一種用于狹窄空間的越障機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械自動(dòng)化工程領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種用于狹窄空間的越障機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]開(kāi)發(fā)非結(jié)構(gòu)地形環(huán)境下的移動(dòng)機(jī)器人是當(dāng)今機(jī)器人研究中的重點(diǎn)課題。隨著星球探測(cè)、軍事偵察和救災(zāi)探險(xiǎn)等方面的需求增加，對(duì)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境移動(dòng)檢修機(jī)器人的研究得到充分的重視，也取得了一些優(yōu)秀的研究成果。為了適應(yīng)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的作業(yè)需要，近年來(lái)世界各國(guó)開(kāi)發(fā)和研制了各式各樣的機(jī)器人，按其運(yùn)動(dòng)方式主要可以分為輪式檢修機(jī)器人，履帶式檢修機(jī)器人和腿式檢修機(jī)器人等幾大類。
[0003]輪式機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、壽命長(zhǎng)、自重輕、維修方便、移動(dòng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但越障能力較差，環(huán)境適應(yīng)能力低。
[0004]1986年和1989年美國(guó)NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)先后設(shè)計(jì)了前后三分車體結(jié)構(gòu)的Bluerover機(jī)器人和Robby機(jī)器人，以適應(yīng)地形起伏變化的環(huán)境特點(diǎn)，使所有車輪和與地面保持良好的接觸。
[0005]美國(guó)iRobot公司研制了 PackBot系列機(jī)器人,在普通雙履帶底盤的基礎(chǔ)上添置了一對(duì)前擺臂，能適應(yīng)崎嶇不平的地形環(huán)境，爬樓梯和攀越45°的斜坡，主要執(zhí)行偵察任務(wù)、救護(hù)幸存者、勘探化學(xué)品泄漏等任務(wù)。PackBot體型小巧，長(zhǎng)0.87m,寬0.51m,高0.18m,重18Kgo
[0006]在美國(guó)國(guó)防部下屬的國(guó)防先進(jìn)技術(shù)研究局資助下，美國(guó)武器合約商波士頓動(dòng)力公司負(fù)責(zé)研制了一套科技含量非常高的裝置一 “大狗”(BigDog)運(yùn)輸機(jī)器人。它高約lm、重75Kg，采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0007]隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，越障機(jī)器人可以完成更加復(fù)雜的操作和在環(huán)境多變復(fù)雜地形中替代人類去執(zhí)行一些艱險(xiǎn)的任務(wù)。傳統(tǒng)的越障機(jī)器人構(gòu)型由于自身?xiàng)l件的局限性已經(jīng)不能完成某些特殊作業(yè)的任務(wù)，需要設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)新穎的機(jī)器人來(lái)替代工作人員在潛艇內(nèi)部完成相關(guān)檢修等作業(yè)任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了防止特殊環(huán)境對(duì)人體造成不必要的傷害，本發(fā)明的目的在于提供一種用于狹窄空間的越障機(jī)器人。該越障機(jī)器人能夠在狹窄空間下翻越高大障礙，能夠在具有放射性物質(zhì)、通道狹窄并且具有很多粗大管道的環(huán)境下工作，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向及越障等功能，并能夠通過(guò)機(jī)器人上搭載的機(jī)械手實(shí)現(xiàn)對(duì)特定設(shè)備的操作。
[0009]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0010]本發(fā)明包括前擺臂、后擺臂、中央控制箱、前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中中央控制箱箱體左右兩側(cè)的前后兩端均設(shè)有復(fù)用履帶輪，同側(cè)前后兩端的復(fù)用履帶輪之間通過(guò)驅(qū)動(dòng)履帶相連，所述前擺臂與后擺臂分別位于所述箱體的前后兩端，且均位于箱體兩側(cè)的所述驅(qū)動(dòng)履帶之間；所述前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別安裝在所述箱體內(nèi)，所述前擺臂及后擺臂具有各自的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述前擺臂與后擺臂結(jié)構(gòu)相同，均包括同步連接軸、擺臂驅(qū)動(dòng)履帶、擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪及位于箱體兩側(cè)的擺臂支撐板，兩側(cè)所述擺臂支撐板的一端分別轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪，兩側(cè)擺臂支撐板上的所述擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪之間通過(guò)所述同步連接軸連動(dòng)，并且每側(cè)的所述擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪均通過(guò)所述擺臂驅(qū)動(dòng)履帶與同側(cè)前端或后端的復(fù)用履帶輪相連，一側(cè)擺臂支撐板的另一端相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)在前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端，另一側(cè)擺臂支撐板的另一端與所述仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端相連；與所述前、后擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的復(fù)用履帶輪分別位于箱體左右兩側(cè)，并位于前后兩端。
[0011]其中:所述前擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與后擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，均包括前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)A及前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸，前、后擺臂前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的所述前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在箱體兩側(cè)，一端位于所述箱體內(nèi)、通過(guò)所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)A與安裝在箱體內(nèi)的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，另一端連接復(fù)用履帶輪，并通過(guò)該復(fù)用履帶輪帶動(dòng)所述擺臂驅(qū)動(dòng)履帶；前擺臂擺或后擺臂中所述一側(cè)擺臂支撐板的另一端通過(guò)軸承與前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸的另一端通過(guò)法蘭盤與復(fù)用履帶輪相連；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)A為錐齒輪副，包括小錐齒輪及大錐齒輪，該小錐齒輪與所述前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端相連，所述大錐齒輪連接于前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸的一端、并與所述小錐齒輪嚙合傳動(dòng)；
[0012]所述前擺臂的仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與后擺臂的仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，均包括仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)B及仰俯軸，前、后擺臂仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的所述仰俯軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在箱體左右兩側(cè)，一端位于所述箱體內(nèi)、通過(guò)所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)B與安裝在中央控制箱內(nèi)的仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，另一端與前擺臂或后擺臂中所述另一側(cè)擺臂支撐板的另一端連接，與所述仰俯軸對(duì)應(yīng)的復(fù)用履帶輪通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在仰俯軸的另一端；所述仰俯軸上設(shè)有連動(dòng)的仰俯法蘭盤，仰俯軸通過(guò)該仰俯法蘭盤與前擺臂或后擺臂中所述另一側(cè)擺臂支撐板的另一端固接；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)B包括蝸桿及蝸輪，該蝸桿及仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)均通過(guò)仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)電機(jī)座安裝在所述箱體內(nèi)部，所述蝸桿通過(guò)聯(lián)軸器與仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端相連，所述蝸輪安裝在仰俯軸的一端、并與所述蝸桿嚙合傳動(dòng)；
[0013]所述前擺臂與后擺臂以所述機(jī)器人寬度方向中間平面對(duì)稱設(shè)置，前、后擺臂中兩側(cè)的擺臂支撐板以所述機(jī)器人長(zhǎng)度方向中間平面對(duì)稱設(shè)置；所述箱體左右兩側(cè)的前后兩端各設(shè)有一個(gè)復(fù)用履帶輪，左右兩側(cè)前端的兩復(fù)用履帶輪、后端的兩復(fù)用履帶輪均對(duì)稱設(shè)置，所述前擺臂的軸間距離、后擺臂的軸間距離與箱體前、后兩端的復(fù)用履帶輪之間的軸間距相同；所述復(fù)用履帶輪軸向設(shè)有兩圈固定履帶的凹槽，位于外側(cè)的所述凹槽固定所述驅(qū)動(dòng)履帶，位于內(nèi)側(cè)的所述凹槽固定所述擺臂驅(qū)動(dòng)履帶，所述前、后擺臂中的擺臂支撐板均位于復(fù)用履帶輪的內(nèi)側(cè)，所述擺臂支撐板上的擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪位于擺臂支撐板的外側(cè)；
[0014]所述中央控制箱包括箱體、復(fù)用履帶輪、驅(qū)動(dòng)履帶及集成電池艙盒，該箱體的左右兩側(cè)分別設(shè)有集成電池艙盒，該集成電池艙盒內(nèi)安裝有為所述前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力的移動(dòng)電源；所述箱體的前后兩端及兩側(cè)的集成電池艙盒上均安裝有廣角攝像頭，每側(cè)集成電池艙盒的下方均設(shè)有多個(gè)安裝在該側(cè)集成電池艙盒上的履帶張緊輪；所述前擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于箱體內(nèi)部的左前側(cè)，后擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于箱體內(nèi)部的右后側(cè)；所述前擺臂的仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于箱體內(nèi)部的右前側(cè)，后擺臂的仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于箱體內(nèi)部的左后側(cè)；所述箱體的長(zhǎng)寬比為2.4:1,中間寬、前后兩端窄。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為:
[0016]1.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，配套設(shè)備少且操作簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)自主跨越不同高度的粗大管道，實(shí)現(xiàn)在狹窄通道中的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向等功能，并能通過(guò)機(jī)械手對(duì)特定設(shè)備進(jìn)行操作。
[0017]2.本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在具有放射性物質(zhì)的環(huán)境下替代人工進(jìn)行工作，亦可進(jìn)入諸如具有核、生、化等環(huán)境的特殊環(huán)境執(zhí)行任務(wù)。
[0018]3.本發(fā)明可應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)敵情偵察、監(jiān)視、排雷、防化、防輻射、后勤支援、信號(hào)干擾乃至直接作戰(zhàn)，在戰(zhàn)爭(zhēng)中起到減少人員傷亡，協(xié)同其它戰(zhàn)斗部構(gòu)筑立體作戰(zhàn)系統(tǒng)的作用，具有較大軍事意義。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的越障示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明中央控制箱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明前擺臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為本發(fā)明后擺臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0025]圖7為本發(fā)明左、右前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝位置俯視示意圖；
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