CN219726242U - 一种磁性软体机器人仿尺蠖运动的驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种磁性软体机器人仿尺蠖运动的驱动装置，包括连接机构和气源机构交替连接，所述连接机构用于带动气源机构的角度变化和横向位置变化。本实用新型基于最普通的涡轮、蜗杆结构，利用其啮合后改变角度变形，带动连接件之间角度变化，同时两端设有配合缩进结构，使其弯折中每段的结构不会挤压机械结构，利用吸盘前后吸附定位，模拟出尺蠖运动的每个阶段，进而实现机器人步进，结构简单，设计合理，便于应用在一些需要微型机器人步进的场景中。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种磁性软体机器人仿尺蠖运动的驱动装置。
背景技术
软体机器人是一种新型柔韧机器人，能够适应各种非结构化环境，与人类的交互也更安全。
尺蠖属于昆虫纲，是一种无脊椎动物，尺蠖身体细长，只有前后的两对足，所以采用周期性伸缩躯体的具有特征性的方式移动。尺蠖的运动属于蠕动式运动。运动时前足抓紧，后足放松，躯干收缩，然后后足抓紧，前足放松，躯干伸展，如此往复不断地向前运动。针对机器人要求直径尺寸小，能通过复杂地形等特点，参照尺蠖的运动方式，本实用提出一种能够往复前进的类尺蠖运动的爬行机器人中驱动结构，满足仿尺蠖运动的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种磁性软体机器人仿尺蠖运动的驱动装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种磁性软体机器人仿尺蠖运动的驱动装置，包括连接机构和气源机构交替连接，所述连接机构用于带动气源机构的角度变化和横向位置变化；
所述连接机构包括伸缩部和转动部，所述伸缩部包括第一伸缩单元和第二伸缩单元，所述第一伸缩单元和第二伸缩单元分布于转动部的两端，第一伸缩单元和第二伸缩单元用于改变连接机构整体的长度，所述转动部包括驱动单元、第一转动架和第二转动架，所述第一转动架和第二转动架之间通过轴连接，且驱动单元与轴之间传动连接，所述驱动单元用于带动第一转动架和第二转动架之间的连接轴转动，且第一转动架和第二转动架之间的连接夹角在0-90°。
作为本实用新型进一步的方案，所述第一伸缩单元和第二伸缩单元均包括连接框、伸缩马达、传动蜗轮和传动蜗杆，所述伸缩马达安装于连接框的内部，传动蜗杆安装于伸缩马达的输出轴，传动蜗轮安装在转动架的内壁上。
作为本实用新型进一步的方案，所述传动蜗轮的内壁固定连接有丝杠，且丝杠的端部连接有缩进螺套，缩进螺套与丝杠之间形成传动配合，所述缩进螺套的端部安装有缓冲气囊和球头座，所述缓冲气囊端部安装有球头，球头卡接于球头座的内壁上。
作为本实用新型进一步的方案，所述驱动单元包括转向马达、转动蜗轮和驱动蜗杆，所述驱动蜗杆转配在第一连接架和第二连接架的安装轴上，所述转向马达的输出轴与转动蜗轮相连接，且转动蜗轮的外壁和驱动蜗杆之间形成传动配合。
作为本实用新型进一步的方案，所述气源机构的底端设有气动吸盘，且气动吸盘与气源机构的端部通过管道相连接。
作为本实用新型进一步的方案，所述气源机构包括气罐和气泵，所述气罐通过管道与气泵相连接，且气泵通过管道与气动吸盘相连接。
作为本实用新型进一步的方案，所述连接机构的外壁位于两侧的球头座之间设有橡胶壳体，且橡胶壳体内设有肌腱状的空腔。
本实用新型的有益效果为：
本仿尺蠖运动的磁性软体机器人中驱动装置基于最普通的蜗轮蜗杆结构，利用其结构变形，带动连接件之间角度变化，同时两端设有配合的缩进单元，使在弯折中每段连接件之间不会相互挤压其本身机械结构，同时利用吸盘前后吸附定位步进首末端，模拟出尺蠖运动的每个阶段，进而驱动着软体机器人实现步进动作，结构简单，设计合理，便于应用在一些需要微型机器人步进的场景中。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种磁性软体机器人仿尺蠖运动的驱动装置的磁性软体机器人结构示意图；
图2为本实用新型提出的一种磁性软体机器人仿尺蠖运动的驱动装置的连接机构结构示意图；
图3为图2的俯视结构示意图；
图4为本实用新型提出的一种磁性软体机器人仿尺蠖运动的驱动装置的缓冲气囊结构示意图。
图中：100、连接机构；110、缓冲气囊；111、磁感圈；120、缩进螺套；130、第一伸缩单元；131、第一连接框；140、第一转动架；150、第二转动架；160、第二伸缩单元；161、传动蜗轮；162、传动蜗杆；163、伸缩马达；164、第二连接框；170、驱动单元；171、转向马达；172、转动蜗轮；173、驱动蜗杆；200、橡胶壳体；300、气源机构；400、气动吸盘；500、综合线管。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
参照图1-4所示，一种磁性软体机器人仿尺蠖运动的驱动装置，包括连接机构100和气源机构300交替连接，连接机构100用于带动气源机构300的角度变化和横向位置变化；
连接机构100包括伸缩部和转动部，伸缩部包括第一伸缩单元130和第二伸缩单元160，第一伸缩单元130和第二伸缩单元160分布于转动部的两端，第一伸缩单元130和第二伸缩单元160用于改变连接机构100整体的长度，转动部包括驱动单元170、第一转动架140和第二转动架150，第一转动架140和第二转动架150之间通过轴连接，且驱动单元170与轴之间传动连接，驱动单元170用于带动第一转动架140和第二转动架150之间的连接轴转动，且第一转动架140和第二转动架150之间的连接夹角在0-90°。
第一伸缩单元130和第二伸缩单元160均包括连接框、伸缩马达163、传动蜗轮161和传动蜗杆162，伸缩马达163安装于连接框的内部，传动蜗杆162安装于伸缩马达163的输出轴，传动蜗轮161安装在转动架的内壁上。
需要补充说明的是，连接框包括第一连接框131和第二连接框164，分别设有第一伸缩单元130中和第二伸缩单元160中；
传动蜗轮161的内壁固定连接有丝杠，且丝杠的端部连接有缩进螺套120，缩进螺套120与丝杠之间形成传动配合，缩进螺套120的端部安装有缓冲气囊110和球头座，缓冲气囊110端部安装有球头，球头卡接于球头座的内壁上。
驱动单元170包括转向马达171、转动蜗轮172和驱动蜗杆173，驱动蜗杆173转配在第一连接架和第二连接架的安装轴上，转向马达171的输出轴与转动蜗轮172相连接，且转动蜗轮172的外壁和驱动蜗杆173之间形成传动配合。
气源机构300的底端设有气动吸盘400，且气动吸盘400与气源机构300的端部通过管道相连接，气源机构300包括气罐和气泵，气罐通过管道与气泵相连接，且气泵通过管道与气动吸盘400相连接。
需要补充说明的是，通过气泵控制气动吸盘400内气体的量控制吸力，可在动态移动时，及时充放气，带动吸盘与水平面之间的吸合与分离状态；
同时位于前端的气源机构300引入综合线管500，内部穿插有信号线、电源线等，用于发出集中线束，美观且不影响机器人操作；
连接机构100的外壁位于两侧的球头座之间设有橡胶壳体200，且橡胶壳体200内设有肌腱状的空腔，在连接机构100角度变化时，转动的部分可在连接机构100的空腔内摆动，不受到影响。
本实施例的工作原理具体如下：
本软体机器人在驱动时，通过将其气源机构300和连接机构100水平放置与水平面上，此时通过综合线管500内的信号线对气源机构300与连接机构100发出命令，首先缩进尾部，端部固定，则是前端的气源机构300工作，利用气泵排出气动吸盘400内气体使其吸附在水平面上，后端的气源机构300不工作，则气动吸盘400不吸附；
然后利用每个连接机构100的角度调节功能，例如总计为五个连接机构100，则除了最后一节连接机构100，其余的连接结构转动角度均为36°±2°，使整体的五个连接机构100弯折呈半圆形结构，使整体的结构形成为“Ω”状，此时尾端的连接机构100带动气源机构300是前进的，在角度变化时，可利用伸缩单元调节，维持整体的连接机构100之间的连接长度，避免连接机构100自身的弯折极限限制；
连接机构100之间的连接长度调节是通过传动蜗杆162和传动蜗轮161带动丝杠转动，进而和前端的缩进螺套120之间啮合连接，使其丝杠和缩进螺套120之间的长度变化；
其中，每个之间的缩进距离通过两个缓冲气囊110上的磁感圈111检测，磁感圈111之间间距表示连接机构100的轴线间距，可通过磁感圈111间距简化整体的运动为多条连接线段的折叠和展开；
接着弯折后，末端的气源机构300工作，前端气源机构300不工作，此时的角度恢复，则表示前端的气源机构300会随着呈拱状的连接机构100完全恢复呈水平状后，向前步进了一端距离，形成了类似于尺蠖运动的状态，整体转动均是通过简单的蜗轮、蜗杆转向，同时配合吸盘定位前后脚，转向中辅以伸缩机构，保证每段之间的弯曲折叠后对机械结构的张紧，使软体机器人的仿尺蠖运动时更加流畅和逼真。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”、“第一”、“第二”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，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。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种磁性软体机器人仿尺蠖运动的驱动装置，其特征在于，包括连接机构和气源机构交替连接，所述连接机构用于带动气源机构的角度变化和横向位置变化；
所述连接机构包括伸缩部和转动部，所述伸缩部包括第一伸缩单元和第二伸缩单元，所述第一伸缩单元和第二伸缩单元分布于转动部的两端，第一伸缩单元和第二伸缩单元用于改变连接机构整体的长度，所述转动部包括驱动单元、第一转动架和第二转动架，所述第一转动架和第二转动架之间通过轴连接，且驱动单元与轴之间传动连接，所述驱动单元用于带动第一转动架和第二转动架之间的连接轴转动，且第一转动架和第二转动架之间的连接夹角在0-90°。
2.根据权利要求1所述的一种磁性软体机器人仿尺蠖运动的驱动装置，其特征在于，所述第一伸缩单元和第二伸缩单元均包括连接框、伸缩马达、传动蜗轮和传动蜗杆，所述伸缩马达安装于连接框的内部，传动蜗杆安装于伸缩马达的输出轴，传动蜗轮安装在转动架的内壁上。
3.根据权利要求2所述的一种磁性软体机器人仿尺蠖运动的驱动装置，其特征在于，所述传动蜗轮的内壁固定连接有丝杠，且丝杠的端部连接有缩进螺套，缩进螺套与丝杠之间形成传动配合，所述缩进螺套的端部安装有缓冲气囊和球头座，所述缓冲气囊端部安装有球头，球头卡接于球头座的内壁上。
4.根据权利要求2所述的一种磁性软体机器人仿尺蠖运动的驱动装置，其特征在于，所述驱动单元包括转向马达、转动蜗轮和驱动蜗杆，所述驱动蜗杆转配在第一连接架和第二连接架的安装轴上，所述转向马达的输出轴与转动蜗轮相连接，且转动蜗轮的外壁和驱动蜗杆之间形成传动配合。
5.根据权利要求1所述的一种磁性软体机器人仿尺蠖运动的驱动装置，其特征在于，所述气源机构的底端设有气动吸盘，且气动吸盘与气源机构的端部通过管道相连接。
6.根据权利要求1或5所述的一种磁性软体机器人仿尺蠖运动的驱动装置，其特征在于，所述气源机构包括气罐和气泵，所述气罐通过管道与气泵相连接，且气泵通过管道与气动吸盘相连接。
7.根据权利要求1所述的一种磁性软体机器人仿尺蠖运动的驱动装置，其特征在于，所述连接机构的外壁位于两侧的球头座之间设有橡胶壳体，且橡胶壳体内设有肌腱状的空腔。
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