專利名稱：一種曲柄式水下機(jī)器人彈射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于兩棲機(jī)器人制備領(lǐng)域，具體涉及一種基于曲柄機(jī)構(gòu)的水下機(jī)器人彈射
直O(jiān)
背景技術(shù)：
目前，機(jī)器人所用到的彈射裝置種類很多，有導(dǎo)軌式發(fā)射裝置，投放式發(fā)射裝置， 懸掛裝置，連接發(fā)射裝置等等。常見的有采用氣動(dòng)的方法，不過這種裝置一般體積較大，適 合輪式較大型機(jī)器人。還有采用電磁方法，用螺線管、電磁鐵等做動(dòng)力。這種方法的成本比 較高，實(shí)現(xiàn)起來較為困難。還有采用機(jī)械的方法，如用彈簧做動(dòng)力，但一般結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，射 程固定。且由于機(jī)器人處于水下，水下內(nèi)、外艙間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的裝置的防水是當(dāng)前的 一個(gè)技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于曲柄機(jī)構(gòu)的水下機(jī)器人彈射裝置，該裝置安裝方 便，可以實(shí)現(xiàn)自鎖功能，并且能夠連續(xù)彈射。本發(fā)明水下機(jī)器人彈射裝置包括一電機(jī)(1)，電機(jī)(1)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)錐形齒輪(4)，錐 形齒輪(4)通過嚙合把旋轉(zhuǎn)傳遞給錐形齒輪(5)，錐形齒輪(5)帶動(dòng)曲柄(7)旋轉(zhuǎn)，曲柄(7) 的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成兩個(gè)固定連接的撥動(dòng)塊(11)和彈射桿(3)的直線運(yùn)動(dòng)，彈射桿(3)上的卡環(huán) (13)將推動(dòng)彈簧固定片(14)運(yùn)動(dòng)，通過彈簧(2)的壓縮能量，使彈簧力作用在彈射桿(3)， 完成彈射任務(wù)。電機(jī)⑴可連接一機(jī)器人控制板，當(dāng)曲柄(7)到達(dá)極限位置時(shí)，將壓合限位器(6)， 限位器(6)閉合并把信號(hào)反饋給控制板，該控制板會(huì)根據(jù)任務(wù)需要，發(fā)送控制指令啟動(dòng)或 停止電機(jī)(1)的旋轉(zhuǎn)。此外，彈射桿(3)上可設(shè)有三道橡膠0圈的密封防水件(10)。另外，撥動(dòng)塊(11)可套裝在彈射桿(3)上，用螺釘固定。曲柄(7)端部安裝滾動(dòng)軸承(15)，以減小摩擦。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)自鎖功能、可以連續(xù)彈射的機(jī)械裝置，其設(shè)計(jì)目的是為了解決小 型機(jī)器人實(shí)際中的物體搬運(yùn)、傳遞及多機(jī)器人協(xié)作等任務(wù)。可以彈射輕質(zhì)物體使其達(dá)到理 想位置，而且可以用來加強(qiáng)多機(jī)器人之間的相互協(xié)作。同時(shí)也為了提高機(jī)器的工作效率，節(jié) 約能源以及提高物體傳遞準(zhǔn)確性。該彈射裝置的基本原理是采用了電機(jī)帶動(dòng)錐齒輪驅(qū)動(dòng)曲柄機(jī)構(gòu)，利用曲柄機(jī)構(gòu)壓 縮彈簧，在適當(dāng)?shù)奈恢冕尫艔椈傻膲嚎s能量，使彈簧力作用在物體，完成彈射目的。采用錐 齒輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)來有效地利用空間，大大減小彈射裝置的體積。該彈射裝置的控制方式是上 位機(jī)通過無線方式發(fā)送指令給控制板，控制板驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)錐齒輪旋轉(zhuǎn)，錐齒輪驅(qū)動(dòng)曲柄 機(jī)構(gòu)壓縮彈簧到極限位置，此時(shí)曲柄壓合限位開關(guān)使電機(jī)停轉(zhuǎn)，裝置依靠自鎖功能將保持狀態(tài)。當(dāng)在合適時(shí)候通過電腦或遙控手柄通過無線方式發(fā)送指令給控制板，控制板驅(qū)動(dòng)電 機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)釋放彈簧的壓縮能量。彈簧的彈射力度及彈射速度通過調(diào)節(jié)彈簧的壓縮長(zhǎng)度及彈簧 的彈性系數(shù)得到。而且可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)彈射也可以改變彈射射程。該彈射裝置將多層橡膠固定在具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的密封腔的內(nèi)壁上，利用橡膠和滑桿 之間的摩擦來防水。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，這種密封方式具有良好的防水性能，解決了水中設(shè)備部件之間 相對(duì)運(yùn)動(dòng)的滲水問題。


圖1為本發(fā)明彈射裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明彈射裝置俯視圖；圖3為密封件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為密封件的立體圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。如附圖1、附圖2所示，本裝置安裝在水下機(jī)器人腔體內(nèi)壁上，可以由水下機(jī)器人 核心板系統(tǒng)(控制板)控制，當(dāng)水下機(jī)器人開機(jī)系統(tǒng)初始化時(shí)，限位器6將自己的開關(guān)狀態(tài) 反饋給控制板，確定目前狀態(tài)。如果處于斷開狀態(tài)，控制板則發(fā)送指令給電機(jī)1使其轉(zhuǎn)動(dòng)直 到限位器開關(guān)閉合，稱此時(shí)狀態(tài)為初始位。如果處于閉合狀態(tài)，則保持目前狀態(tài)等待指令。本裝置在初始位置時(shí)，即當(dāng)限位器6開關(guān)處于閉合狀態(tài)，曲柄7在極限位置?？刂?板根據(jù)任務(wù)需要，發(fā)送彈射指令給電機(jī)1。電機(jī)1旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)錐形齒輪4，錐形齒輪4通過嚙 合把旋轉(zhuǎn)傳遞給錐形齒輪5，此時(shí)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行了 90°變換，根據(jù)水下機(jī)器人體積小的特點(diǎn)， 這種轉(zhuǎn)換大大減小了彈射裝置的安裝空間。錐形齒輪5帶動(dòng)曲柄7旋轉(zhuǎn)，當(dāng)曲柄7旋轉(zhuǎn)到 一定位置后會(huì)脫離和撥動(dòng)塊11的接觸，然后曲柄7與撥動(dòng)塊11將分離，此時(shí)在彈簧2推動(dòng) 彈簧固定板14，彈簧固定板14通過卡環(huán)13將力作用在彈射桿3上，通過釋放彈簧2，將彈 射桿3迅速?gòu)棾觯瓿蓮椛淙蝿?wù)。當(dāng)裝置的彈射桿3彈射出后，電機(jī)1在上位機(jī)控制板的指令下，將繼續(xù)帶動(dòng)曲柄7 旋轉(zhuǎn)到一定位置后會(huì)撥動(dòng)撥動(dòng)塊11，由于撥動(dòng)塊11和彈射桿3固定在一起，曲柄7推動(dòng)撥 動(dòng)塊11沿著曲柄7的旋轉(zhuǎn)方向的徑向方向使彈射桿3向壓縮彈簧2的方向移動(dòng)，因而把曲 柄7的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成撥動(dòng)塊11和彈射桿3的直線運(yùn)動(dòng)?？ǘㄔ趶椛錀U3上的卡環(huán)13將推動(dòng) 彈簧固定片14向壓縮彈簧2的方向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)壓縮彈簧，從而改變彈射桿3的狀態(tài)。當(dāng)曲柄7到達(dá)極限位置時(shí)，將壓合限位器6，限位器6開關(guān)會(huì)閉合并把信號(hào)反饋給 控制板，控制板會(huì)發(fā)送控制指令停止電機(jī)1的旋轉(zhuǎn)。此時(shí)彈射裝置將根據(jù)設(shè)計(jì)特性進(jìn)入自 鎖狀態(tài)，保持狀態(tài)等待下一個(gè)指令。以上可以作為一個(gè)彈射周期，在核心控制板的控制下電機(jī)1持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn) 連續(xù)彈射?？ōh(huán)13的位置可以改變，從而實(shí)現(xiàn)改變彈射射程。曲柄7端部安裝滾動(dòng)軸承15， 以減小摩擦。撥動(dòng)塊11套裝在彈射桿3上，用螺釘固定。其余部件為底座8、前頂板9和電 機(jī)固定板12，用于固定上述各個(gè)部件。
此外，還包括一密封件10，如圖3所示，安裝橡膠0圈的凹槽16，此處采用三道橡 膠0圈進(jìn)行對(duì)彈射桿3的密封防水。如圖4所示，安裝橡膠0圈的凹槽17，當(dāng)把密封件10 安裝到水下機(jī)器人殼體的時(shí)候，在凹槽17上安裝橡膠0圈來進(jìn)行密封防水。本發(fā)明上述實(shí)施例的目的在于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。 因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書界定 的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種水下機(jī)器人彈射裝置，其特征在于，包括一電機(jī)(1)，電機(jī)(1)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)錐形齒輪(4)，錐形齒輪(4)通過嚙合把旋轉(zhuǎn)傳遞給錐形齒輪(5)，錐形齒輪(5)帶動(dòng)曲柄(7)旋轉(zhuǎn)，曲柄(7)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成兩個(gè)固定連接的撥動(dòng)塊(11)和彈射桿(3)的直線運(yùn)動(dòng)，彈射桿(3)上的卡環(huán)(13)將推動(dòng)彈簧固定片(14)運(yùn)動(dòng)，通過彈簧(2)的壓縮能量，使彈簧力作用在彈射桿(3)，完成彈射任務(wù)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，電機(jī)(1)連接一機(jī)器人控制板，當(dāng)曲柄(7) 到達(dá)極限位置時(shí)，將壓合限位器(6)，限位器(6)閉合并把信號(hào)反饋給控制板，該控制板會(huì) 根據(jù)任務(wù)需要，發(fā)送控制指令啟動(dòng)或停止電機(jī)(1)的旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，彈射桿(3)上設(shè)有三道橡膠0圈的密封防水 件(10)。
4.如權(quán)利要求1或3所述的裝置，其特征在于，撥動(dòng)塊(11)套裝在彈射桿(3)上，用螺 釘固定。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，曲柄(7)端部安裝滾動(dòng)軸承(15)，以減小摩擦。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于曲柄機(jī)構(gòu)的水下機(jī)器人彈射裝置，屬于兩棲機(jī)器人制備領(lǐng)域。該裝置采用了電機(jī)帶動(dòng)錐齒輪驅(qū)動(dòng)曲柄機(jī)構(gòu)，利用曲柄機(jī)構(gòu)壓縮彈簧，在適當(dāng)?shù)奈恢冕尫艔椈傻膲嚎s能量，使彈簧力作用在物體，完成彈射目的。采用錐齒輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)來有效地利用空間，大大減小彈射裝置的體積。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)自鎖功能、連續(xù)彈射，可解決小型機(jī)器人實(shí)際中的物體搬運(yùn)、傳遞及多機(jī)器人協(xié)作等任務(wù)。彈射輕質(zhì)物體使其達(dá)到理想位置，而且可以用來加強(qiáng)多機(jī)器人之間的相互協(xié)作。同時(shí)提高了機(jī)器的工作效率，節(jié)約能源以及提高了物體傳遞準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)B63C11/52GK101870350SQ20101019585
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者尹新彥, 王龍, 羅法毅, 謝廣明 申請(qǐng)人:北京大學(xué)