啄取采樣機器人的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型屬于機器人領域，具體地說是一種啄取采樣機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]在近幾十年中，隨著航天科技的發(fā)展，各國的航天活動日益頻繁，深空探測已引起美國、歐洲和日本等國的極大關(guān)注，各國紛紛制定自己的發(fā)展規(guī)劃。為了進一步了解地球發(fā)展，考察探索太陽系，人類需對深空進行探測。深空探測分為不同的階段，從小到大主要有月球探測、行星探測、行星際探測和星際探測。通過深空探測，能幫助人類研究太陽系及宇宙的起源和發(fā)展，進一步了解地球環(huán)境的演變，認識地球自然系統(tǒng)和空間現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)。然而，在深空探測的領域，我國與世界強國仍有很大差距，必須加快研究步伐。從現(xiàn)實和長遠來看，對深空的探測和開發(fā)都具有十分重要的科學和經(jīng)濟意義。
[0003]為了進一步探測外太空，我國須借助采樣技術(shù)從地外星體上取回樣本，并在地面實驗室對地外星體環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、礦物成分等眾多方面進行研究。采樣研究是這些地外星體探測的重要一環(huán)，也是開展探測的主要目的之一。采樣裝置的研究設計是探測過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，空間采樣系統(tǒng)要求采樣機構(gòu)空間尺寸緊湊、采樣效率高，能夠適應地外星體表面低重力、強輻射及晝夜溫差大等特點；因此，研究新型的地外星體表層采樣機構(gòu)具有重要意義。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了滿足研究新型地外星體表層取樣的要求，本實用新型的目的在于提供一種啄取采樣機器人。該啄取采樣機器人采用基于啄木鳥的仿生采樣機構(gòu)，能夠?qū)r石和沙土進行米樣。
[0005]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0006]本實用新型包括頭部、頸部、俯仰關(guān)節(jié)、回轉(zhuǎn)臺、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、前車輪架、車輪、后車輪架及車身，其中回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)安裝在車身內(nèi)，所述回轉(zhuǎn)臺的一端與該回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接，另一端安裝有所述俯仰關(guān)節(jié)，所述頸部的一端與俯仰關(guān)節(jié)相連，另一端轉(zhuǎn)動安裝有所述頭部;所述車身的兩側(cè)分別設有前車輪架及后車輪架，兩側(cè)的所述前車輪架均與車身轉(zhuǎn)動連接，兩側(cè)的所述后車輪架均固接在所述車身上，所述前車輪架及后車輪架上均轉(zhuǎn)動安裝有車輪;所述頭部、頸部、俯仰關(guān)節(jié)及回轉(zhuǎn)臺均通過回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)帶動轉(zhuǎn)動，所述頭部及頸部通過俯仰關(guān)節(jié)帶動往復俯仰擺動，所述頭部的一端為敲擊端，另一端為啄擊端，由所述頸部的舵機A通過傳動機構(gòu)A驅(qū)動轉(zhuǎn)換。
[0007]其中:所述頭部一端的敲擊端為用于敲擊的圓柱平頭，另一端的啄擊端為用于啄擊的四棱錐形狀，該四棱錐的任一側(cè)面上開有用于取樣的凹槽;所述頸部包括頸部安裝箱、舵機A及傳動機構(gòu)A，該頸部安裝箱的一端與所述俯仰關(guān)節(jié)相連，另一端與所述頭部轉(zhuǎn)動連接，所述舵機A安裝在頸部安裝箱內(nèi)，通過所述傳動機構(gòu)A與頭部相連，通過該舵機A驅(qū)動所述頭部在敲擊纟而與琢擊纟而之間轉(zhuǎn)換；
[0008]所述俯仰關(guān)節(jié)包括舵機B、關(guān)節(jié)內(nèi)殼、關(guān)節(jié)外殼及傳動機構(gòu)B，該關(guān)節(jié)內(nèi)殼安裝在所述回轉(zhuǎn)臺上，所述關(guān)節(jié)外殼位于關(guān)節(jié)內(nèi)殼的外圍，一端與該關(guān)節(jié)內(nèi)殼轉(zhuǎn)動連接，另一端與所述回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動連接，且所述關(guān)節(jié)外殼的另一端與所述頸部的一端相連;所述舵機B安裝在關(guān)節(jié)內(nèi)殼內(nèi)，輸出軸通過所述傳動機構(gòu)B與關(guān)節(jié)外殼相連接，通過所述關(guān)節(jié)外殼帶動頸部及頭部往復俯仰擺動;所述傳動機構(gòu)B包括內(nèi)齒輪A及外齒圈A，該內(nèi)齒輪A與所述舵機B的輸出軸相連，所述外齒圈A安裝在所述關(guān)節(jié)外殼另一端的內(nèi)表面，并與所述內(nèi)齒輪A嚙合傳動;所述回轉(zhuǎn)臺包括底板及分別安裝在該底板兩側(cè)的側(cè)板A、側(cè)板B，該底板安裝在所述回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，所述關(guān)節(jié)內(nèi)殼固接在側(cè)板B上，所述關(guān)節(jié)外殼的另一端與所述側(cè)板A轉(zhuǎn)動連接；
[0009]所述回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括舵機C、關(guān)節(jié)內(nèi)套、關(guān)節(jié)外套及傳動機構(gòu)C，該關(guān)節(jié)內(nèi)套安裝在所述車身上，所述關(guān)節(jié)外套位于關(guān)節(jié)內(nèi)套的外圍，并與該關(guān)節(jié)內(nèi)套轉(zhuǎn)動連接，所述回轉(zhuǎn)臺的一端安裝在該關(guān)節(jié)外套上;所述舵機C安裝在關(guān)節(jié)內(nèi)套內(nèi)，輸出軸通過所述傳動機構(gòu)C與關(guān)節(jié)外套相連接，通過所述關(guān)節(jié)外套帶動回轉(zhuǎn)臺、俯仰關(guān)節(jié)、頸部及頭部轉(zhuǎn)動;所述傳動機構(gòu)C包括內(nèi)齒輪B及外齒圈B，該內(nèi)齒輪B與所述舵機C的輸出軸相連，所述外齒圈B安裝在所述關(guān)節(jié)外套的內(nèi)表面，并與所述內(nèi)齒輪B嚙合傳動；
[0010]所述車輪包括舵機D、輪體、軸承蓋及輸出軸，該舵機D安裝在前車輪架或后車輪架的內(nèi)側(cè)，所述輪體轉(zhuǎn)動安裝在所述前車輪架或后車輪架的外側(cè)，所述輸出軸的一端與舵機D的輸出軸相連，另一端通過軸承蓋與所述輪體連接，所述輪體通過舵機D的驅(qū)動轉(zhuǎn)動;所述前車輪架呈倒置的“V”字形，該“V”字形開口兩端均安裝有所述車輪，所述后車輪架的一端固接在車身上，另一端安裝有所述車輪;所述輪體的外圓周表面為凹槽式履刺結(jié)構(gòu)，即該輪體的外圓周表面均布有多個履刺，相鄰履刺之間形成凹槽。
[0011 ]本實用新型的優(yōu)點與積極效果為:
[0012]1.本實用新型采用基于啄木鳥的仿生采樣機構(gòu)，產(chǎn)生的沖擊力大，可靠性強，能實現(xiàn)對高硬度巖石的開采。
[0013]2.本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、新穎，整個機器人共有三個關(guān)節(jié)(回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、俯仰關(guān)節(jié)、頸部的舵機帶動頭部)，進行采樣時僅需控制一個關(guān)節(jié)，采樣精確度高。
[0014]3.本實用新型利用頭部凹槽采樣，方式簡單，易于控制，采樣效率高。
[0015]4.本實用新型的車輪表面采用凹槽式履刺，可限制沙土的側(cè)向流動而使牽引效率提高，增加與接觸面摩擦力，實現(xiàn)快速平穩(wěn)移動。
[0016]5.本實用新型的前車輪架為隨動系統(tǒng)，可適應上坡、下坡、障礙物多種路況;后車輪架固定于車身上，使啄取時車體保持穩(wěn)定。
[0017]6.本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊，外觀小巧，重量輕，功耗小。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)左視圖；
[0019]圖2為本實用新型車身內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)后視圖；
[0021 ]圖4為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0022]圖5為本實用新型頸部的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0023]圖6為本實用新型俯仰關(guān)節(jié)及回轉(zhuǎn)臺的剖面圖；
[0024]圖7為本實用新型回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的剖面圖；
[0025]圖8為本實用新型車輪及后車輪架的剖面圖；
[0026]其中:1為頭部，2為頸部，3為俯仰關(guān)節(jié)，4為回轉(zhuǎn)臺，5為回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，6為前車輪架，7為車輪，8為后車架，9為車身，10為舵機，11帶傳動機構(gòu)，12為舵機，13為軸承，14為關(guān)節(jié)外殼，15為關(guān)節(jié)內(nèi)殼，16為外齒圈，17為內(nèi)齒輪，18為軸承，19為側(cè)板，20為底板，21為側(cè)板，22為關(guān)節(jié)外套，23為外齒圈，24為軸承，25為關(guān)節(jié)內(nèi)套，26為舵機，27為內(nèi)齒輪，28為輪體，29為軸承蓋，30為輸出軸，31為軸承，32為舵機，33為卡簧，34為頸部安裝箱，35為背板，36為車身側(cè)板，37為后板。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳述。
[0028]如圖1?4所示，本實用新型包括頭部1、頸部2、俯仰關(guān)節(jié)3、回轉(zhuǎn)臺4、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)5、前車輪架6、車輪7、后車輪架8及車身9，其中回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)5安裝在車身9內(nèi)，回轉(zhuǎn)臺4的一端與該回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)5連接，另一端安裝有俯仰關(guān)節(jié)3，頸部2的一端與俯仰關(guān)節(jié)3相連，另一端轉(zhuǎn)動安裝有頭部I。車身9的兩側(cè)分別設有前車輪架6及后車輪架8，兩側(cè)的前車輪架6均與車身9轉(zhuǎn)動連接，兩側(cè)的后車輪架8均固接在車身9上，前車輪架6及后車輪架8上均轉(zhuǎn)動安裝有車輪7 ο前車輪架6為隨動系統(tǒng)(即可相對車身9轉(zhuǎn)動)，增加啄取采樣機器人的爬坡和越障能力，后車輪架8固定在車身9上，使啄取采樣機器人工作時更為穩(wěn)定。本實用新型的車輪7共六個，車身9的兩側(cè)各有三個;前車輪架6呈倒置的“V”字形，該“V”字形開口兩端均安裝車輪7，后車輪架8的一端固接在車身9上，另一端安裝車輪7。頭部1、頸部2、俯仰關(guān)節(jié)3及回轉(zhuǎn)臺4均通過回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)5帶動轉(zhuǎn)動，頭部I及頸部2通過俯仰關(guān)節(jié)3帶動往復俯仰擺動。頭部I的一端為敲擊端，該敲擊端為圓柱平頭，用來實現(xiàn)敲擊功能，可在采樣過程中對較堅硬巖石樣本進行敲擊;頭部I的另一端為啄擊端，該啄擊端為四棱錐形狀，并在四棱錐的任一側(cè)面上開有凹槽，可利用錐尖對巖石表面進行啄擊，也可插入沙土進行挖掘采樣。
[0029]回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)5安裝在車身9的一端，車身9的另一端(即車身9背部)利用后板37、兩側(cè)的車身側(cè)板36及傾斜的背板35形成了承裝樣品的斗。
[0030]如圖5所示，頸部2為中空的箱型結(jié)構(gòu)，包括頸部安裝箱34、舵機AlO及傳動機構(gòu)A，該頸部安裝箱34的一端與俯仰關(guān)節(jié)3相連，另一端與頭部I轉(zhuǎn)動連接，舵機AlO安裝在頸部安裝箱34內(nèi)，通過傳動機構(gòu)A與頭部I相連。本實施例的傳動機構(gòu)A為帶傳動機構(gòu)11，舵機Al O的輸出軸上連接有帶輪A，頸部安裝箱34的另一端設有帶輪B，帶輪A與帶輪B通過皮帶相連;帶輪B的輪軸轉(zhuǎn)動安裝在頸部安裝箱34的另一端，頭部I與帶輪B的輪軸連動，進而通過舵機Al O驅(qū)動頭部I轉(zhuǎn)動、在敲擊?而與琢擊?而之間轉(zhuǎn)換。
[0031]如圖6所示，回轉(zhuǎn)臺4包括底板20及分別固定在底板20兩側(cè)的側(cè)板Α19、側(cè)板Β21，底板20固接在回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)5上。
[0032]俯仰關(guān)節(jié)3包括舵機Β12、關(guān)節(jié)內(nèi)殼15、關(guān)節(jié)外殼14及傳動機構(gòu)B，該關(guān)節(jié)內(nèi)殼15固接在側(cè)板Β21上，關(guān)節(jié)外殼14位于關(guān)節(jié)內(nèi)殼15的外圍，一端通過軸承Α13與關(guān)節(jié)內(nèi)