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专利号: 2019109017528
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 无轨陆用车辆
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种可翻越的爬绳机器人,包括机器人本体,该机器人本体能够沿着导向件攀爬,包括外壳、驱动模块、导向模块;所述外壳两端的中部位置处设置对穿的用于导向件穿过的通孔,驱动模块、导向模块沿着导向件的延伸方向分别安装在外壳内,其特征在于,所述外壳纵切成偶数个外壳分体,并按照驱动模块、导向模块在外壳内的安装位置横切分段为对应的驱动壳体段、导向壳体段,导向模块至少有一个,导向壳体段至少有一段,同时外壳内还安装有壳体张开机构;

所述壳体张开机构,包括用于张开/合拢导向壳体段的第一壳体张开机构、用于张开/合拢驱动壳体段的第二壳体张开机构;

所述的第一壳体张开机构,针对每一段导向壳体段对应的每一个外壳分体,均配装一个;各第一壳体张开机构的配合能够张开/合拢外壳中导向壳体段对应的外壳分体,每一个第一壳体张开机构均包括壳体张开安装平台、记忆合金扭转弹簧;记忆合金扭转弹簧安装在壳体张开安装平台上,且壳体张开安装平台的一端扭臂固定在壳体张开安装平台上,另一端扭臂则固定于与导向壳体段对应的其中一个外壳分体上;

所述的第二壳体张开机构,能够张开/合拢外壳中驱动壳体段对应的两个呈180°设置的外壳分体,包括剪式杆件以及通过同步推动剪式杆件同向移动而实现剪式杆件张开/合拢的调整机构;调整机构包括两个直线驱动机构,两个直线驱动机构的固定部分分别对应安装在所述的呈180°设置的外壳分体内;剪式杆件中的两杆件,每一根杆件的两端,均连接在两个直线驱动机构中的其中一个直线驱动机构的固定部分、另一个直线驱动机构的动力驱动端之间;

壳体张开安装平台与第二壳体张开机构的直线驱动机构的固定部分固定;

所述导向模块为两个,分别为第一导向模块、第二导向模块,并沿着导向件的长度延伸方向分设在驱动模块的两侧;

所述外壳横切成三段,依次为第一段壳体、第二段壳体、第三段壳体;

第一段壳体、第三段壳体均为导向壳体段,第一导向模块安装于第一段壳体内,第二导向模块安装于第三段壳体;

第二段壳体为驱动壳体段;

所述驱动模块,设置于外壳内,包括四个小驱动模块,分别为第一小驱动模块、第二小驱动模块、第三小驱动模块、第四小驱动模块;第一小驱动模块、第二小驱动模块、第三小驱动模块、第四小驱动模块分为两层设置在外壳内,第一小驱动模块、第三小驱动模块构成驱动模块的上层驱动,呈180°分布在第一段壳体、第二段壳体的拼接位置处的同一环面上;第二小驱动模块、第四小驱动模块构成驱动模块的下层驱动,呈180°分布在第二段壳体、第三段壳体的拼接位置处的同一环面上。

2.根据权利要求1所述的可翻越的爬绳机器人,其特征在于,所述外壳纵切成4个外壳分体,分别为第一外壳分体、第二外壳分体、第三外壳分体、第四外壳分体。

3.根据权利要求2所述的可翻越的爬绳机器人,其特征在于,所述的直线驱动机构为丝杠机构,包括步进电机、与步进电机的动力输出端连接的螺旋丝杠以及与螺旋丝杠螺纹配合连接的丝杠螺母;各丝杠机构的螺旋丝杠对应地沿着外壳的长度延伸方向固定在与第二段壳体相应的各外壳分体内;壳体张开安装平台通过螺栓与螺旋丝杠固定。

4.根据权利要求3所述的可翻越的爬绳机器人,其特征在于,所述的第一壳体张开机构还包括双头螺柱、弹簧垫片、螺母;

双头螺柱通过两端配装的螺母与壳体张开安装平台固定;

记忆合金扭转弹簧套接在双头螺柱外围;且双头螺柱在记忆合金扭转弹簧的两端或者一端外侧分别配装弹簧垫片。

5.根据权利要求4所述的可翻越的爬绳机器人,其特征在于,每一个小驱动模块均包括一个驱动机构平台、直流无刷电机、一个减速机、一级锥齿轮减速器、一根传动轴以及一个磁轮,直流无刷电机、减速机、一级锥齿轮减速器、传动轴分别安装在驱动机构平台上,且直流无刷电机的动力输出端依次经过减速机、一级锥齿轮减速器、传动轴后,与磁轮连。

6.根据权利要求5所述的可翻越的爬绳机器人,其特征在于,所述的导向模块,均包括四个导向小模块,各导向小模块与壳体的四个外壳分体一一对应布置;每一个导向小模块均包括一个导向机构支架、一根导向机构张紧弹簧以及一个导向轮,导向轮通过导向机构支架定位支撑,而导向机构支架通过导向机构张紧弹簧与外壳固定;导向机构张紧弹簧采用记忆合金材质制成。

7.根据权利要求2所述的可翻越的爬绳机器人,其特征在于,第一段壳体、第三段壳体均呈圆台形,第二段壳体则呈圆柱形;壳体通过第一段壳体、第二段壳体、第三段壳体的顺序拼接形成一个中间粗、两端渐缩的类橄榄形结构。

8.一种基于权利要求1所述的可翻越的爬绳机器人的越障方法,其特征在于,当机器人本体感测到运行前方存在故障机器人时,通过控制驱动模块、导向模块、壳体张开机构,促使机器人本体翻越故障机器人,具体包括以下步骤:(1)当机器人本体收到前方存在故障机器人时,转动步进电机,解除预紧状态;

(2)直流无刷电机转动,带动磁轮转动;此时红外传感器工作,检测前方是否存在故障机器人;

(3)红外传感器检测到故障机器人后,制停驱动模块的直流无刷电机,同时对记忆合金扭转弹簧进行加热;

(4)当记忆合金扭转弹簧加热结束后,直流无刷电机和步进电机共同转动,翻越故障机器人的第三段壳体;第三段壳体翻越结束后,步进电机停止转动;

(5)当磁轮到达故障机器人的第一段壳体时,机器人本体的步进电机回转,收缩剪式杆件;

(6)当机器人本体完全翻越过故障机器人后,步进电机停止转动,直流无刷电机继续转动;

(7)判断机器人达到指定位置,直流无刷电机停止转动,步进电机转动使螺旋丝杠进行预紧。