帶有萬向關節的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于機器人技術領域，具體涉及一種帶有萬向關節的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人。
【背景技術】
[0002]目前，公知的蛇形機器人具有橫截面小、柔性高等特點，能在各種粗糙、陡峭崎嶇的復雜地形上行走，并可攀爬障礙物。因此，蛇形機器人可廣泛用于星際探索、軍事偵察、考古、管道檢查維修、電路線路維修、救援等領域。但是，一般的蛇形機器人在一些復雜地形時容易發生側翻，并且速度較慢，一定程度上降低了工作效率，易導致錯過搶險救援的最佳時機。為此，本實用新型提出一種帶有萬向關節的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，采用蝸輪蝸桿傳動、旋轉關節與轉向關節的相互結合，使得機器人具有較大的動力和防側翻能力，可廣泛應用于搶險、考古、管道檢查維修、消防、救災、地質勘探、軍事等諸多場合中，代替人們去完成一些危險、復雜的動作，繞過障礙達到指定位置。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是為了克服現有蛇形機器人容易發生側翻且速度較慢的不足，提出一種帶有萬向關節的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，該機器人不僅能有效防止側翻，同時爬行速度也得到很大的提高。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]—種帶有萬向關節的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，所述機器人包括末端執行器、運動單元和機器人尾部；所述運動單元的數量為2-10個，所述每個運動單元均包括機架，固定在機架上的驅動模塊，設在機架內部的蝸桿和蝸輪，與機架連接的旋轉關節和轉向
-V- -K-
夫Tl ；
[0006]所述機架由上箱體、I內圈、Π內圈和下箱體固定連接而成，所述蝸桿通過I軸承、Π軸承固定在上箱體和下箱體內，所述蝸輪通過蝸輪軸安裝在I內圈和Π內圈內，并與蝸桿相嚙合，所述I內圈和Π內圈外側安裝有車輪叉架，所述車輪叉架上設有彈簧，外側安裝有車輪，所述車輪由蝸桿和蝸輪通過皮帶傳送動力；
[0007]所述驅動模塊為蝸桿提供動力；
[0008]所述旋轉關節包括旋轉關節底座、軸承、軸承套和旋轉關節齒輪，所述旋轉關節底座固接于上箱體上，所述旋轉關節齒輪一端與旋轉關節底座相連，另一端連接有I舵機，所述I舵機為旋轉關節齒輪提供轉向動力，所述I舵機上固接有Π舵機，所述Π舵機為轉向關節提供轉向動力；
[0009]所述轉向關節一端固接于機架上，另一端固接于相鄰運動單元的下箱體上。
[0010]作為優選的技術方案，所述驅動模塊固定在上箱體內。
[0011]作為優選的技術方案，所述旋轉關節的旋轉角度為0-360度。
[0012]作為優選的技術方案，所述轉向關節旋轉角度為0-57度。
[0013]作為優選的技術方案，所述機架為八邊形，所述車輪叉架設在機架的八個面上。
[0014]作為優選的技術方案，所述蝸桿同時帶動八個蝸輪轉動。
[0015]作為優選的技術方案，所述車輪叉架中安裝皮帶張緊輪。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017](I)采用蝸輪蝸桿傳動，保證機器人具有強大的驅動力，使得機器人在復雜的路面也可快速運動；
[0018](2)利用蝸輪蝸桿的自鎖性，即只能由蝸桿帶動蝸輪，而不能由蝸輪帶動蝸桿，避免機器人在非控制情況下的打滑；
[0019](3)具有11個自由度，能夠實現機器人的前進、后退、轉彎、翻轉等復雜運動；
[0020](4)每個機架的八個邊各含有一個輪子，有效避免了機器人在發生側翻后不能工作的情況。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的結構不意圖；
[0022]圖2為本實用新型運動單元的局部剖視圖；
[0023]圖3為本實用新型運動單元的的結構示意圖；
[0024]圖4為本實用新型運動單元的的俯視圖；
[0025]圖中:末端執行器1、運動單元2、機器人尾部3、旋轉關節齒輪4、軸承5、旋轉關節底座6、軸承套7、驅動模塊8、上箱體9、I內圈10、Π內圈11、下箱體12、I軸承13、Π軸承14、蝸桿15、蝸輪16、車輪叉架17、車輪18、彈簧19、I舵機20、Π舵機21、轉向關節22、皮帶張緊輪23、
皮帶24。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖及實施例對本實用新型做進一步描述。
[0027]本實用新型的帶有萬向關節的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人包括末端執行器
1、運動單元2、機器人尾部3。
[0028]所述運動單元2的數量為5個，所述每個運動單元2均包括機架，固定在機架上的驅動模塊8，設在機架內部的蝸桿15和蝸輪16，與機架連接的旋轉關節和轉向關節22;
[0029]所述機架由上箱體9、1內圈10、Π內圈11和下箱體12固定連接而成，所述蝸桿15通過I軸承13、Π軸承14固定在上箱體9和下箱體12內，所述蝸輪16通過蝸輪軸安裝在I內圈10和Π內圈11內，并與蝸桿15相嚙合，所述I內圈10和Π內圈11外側安裝有車輪叉架17，所述車輪叉架17上設有彈簧19，外側安裝有車輪18，所述車輪18由蝸桿15和蝸輪16通過皮帶24傳送動力;所述驅動模塊8為蝸桿15提供動力；
[0030]所述旋轉關節包括旋轉關節底座6、軸承5、軸承套7和旋轉關節齒輪4，所述旋轉關節底座6固接于上箱體9上，所述旋轉關節齒輪4 一端與旋轉關節底座6相連，另一端連接有I舵機20，所述I舵機20為旋轉關節齒輪4提供轉向動力，所述I舵機20上固接有Π舵機21，所述Π舵機21為轉向關節22提供轉向動力;所述轉向關節22—端固接于機架上，另一端固接于相鄰運動單元2的下箱體12上。
[0031 ]所述驅動模塊8固定在上箱體9內，所述旋轉關節的旋轉角度為0-360度，所述轉向關節22旋轉角度為0-57度，所述機架為八邊形，所述車輪叉架17設在機架的八個面上，所述蝸桿15同時帶動八個蝸輪16轉動，所述車輪叉架17中安裝皮帶張緊輪23。
[0032]所述驅動模塊8為蝸桿15提供動力，所述I舵機20為旋轉關節齒輪4提供轉向動力，所述Π舵機21為轉向關節22提供轉向動力，可實現機器人的前進后退、旋轉、轉向功能;所述旋轉關節的旋轉角度為0-360度，所述轉向關節22旋轉角度為0-57度，旋轉關節與轉向關節22的相互結合，增加了機器人的靈活性，提高了機器人的適用性。
[0033]所述車輪叉架17中安裝皮帶張緊輪23，用于調節皮帶24的松緊程度保證包角大于等于120度，以防止皮帶打滑;所述蝸桿15同時帶動八個蝸輪16轉動，使機器人在正常工作時每個運動單元2的八個車輪18均同步轉動，避免機器人在復雜地形發生側翻后不能工作情況的發生;采用蝸輪16和蝸桿15的傳動方式，保證機器人具有強大的驅動力，使得機器人在復雜的路面也可快速運動。
[0034]需要聲明的是上述【實用新型內容】及【具體實施方式】意在說明本實用新型專利所提供的技術方案的實際應用，不應解釋為對本實用新型專利保護范圍的限定。本領域技術人員在本實用新型專利的精神和原理內，當可作各種修改、等同替換或改進，如機器人每個機架的八個面上輪子的數目、運動單元體2的個數。本實用新型專利的保護范圍以所附權利要求書為準。
【主權項】
1.一種帶有萬向關節的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，其特征是，所述機器人包括末端執行器(I)、運動單元(2)和機器人尾部(3);所述運動單元(2)的數量為2-10個，所述每個運動單元(2)均包括機架，固定在機架上的驅動模塊(8)，設在機架內部的蝸桿(15)和蝸輪(16)，與機架連接的旋轉關節和轉向關節(22); 所述機架由上箱體(9)、I內圈(10)、Π內圈(11)和下箱體(12)固定連接而成，所述蝸桿(15)通過I軸承(13)、Π軸承(14)固定在上箱體(9)和下箱體(12)內，所述蝸輪(16)通過蝸輪軸安裝在I內圈(10)和Π內圈(11)內，并與蝸桿(15)相嚙合，所述I內圈(10)和Π內圈(11)外側安裝有車輪叉架(17)，所述車輪叉架(17)上設有彈簧(19)，外側安裝有車輪(18)，所述車輪(18)由蝸桿(15)和蝸輪(16)通過皮帶(24)傳送動力； 所述驅動模塊(8)為蝸桿(15)提供動力； 所述旋轉關節包括旋轉關節底座(6)、軸承(5)、軸承套(7)和旋轉關節齒輪(4)，所述旋轉關節底座(6)固接于上箱體(9)上，所述旋轉關節齒輪(4) 一端與旋轉關節底座(6)相連，另一端連接有I舵機(20)，所述I舵機(20 )為旋轉關節齒輪(4)提供轉向動力，所述I舵機(20 )上固接有Π舵機(21)，所述Π舵機(21)為轉向關節(22 )提供轉向動力； 所述轉向關節(22)—端固接于機架上，另一端固接于相鄰運動單元(2)的下箱體(12)上。2.根據權利要求1所述的帶有萬向關節的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，其特征是，所述驅動模塊(8)固定在上箱體(9)內。3.根據權利要求1所述的帶有萬向關節的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，其特征是，所述旋轉關節的旋轉角度為0-360度。4.根據權利要求1所述的帶有萬向關節的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，其特征是，所述轉向關節(22)旋轉角度為0-57度。5.根據權利要求1所述的帶有萬向關節的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，其特征是，所述機架為八邊形，所述車輪叉架(17)設在機架的八個面上。6.根據權利要求1所述的帶有萬向關節的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，其特征是，所述蝸桿(15)同時帶動八個蝸輪(16)轉動。7.根據權利要求1所述的帶有萬向關節的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，其特征是，所述車輪叉架(17)中安裝皮帶張緊輪(23)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶有萬向關節的蝸桿傳動的主動多輪蛇形機器人，所述機器人包括末端執行器、運動單元和機器人尾部；所述運動單元的數量為2-10個，所述每個運動單元均包括機架，固定在機架上的驅動模塊，設在機架內部的蝸桿和蝸輪，與機架連接的旋轉關節和轉向關節。本實用新型采用蝸輪蝸桿傳動，保證機器人具有強大的驅動力，使得機器人在復雜的路面也可快速運動，避免機器人在非控制情況下的打滑；機架的八個邊各含有一個輪子，有效避免機器人發生側翻后不能工作情況的發生。
【IPC分類】B62D57/02
【公開號】CN205256495
【申請號】CN201521045533
【發明人】胡漢東, 徐向榮, 張文增, 馮浩, 趙長青, 詹軍
【申請人】安徽工業大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月16日