RU164142U1

RU164142U1 - BIONIC Caterpillar-like crawling robot

Info

Publication number: RU164142U1
Application number: RU2015154884/11U
Authority: RU
Inventors: Сергей Федорович Яцун; Владимир Яковлевич Мищенко; Людмила Юрьевна Ворочаева; Александр Валерьевич Ворочаев; Евгений Николаевич Политов
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2016-08-20

Abstract

Бионический гусеницеподобный ползающий робот, отличающийся тем, что робот состоит из четырех звеньев, соединенных между собой приводами вращательного движения, причем на крайних звеньях размещены пары управляемых опорных элементов, оснащенных приводами вращательного движения, установленными в корпусах опорных элементов и жестко соединенными с иглами, причем фиксация крайнего звена на поверхности контакта осуществляется иглой, а его скольжение - корпусом опорного элемента.A bionic caterpillar-like crawling robot, characterized in that the robot consists of four links interconnected by rotary motion drives, and at the extreme links there are pairs of controlled support elements equipped with rotary motion drives installed in the bodies of the support elements and rigidly connected to the needles, and fixing the extreme link on the contact surface is carried out by a needle, and its sliding - by the body of the support element.

Description

МПК B62D 57/00IPC B62D 57/00

БИОНИЧЕСКИЙ ГУСЕНИЦЕПОДОБНЫЙ ПОЛЗАЮЩИЙ РОБОТBIONIC Caterpillar-like crawling robot

Полезная модель относится к робототехнике, в частности к самоходным транспортным средствам.The utility model relates to robotics, in particular to self-propelled vehicles.

Известен ползающий робот-змея (патент РФ № 67541 U1 МПК B62D 57/00, 2007 г.), состоящий из одинаковых звеньев, три звена которого соединены при помощи двух сферических шарниров с закрепленными на них двумя линейными электроприводами, которые представляют собой реверсивные двигатели постоянного тока с реечной передачей, причем звенья имеют вид плоских крестообразных пластин с установленными на их концах опорами из вязкоупругого материала. Known crawling robot snake (RF patent No. 67541 U1 IPC B62D 57/00, 2007), consisting of the same links, three links of which are connected using two spherical hinges with two linear electric drives fixed to them, which are permanent reversible motors current with rack and pinion transmission, and the links are in the form of flat cruciform plates with supports made of viscoelastic material mounted at their ends.

Недостатком данного робота является отсутствие управления опорами и невозможность преодоления препятствий типа "ступень".The disadvantage of this robot is the lack of control of the supports and the inability to overcome obstacles such as "step".

Известен ползающий робот (патент РФ № 136002 U1 МПК B62D 57/00, 2013 г.), состоящий из трех звеньев, на первом звене которого закреплены первая и вторая управляемые опоры, на второй управляемой опоре закреплен первый мотор-редуктор, на валу первого мотор-редуктора закреплено второе звено, на втором звене закреплена третья управляемая опора, на третьей управляемой опоре закреплен второй мотор-редуктор, на валу второго мотор-редуктора закреплено третье звено, на третьем звене закреплена четвертая управляемая опора, на четвертой управляемой опоре закреплен привод поворота видеокамеры, на валу привода поворота видеокамеры закреплена видеокамера.A crawling robot is known (RF patent No. 136002 U1 IPC B62D 57/00, 2013), consisting of three links, on the first link of which the first and second steered bearings are fixed, the first gear motor is fixed on the second steered support, on the shaft of the first motor gearboxes, the second link is fixed, the third steered support is fixed to the second link, the second gear motor is fixed to the third steered support, the third link is fixed to the shaft of the second gear motor, the fourth steered support is fixed to the third link, and the fourth steered support is locked captive camcorder rotation drive; camcorder is mounted on the camcorder rotation drive shaft.

Недостатком данного робота является возможность перемещения только при взаимодействии всех опор с поверхностью, угол наклона к горизонтали которой ограничен прижимной силой электромагнита, установленного в каждой опоре, что сужает диапазон его применения.The disadvantage of this robot is the ability to move only when all the supports interact with the surface, the angle of inclination to the horizontal of which is limited by the clamping force of the electromagnet installed in each support, which narrows the range of its application.

Задача полезной модели - расширение диапазона применения. The objective of the utility model is to expand the range of applications.

Поставленная задача достигается тем, что, робот состоит из четырех звеньев, соединенных между собой приводами вращательного движения, причем на крайних звеньях размещены пары управляемых опорных элементов, оснащенных приводами вращательного движения, установленными в корпусах опорных элементов и жестко соединенными с иглами, причем для фиксации крайнего звена на поверхности контакт осуществляется иглой, а для его скольжения - корпусом опорного элемента.The task is achieved in that the robot consists of four links interconnected by rotary motion drives, and at the extreme links there are pairs of controlled support elements equipped with rotary motion drives installed in the bodies of the support elements and rigidly connected to the needles, and for fixing the extreme A link on the surface is contacted by a needle, and for its sliding - by the body of the support element.

Отличительные признаки в заявляемом техническом решении не выявлены при изучении данной и смежных областей техники.Distinctive features in the claimed technical solution were not identified when studying this and related areas of technology.

Совокупность заявляемых признаков обеспечивает достижение задачи полезной модели - расширение диапазона применения.The combination of the claimed features ensures the achievement of the task of the utility model - expanding the range of applications.

На фиг. 1 показан общий вид бионического гусеницеподобного ползающего робота, на фиг. 2 схема опорного элемента, на фиг. 3 начальное положение первого этапа движения по наклонной поверхности, на фиг. 4 конечное положение первого этапа движения по наклонной поверхности, на фиг. 5 начальное положение второго этапа движения по наклонной поверхности, на фиг. 6 - конечное положение второго этапа движения по наклонной поверхности, на фиг. 7 - начальное положение первого этапа преодоления препятствия, на фиг. 8 - конечное положение первого этапа преодоления препятствия, на фиг. 9 - начальное положение второго этапа преодоления препятствия, на фиг. 10 - конечное положение второго этапа преодоления препятствия.In FIG. 1 shows a general view of a bionic caterpillar-like crawling robot, FIG. 2 is a diagram of a support member; FIG. 3, the initial position of the first stage of movement on an inclined surface, in FIG. 4 the end position of the first stage of movement on an inclined surface, in FIG. 5 the initial position of the second stage of movement on an inclined surface, in FIG. 6 - final position of the second stage of movement on an inclined surface, in FIG. 7 - the initial position of the first stage of overcoming an obstacle, in FIG. 8 - end position of the first step of overcoming an obstacle, in FIG. 9 - initial position of the second stage of overcoming an obstacle, in FIG. 10 - the final position of the second stage of overcoming obstacles.

Робот состоит из четырех звеньев 1-4, на звеньях 1, 2, 4 установлены приводы вращательного движения 5, 6 и 7, обеспечивающие относительное перемещение звеньев 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4. На звеньях 1 и 4 находятся по два управляемых опорных элемента 8, при помощи которых осуществляется взаимодействие робота с шероховатой поверхностью 9. В корпусе 10 опорного элемента 8 установлен привод 11, жестко соединенный с иглой 12. За счет момента, создаваемого приводом 11, игла 12 поворачивается в вертикальной плоскости и "внедряется" в поверхность 9. Контакт с поверхностью 9 осуществляется корпусом 10 опоры 8, в этом случае опора 8 может скользить по поверхности 9, или иглой 12, при этом опора 8 фиксируется на поверхности 9.The robot consists of four links 1-4, rotational motion drives 5, 6 and 7 are installed on links 1, 2, 4, providing relative movement of links 1 and 2, 2 and 3, 3 and 4. There are two on links 1 and 4 controlled support element 8, through which the robot interacts with a rough surface 9. In the housing 10 of the support element 8, a drive 11 is mounted rigidly connected to the needle 12. Due to the moment created by the drive 11, the needle 12 is rotated in a vertical plane and is "embedded" to surface 9. Contact with surface 9 wasps It is supported by the housing 10 of the support 8, in this case, the support 8 can slide on the surface 9, or the needle 12, while the support 8 is fixed on the surface 9.

Устройство движется следующим образом.The device moves as follows.

Первая походка - движение по горизонтальной или наклонной шероховатой поверхности.The first gait is movement along a horizontal or inclined rough surface.

Движение происходит из начального положения, в котором звенья 1 и 4 взаимодействуют с поверхностью 9 корпусами 10 опорных элементов 8, звенья 2 и 3 располагаются под некоторыми равными углами к поверхности 9, в частном случае могут быть параллельными поверхности 9.The movement occurs from the initial position, in which the links 1 and 4 interact with the surface 9 by the bodies 10 of the support elements 8, the links 2 and 3 are located at some equal angles to the surface 9, in the particular case they can be parallel to the surface 9.

При движении вперед на первом этапе происходит фиксация опорных элементов 8, установленных на звене 4, на поверхности 9 за счет "внедрения" в нее иглы 12. Звено 1 контактирует с поверхностью 9 корпусами 10 опорных элементов 8. Приводом 7 создается момент, посредством которого звено 3 поворачивается относительно неподвижного звена 4, звено 1 подтягивается к звену 4, скользя по поверхности 9, а звенья 2 и 3 "складываются", к моменту завершения этапа углы их наклона к поверхности 9 становятся наибольшими. На втором этапе происходит смена зафиксированных и расфиксированных на поверхности 9 опор 8: опорные элементы 8, расположенные на звене 1, взаимодействуют с поверхностью иглами 12 и неподвижны, а опоры 8, установленные на звене 4, контактируют корпусами 10 и могут скользить по поверхности 9. Приводом 5 генерируется момент, за счет которого звенья 2 и 3 "раскладываются" до положения, в котором находились в момент начала первого этапа, звено 4 при этом скользит по поверхности 9. После этого цикл гусеницеподобного движения повторяется.When moving forward, at the first stage, the supporting elements 8 mounted on the link 4 are fixed on the surface 9 due to the “introduction” of the needle 12. The link 1 contacts the surface 9 by the cases 10 of the supporting elements 8. The drive 7 creates a moment by which the link 3 rotates relative to the fixed link 4, link 1 is pulled to link 4, sliding along the surface 9, and links 2 and 3 are “folded”, by the time the stage is completed, their tilt angles to surface 9 become the largest. At the second stage, the supports 8 are fixed and unblocked on the surface 9: the support elements 8 located on the link 1 interact with the surface with the needles 12 and are stationary, and the supports 8 installed on the link 4 are in contact with the bodies 10 and can slide on the surface 9. Drive 5 generates a moment due to which links 2 and 3 are “laid out” to the position in which they were at the moment of the beginning of the first stage, link 4 thus slides along surface 9. After this, the caterpillar-like motion cycle is repeated.

При движении назад на первом этапе на поверхности 9 фиксируется звено 1, а на втором - звено 4.When moving backward, at the first stage, link 1 is fixed on the surface 9, and at the second - link 4.

Вторая походка - преодоление препятствий типа "ступень".The second gait is overcoming obstacles of the "step" type.

Движение начинается из начального положения, в котором звенья 1 и 4 взаимодействуют с поверхностью 9 корпусами 10 опорных элементов 8, а звенья 2 и 3 "сложены" друг относительно друга. На первом этапе происходит фиксация на поверхности опор 8, расположенных на крайнем звене, наиболее удаленном от препятствия, в показанном на фиг. 7 случае - на звене 1. Звенья 2, 3 и 4 становятся манипулятором, а звено 1 его стойкой. Приводами 5, 6 и 7 создаются моменты, за счет которых звенья 2, 3 и 4 перемещаются таким образом, чтобы опоры 8 звена 4 начали взаимодействовать с поверхностью 9 препятствия и были смещены вправо относительно его края. The movement starts from the initial position, in which the links 1 and 4 interact with the surface 9 by the bodies 10 of the support elements 8, and the links 2 and 3 are “folded” relative to each other. At the first stage, fixation takes place on the surface of the supports 8 located on the extreme link farthest from the obstacle in FIG. 7 case - on link 1. Links 2, 3 and 4 become a manipulator, and link 1 is its rack. Drives 5, 6 and 7 create moments due to which the links 2, 3 and 4 are moved so that the supports 8 of the link 4 began to interact with the surface 9 of the obstacle and were shifted to the right relative to its edge.

На втором этапе звено 4 фиксируется на поверхности 9 при помощи игл 12 опорных элементов 8, а звено 1 расфиксируется и взаимодействует с поверхностью 9 корпусами 10 опор 8. Звено 4 при этом выполняет функцию стойки, а звенья 1, 2 и 3 - манипулятора. Под действием моментов, создаваемых приводами 5, 6 и 7, звенья 1, 2 и 3 преодолевают препятствие. Этап завершается, когда опоры 8 звена 1 начинают контактировать с поверхностью 9 препятствия, звенья 2 и 3 "сложены" друг относительно друга. At the second stage, link 4 is fixed on the surface 9 with the help of needles 12 of the supporting elements 8, and link 1 is unlocked and interacts with the surface 9 by the bodies 10 of the supports 8. Link 4 at the same time serves as a rack, and links 1, 2 and 3 serve as a manipulator. Under the influence of the moments created by drives 5, 6 and 7, links 1, 2 and 3 overcome the obstacle. The stage ends when the supports 8 of the link 1 begin to contact the obstacle surface 9, the links 2 and 3 are “folded” relative to each other.

Использование предлагаемого устройства позволит обеспечить движение робота, имитирующее перемещение гусеницы, по горизонтальным и наклонным шероховатым поверхностям с изменяемым в широком диапазоне углом наклона к горизонтали, а также возможность преодолевать препятствия типа "ступень", причем движение может осуществляться как вперед, так и назад.Using the proposed device will allow for the movement of the robot, simulating the movement of the track, on horizontal and inclined rough surfaces with a variable angle of inclination to the horizontal, as well as the ability to overcome obstacles such as "step", and the movement can be carried out either forward or backward.

Claims

A bionic caterpillar-like crawling robot, characterized in that the robot consists of four links interconnected by rotary motion drives, and at the extreme links there are pairs of controlled support elements equipped with rotary motion drives installed in the bodies of the support elements and rigidly connected to the needles, and fixing the extreme link on the contact surface is carried out by a needle, and its sliding - by the body of the support element.