本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及吸盤和機(jī)器人領(lǐng)域中的一種基于定軸輪系的機(jī)器人吸盤足解結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

吸盤足式的機(jī)器人，利用吸盤提供吸附力，或支持機(jī)器人本體，或提供工作用力。就像電影中的蜘蛛俠，這種機(jī)器人視高樓大廈如平地，自由行走。在現(xiàn)實(shí)生活中，吸盤足式的機(jī)器人可以在大樓玻璃面上行走，代替高空作業(yè)工人，完成擦玻璃的工作。或者在工廠內(nèi)，某個(gè)機(jī)器出現(xiàn)了問(wèn)題，人去排除故障很危險(xiǎn)，由于角度刁鉆，機(jī)械手也難以到位，這時(shí)吸盤足式的機(jī)器人就派上了用場(chǎng)，它可以攀上機(jī)器表面實(shí)時(shí)處理故障。甚至于在未來(lái)，可以用在軍事上，突破人類難以越過(guò)的敵方的防線，成為戰(zhàn)爭(zhēng)中的奇兵利器。或者可以在未來(lái)從事表演類活動(dòng)，為人類帶來(lái)愉悅的審美體驗(yàn)。

目前國(guó)內(nèi)外的對(duì)于機(jī)器人的吸盤足，可以分類如下：電磁式、真空式、范德華作用力式。三種吸盤各有優(yōu)劣。真空式吸盤利用大氣壓壓住吸盤提供吸力，具有適用性極廣和對(duì)作用物的表面損害幾乎為零的優(yōu)點(diǎn)。但也有吸力有限，在非光滑平面工作面上難以行走的不足?？朔@些缺點(diǎn)必定會(huì)使機(jī)器人工作能力大大增強(qiáng)。

機(jī)器人需要依靠吸盤足克服重力作用，實(shí)現(xiàn)飛檐走壁的功能。可以推論如下：理論上吸盤足必須要提供大于或等于重力當(dāng)量的力。而從工程實(shí)際出發(fā)還要考慮氣壓、風(fēng)、地球緯度等影響因素，所以要根據(jù)實(shí)際情況，選取合適的安全因數(shù)來(lái)計(jì)算吸盤足要提供的臨界力。如果再考慮到機(jī)器人的工作載荷，那么吸盤足要提供的力可能就會(huì)更大。由上可見(jiàn)，吸盤足能提供的吸力越大，也就保證了吸盤足工作的可靠性，也保證了機(jī)器人的工作可靠性。

當(dāng)普通吸盤遇到非光滑平面的工作表面，往往因?yàn)闅怏w泄漏，而不能維持吸盤室內(nèi)外的壓力差。但這種粗糙的表面在機(jī)器人工作過(guò)程中卻是常見(jiàn)的。這就限制了機(jī)器人工作的能力。如果能解決這個(gè)問(wèn)題，必然能極大地拓展現(xiàn)在機(jī)器人的工作空間。本設(shè)計(jì)的吸盤足通過(guò)小吸盤作用在大吸盤上，使得大吸盤能夠適應(yīng)非光滑平面的工作面。

本設(shè)計(jì)的機(jī)器人吸盤足致力于提高吸盤足的吸力和對(duì)粗糙表面的適應(yīng)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域的一種基于定軸輪系的機(jī)器人吸盤足結(jié)構(gòu)，該發(fā)明可以使機(jī)器人工作于非光滑平面工作表面。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于定軸輪系的機(jī)器人吸盤足結(jié)構(gòu)，包括大吸盤組、小吸盤組，其特征在于：所述的大吸盤組包括大吸盤(1)、上旋鈕(15)、第一控制機(jī)構(gòu)、大外殼(11)、中外殼(8)，所述的小吸盤組包括小吸盤(5)、下旋鈕(14)、小外殼(3)、加持柱(7)、大齒輪(9)、小齒輪(10)、第二控制機(jī)構(gòu)；其中，所述小吸盤組固定于大吸盤組的中外殼(8)內(nèi)，所述大齒輪(9)設(shè)置在大外殼(11)與中外殼(8)之間；所述大吸盤組各部分的連接方式為：上旋鈕(15)旋接在第一控制機(jī)構(gòu)一端上，第一控制機(jī)構(gòu)的另一端連接有大吸盤(1)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)上旋鈕(15)帶動(dòng)第一控制機(jī)構(gòu)直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)大吸盤(1)變形，所述的第一控制機(jī)構(gòu)、上旋鈕(15)、大吸盤(1)為同軸心連接；所述小吸盤組各部分的連接方式為：下旋鈕(14)旋接在加持柱(7)上，加持柱(7)下端和大齒輪(9)連接，且和大齒輪(9)同軸心，從而帶動(dòng)大齒輪(9)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述大齒輪(9)與小齒輪(10)相互嚙合完成聯(lián)動(dòng)，所述小齒輪(10)與第二控制機(jī)構(gòu)一端連接，第二控制機(jī)構(gòu)的另一端與小吸盤(5)連接，通過(guò)小齒輪(10)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第二控制機(jī)構(gòu)直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)小吸盤(5)的變形。

所述的第一控制機(jī)構(gòu)包括大聯(lián)結(jié)柱(12)、大拉柱(13)、大針棒、大限位環(huán)，所述大聯(lián)結(jié)柱(12)下端通過(guò)大限位環(huán)安裝在中外殼(8)上，大聯(lián)結(jié)柱(12)中有溝槽，溝槽中設(shè)置有大拉柱(13)，大拉柱(13)上有開(kāi)孔，大針棒穿過(guò)大拉柱(13)的開(kāi)孔，一端與大限位環(huán)貼合，另一端與大拉柱(13)連接，大拉柱(13)另一端與大吸盤(1)連接；所述第二控制機(jī)構(gòu)包括小拉柱(2)、小聯(lián)結(jié)柱(4)、小針棒(6)、小限位環(huán)(16)，所述小聯(lián)結(jié)柱(4)和所述小齒輪(10)連接，小聯(lián)結(jié)柱(4)下端通過(guò)小限位環(huán)(16)安裝在小外殼(3)上，小聯(lián)結(jié)柱(4)中有溝槽，溝槽中設(shè)置有小拉柱(2)，小拉柱(2)上有開(kāi)孔，小針棒(6)穿過(guò)小拉柱(2)的開(kāi)孔，一端與小限位環(huán)(16)貼合，另一端與小拉柱(2)連接，小拉柱(2)另一端與小吸盤(5)連接。

所述大齒輪(9)與加持柱(7)的連接方式為同軸心鍵連接，所述小齒輪(10)與小聯(lián)結(jié)柱(4)的連接方式為同軸心鍵連接。

所述小吸盤組中小吸盤(5)的布置方式為：n個(gè)小吸盤(5)以大吸盤(1)的圓心為中心，以其半徑的四分之一到四分之三的任意值為半徑等角度間隔分布。

所述小吸盤(5)的個(gè)數(shù)n取值范圍為3～12。

所述大齒輪(9)、小齒輪(10)模數(shù)可為我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表中的第一系列的任一值，壓力角為20°，當(dāng)模數(shù)小于1mm時(shí)，齒頂高系數(shù)為0.8，頂隙系數(shù)為0.35，當(dāng)模數(shù)大于1mm時(shí)，齒頂高系數(shù)為1，頂隙系數(shù)為0.25。

一種基于定軸輪系的機(jī)器人吸盤足結(jié)構(gòu)的工作過(guò)程如下：在平面上，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)上旋鈕(15)，上旋鈕(15)帶動(dòng)大吸盤(1)的大聯(lián)結(jié)柱(12)轉(zhuǎn)動(dòng)，大聯(lián)結(jié)柱(12)通過(guò)控制機(jī)構(gòu)使得大吸盤(1)變形上凸，大吸盤(1)產(chǎn)生吸附力。之后順時(shí)針旋轉(zhuǎn)下旋鈕(14)，大吸盤(1)的加持柱(7)正轉(zhuǎn)，大齒輪(9)、小齒輪(10)嚙合傳動(dòng)，大齒輪(9)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，小齒輪(10)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，小齒輪(10)帶動(dòng)小吸盤(5)的小聯(lián)結(jié)柱(4)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)小吸盤組的控制機(jī)構(gòu)使得小吸盤(5)作用在大吸盤(1)上，此時(shí)大吸盤(1)上凸，吸附力增大；在非光滑平面工作表面上，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)下旋鈕(14)，大吸盤(1)的加持柱(7)反轉(zhuǎn)，大小齒輪嚙合傳動(dòng)，大齒輪(9)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，小齒輪(10)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，小齒輪(10)帶動(dòng)小聯(lián)結(jié)柱(4)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)小吸盤組的控制機(jī)構(gòu)使小吸盤(5)作用在大吸盤(1)上，使得大吸盤(1)下凹，緊緊貼住非光滑平面工作表面。之后順時(shí)針轉(zhuǎn)上旋鈕(15)，上旋鈕(15)帶動(dòng)大吸盤(1)的大聯(lián)結(jié)柱(12)轉(zhuǎn)動(dòng)，大聯(lián)結(jié)柱(12)通過(guò)大吸盤組的控制機(jī)構(gòu)使得大吸盤(1)變形上凸，產(chǎn)生吸附力，于是大吸盤(1)就可以在非光滑平面的工作表面行走了。

本發(fā)明具有的有益效果是：利用真空度產(chǎn)生吸盤足的吸附力，不會(huì)對(duì)作用表面產(chǎn)生污染及損傷，本發(fā)明利用新結(jié)構(gòu)可以使機(jī)器人在不規(guī)則的粗糙工作表面行走，提高了使用該吸盤足的機(jī)器人的適用范圍，增強(qiáng)了機(jī)器人在粗糙工作表面的自適應(yīng)性和吸附能力。本發(fā)明通過(guò)定軸輪系，使小吸盤作用在大吸盤上。控制小吸盤的工作狀態(tài)，可以增大大吸盤的吸力或幫助大吸盤適應(yīng)不規(guī)則粗糙的表面。由于結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新使得作為機(jī)器人的足部的新吸盤足有著普通吸盤難以企及的優(yōu)勢(shì)。一種基于定軸輪系的機(jī)器人吸盤足結(jié)構(gòu)，不僅讓機(jī)器人能在陸地平面上移動(dòng)，還確保其能在墻壁、玻璃表面、凹凸表面行走，尤其是遇到球面時(shí)也可以發(fā)揮作用，極大的拓寬了機(jī)器人的應(yīng)用范圍；同時(shí)該機(jī)器人吸盤足還可以提供更大的吸附力支持機(jī)器人工作，增大機(jī)器人工作的額定載荷，完成更多高難度的任務(wù)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種基于定軸輪系的機(jī)器人吸盤足結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖2是本發(fā)明一種基于定軸輪系的機(jī)器人吸盤足結(jié)構(gòu)中第二控制機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：大吸盤：1、小拉柱：2、小外殼：3、小聯(lián)結(jié)柱：4、小吸盤：5、小針棒：6、加持柱：7、中外殼：8、大齒輪：9、小齒輪：10、大外殼：11、大聯(lián)結(jié)柱：12、大拉柱：13、下旋鈕：14、上旋鈕：15、小限位環(huán)：16。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖(圖1中小吸盤個(gè)數(shù)n取值為6)，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示，一種基于定軸輪系的機(jī)器人吸盤足結(jié)構(gòu)，包括大吸盤組、小吸盤組，所述的大吸盤組包括大吸盤1、上旋鈕15、第一控制機(jī)構(gòu)、大外殼11、中外殼8，所述的小吸盤組包括小吸盤5、下旋鈕14、小外殼3、加持柱7、大齒輪9、小齒輪10、第二控制機(jī)構(gòu)；其中，所述小吸盤組固定于大吸盤組的中外殼8內(nèi)，所述大齒輪9設(shè)置在大外殼11與中外殼8之間；所述大吸盤組各部分的連接方式為：上旋鈕15旋接在第一控制機(jī)構(gòu)一端上，第一控制機(jī)構(gòu)的另一端連接有大吸盤1，通過(guò)旋轉(zhuǎn)上旋鈕15帶動(dòng)第一控制機(jī)構(gòu)直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)大吸盤1變形；所述小吸盤組各部分的連接方式為：下旋鈕14旋接在加持柱7上，加持柱7下端和大齒輪9連接，連接方式為鍵連接，且和大齒輪9同軸心，從而帶動(dòng)大齒輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，所述大齒輪9與小齒輪10相互嚙合完成聯(lián)動(dòng)，所述小齒輪10與第二控制機(jī)構(gòu)一端連接，第二控制機(jī)構(gòu)的另一端與小吸盤5連接，通過(guò)小齒輪10的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第二控制機(jī)構(gòu)直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)小吸盤5的變形。

所述的第一控制機(jī)構(gòu)包括大聯(lián)結(jié)柱12、大拉柱13、大針棒、大限位環(huán)，所述大聯(lián)結(jié)柱12下端通過(guò)大限位環(huán)安裝在中外殼8上，大聯(lián)結(jié)柱12中有溝槽，溝槽中設(shè)置有大拉柱13，大拉柱13上有開(kāi)孔，大針棒穿過(guò)大拉柱13的開(kāi)孔，一端與大限位環(huán)貼合，另一端與大拉柱13連接，大拉柱13另一端與大吸盤1連接；所述第二控制機(jī)構(gòu)包括小拉柱2、小聯(lián)結(jié)柱4、小針棒6、小限位環(huán)16，所述小聯(lián)結(jié)柱4和所述小齒輪10連接在一起，連接方式為鍵連接，小聯(lián)結(jié)柱4下端通過(guò)小限位環(huán)16安裝在小外殼3上，小聯(lián)結(jié)柱4中有溝槽，溝槽中設(shè)置有小拉柱2，小拉柱2上有開(kāi)孔，小針棒6穿過(guò)小拉柱2的開(kāi)孔，一端與小限位環(huán)16貼合，另一端與小拉柱2連接，小拉柱2另一端與小吸盤5連接。

其中，所述大齒輪9、小齒輪10的齒輪模數(shù)可為我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表中的第一系列任一值，壓力角為20°，當(dāng)模數(shù)小于1mm時(shí)，齒頂高系數(shù)為0.8，頂隙系數(shù)為0.35，當(dāng)模數(shù)大于1mm時(shí)，齒頂高系數(shù)為1，頂隙系數(shù)為0.25。

小吸盤組的布置方式為n個(gè)小吸盤5以大吸盤1的圓心為中心，以其半徑的四分之一到四分之三的任意值為半徑等角度間隔分布，小吸盤的個(gè)數(shù)n，n取值范圍為3～12。

如圖2所示，一種基于定軸輪系的機(jī)器人吸盤足中第二控制機(jī)構(gòu)示意圖，所述第二控制機(jī)構(gòu)包括小齒輪、小拉柱2、小聯(lián)結(jié)柱4、小限位環(huán)16、小針棒6、小外殼3、小吸盤。第二控制機(jī)構(gòu)的作用為：把小吸盤組中小聯(lián)結(jié)柱4的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾∥P的直線運(yùn)動(dòng)。具體運(yùn)動(dòng)過(guò)程如下：小針棒6穿過(guò)小拉柱2的孔，表面的一部分貼在小限位環(huán)16的表面，小針棒6的兩端端部插在小吸盤組的小聯(lián)結(jié)柱4的針槽內(nèi)，小聯(lián)結(jié)柱4被小齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，小聯(lián)結(jié)柱4帶動(dòng)小針棒6轉(zhuǎn)動(dòng)，小限位環(huán)16的形狀約束了小針棒6的運(yùn)動(dòng)軌跡，小針棒6只能螺旋上升或下降。小針棒6帶動(dòng)小拉柱2運(yùn)動(dòng)，而小拉柱2和小吸盤相連，小拉柱2把小針棒6的螺旋運(yùn)動(dòng)分解為旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)小吸盤的中心部分直線運(yùn)動(dòng)，從而控制小吸盤的變形。

第一控制機(jī)構(gòu)原理和第二控制機(jī)構(gòu)原理相同。

如圖1、圖2所示，一種基于定軸輪系的機(jī)器人吸盤足的工作過(guò)程如下：

在光滑平面上，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)上旋鈕15，上旋鈕15帶動(dòng)大吸盤組的大聯(lián)結(jié)柱12轉(zhuǎn)動(dòng)，大聯(lián)結(jié)柱12通過(guò)控制機(jī)構(gòu)使得大吸盤1變形上凸，大吸盤1產(chǎn)生吸附力。之后順時(shí)針旋轉(zhuǎn)下旋鈕14，大吸盤的加持柱7正轉(zhuǎn)，大齒輪9、小齒輪10嚙合傳動(dòng)，大齒輪9順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，小齒輪10逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，小齒輪10帶動(dòng)小吸盤組的小聯(lián)結(jié)柱4轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)控制機(jī)構(gòu)使得小吸盤5作用在大吸盤1上，此時(shí)大吸盤1上凸，大吸盤吸附力增大。

在非光滑平面工作表面上，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)下旋鈕14，大吸盤組的加持柱7反轉(zhuǎn)，大齒輪9、小齒輪10嚙合傳動(dòng)，大齒輪9逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，小齒輪10順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，小齒輪10帶動(dòng)小聯(lián)結(jié)柱4轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)小吸盤組的控制機(jī)構(gòu)使小吸盤5作用在大吸盤1上，使得大吸盤1下凹，緊緊貼住非光滑平面工作表面；順時(shí)針轉(zhuǎn)上旋鈕15，上旋鈕15帶動(dòng)大吸盤組的大聯(lián)結(jié)柱12轉(zhuǎn)動(dòng)，大聯(lián)結(jié)柱12通過(guò)控制機(jī)構(gòu)使得大吸盤1變形上凸，大吸盤1產(chǎn)生吸附力，于是該裝置就在非光滑平面工作表面工作了。

本發(fā)明已由上述相關(guān)實(shí)施例加以描述，然而上述實(shí)施例僅為實(shí)施本發(fā)明的范例。必需指出的是，已揭露的實(shí)施例并未限制本發(fā)明的范圍。相反地，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)所作的更動(dòng)與潤(rùn)飾，均屬本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。