支撑缸一(8-1)和支撑缸二(8-2)伸出支撑时随着行走缸(6)的伸出带动支撑架(7)前进，在支撑缸一(8-1)和支撑缸二(8-2)缩回支撑架(7)支撑时随着行走缸(6)的伸出带动机架(1)后退。

3.根据权利要求1所述的新型气动爬行机器人，其特征是还包括转向盘(4)通过主轴螺栓(12)和推力球与机架(1)相连接，以主轴螺栓(12)为轴，通过推力球轴承(10)实现与机架(1)的相对转动，在支撑缸一(8-1)和支撑缸二(8-2)伸出支撑时随着转向缸(2)的伸出带动支撑架(7)右转，在支撑缸一(8-1)和支撑缸二(8-2)缩回支撑架(7)支撑时随着转向缸(2)的伸出带动机架(1)左转。

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