仿生蛇形機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種仿生蛇形機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人是自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作。機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成。傳統(tǒng)機(jī)器人現(xiàn)階段采用的是純機(jī)械傳動，單一直線工作，無法任意全方位自由度，易受外界干涉，整體動作存在自由度問題，無法在狹小空間操作，復(fù)雜環(huán)境下容易發(fā)生碰撞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種仿生蛇形機(jī)器人，以便能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)機(jī)器人缺泛四肢，不能執(zhí)行各種操作，以及運(yùn)動靈活性受到各種限制的多種缺陷。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種仿生蛇形機(jī)器人，其包括動力箱、與動力箱固定連接的基體、一端設(shè)置在基體上的支臂、設(shè)置在支臂另一端的閥體、設(shè)置在基體內(nèi)并與動力箱傳動連接且促使支臂旋轉(zhuǎn)的彎軸、以及設(shè)置在支臂內(nèi)且可伸縮運(yùn)動的動力源。
[0005]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步包括如下附屬技術(shù)方案:
[0006]所述動力源包括可在支臂內(nèi)腔循環(huán)運(yùn)動的若干個球體、以及與相鄰兩球體相連的連接管。
[0007]所述支臂為弧形柔性材料制成且內(nèi)部有密封，并具有流體無阻尼運(yùn)動，所述連接管為360度自由舒展。
[0008]所述球體為金屬材質(zhì)且中空，并包括球內(nèi)腔、與球內(nèi)腔相連通的多個出口、設(shè)置在球內(nèi)腔中心的內(nèi)球、以及形成在內(nèi)球上的多個隔板，且連接管連接相鄰球體的出口。
[0009]還包括位于支臂內(nèi)并控制球體自由運(yùn)動的控制單元。
[0010]所述閥體與動作執(zhí)行單元相連。
[0011]所述球體在支臂內(nèi)在各個方向上自由運(yùn)動。
[0012]還包括分別設(shè)置在動力箱兩側(cè)的增壓泵和軟體驅(qū)動。
[0013]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是:
[0014]可以無限制避開阻礙物，任意角度直接到達(dá)指定位置，可任意全方位自由度，曲位到達(dá)指點(diǎn)工作點(diǎn)，不受任何外界干涉，自由伸展；解決了傳統(tǒng)機(jī)器人的整體動作任意自由度問題如:狹小空間的操作，復(fù)雜環(huán)境下的避碰操作等等，并成功彌補(bǔ)了現(xiàn)有工業(yè)機(jī)器人普遍存在的工作環(huán)境單一、死角、無法滿足一些特殊工種的操作。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2為本發(fā)明中主軸、套筒相關(guān)元件的結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖3為本發(fā)明中連接管的結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖4為本發(fā)明中球體的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例:如圖1-4所示，本發(fā)明提供了一種仿生蛇形機(jī)器人的具體實(shí)施例，其包括:動力箱10、與動力箱10固定連接的基體20、一端設(shè)置在基體20上的支臂22、設(shè)置在支臂22另一端的閥體26、設(shè)置在基體20內(nèi)并與動力箱10傳動連接且促使支臂22旋轉(zhuǎn)的彎軸24、以及設(shè)置在支臂22內(nèi)的動力源220。基體20與動力箱10全方位的硬連接，有效保證了動力的穩(wěn)定性，無需任何附載物件。
[0021]動力源220的動力均來源于動力箱10，因?yàn)楸緳C(jī)器人放棄了常規(guī)的分級動力裝置，采用伺服控制。
[0022]動力箱10包括主軸12、套設(shè)在主軸12外側(cè)的套筒14、設(shè)置在套筒14的兩端的前、后軸承16、18、以及設(shè)置在套筒14上的進(jìn)油口 19。
[0023]動力源220包括可在支臂22內(nèi)腔循環(huán)運(yùn)動的若干個球體222、以及與相鄰兩球體222相連且為柔性材料的連接管224，其中連接管224與彎軸24傳動相連，以帶動球體222各方向自由運(yùn)動。支臂22內(nèi)腔通過密封流體的回流實(shí)現(xiàn)回路。支臂22單節(jié)自然彎曲度在35度以上。
[0024]球體222為銅鎳合金材質(zhì)且中空，并包括球內(nèi)腔2220、與球內(nèi)腔2220相連通的多個出口 2222、設(shè)置在球內(nèi)腔2220中心的內(nèi)球2224、以及形成在內(nèi)球2224上的多個隔板2226，且連接管224連接相鄰球體222的出口 2222。無需絲杠、電機(jī)的局部控制，有效實(shí)現(xiàn)人、機(jī)一體化，優(yōu)選地，本實(shí)施例的隔板數(shù)量為3個，由此實(shí)現(xiàn)三個相互間隔的回路。
[0025]還包括位于支臂22內(nèi)并控制球體222自由運(yùn)動的控制單元，控制單元優(yōu)選為工控控制單元。
[0026]優(yōu)選地，還包括分別設(shè)置在動力箱10兩側(cè)的增壓泵和軟體驅(qū)動，其中增壓泵用于保證壓強(qiáng)穩(wěn)定。
[0027]閥體26與動作執(zhí)行單元相連，以產(chǎn)生吸、噴等動作。
[0028]支臂22為無限自由度蛇形結(jié)構(gòu)，可以從事程序設(shè)定的操作或探測、感知周圍環(huán)境。采用伺服帶動動力箱10的運(yùn)動，可靠、穩(wěn)定的到達(dá)指定位置，整個支臂可任意角度自由伸展。在支臂22縮回時，能夠具備能夠具備仿生蛇形機(jī)器人靈活運(yùn)動的特點(diǎn)，能夠從事許多特定操作，而拓展機(jī)器人的適用范圍。而支臂22內(nèi)部充滿流體且一直保持不變化，采用軟靜壓技術(shù)，即在傳統(tǒng)的動靜壓技術(shù)上，進(jìn)行了升級，放棄硬體，利用壓力差，軟體無限動作，所有連接均為硬連接，內(nèi)部機(jī)構(gòu)銅套采用柔性無連軸，通體無關(guān)節(jié)，智能化流體且無軸輸送技術(shù)，保證了其穩(wěn)定性、可靠性。位移精準(zhǔn)度為0.0375mm，在外界不固定因素干擾與接觸下，可以在0.1S剎車，保持原狀。在本發(fā)明中，球體222充當(dāng)關(guān)節(jié)體，借助流體力學(xué)的動力學(xué)，保證了支臂22舒展的柔韌度。
[0029]由此本發(fā)明采取軟靜壓回路運(yùn)動，通過三回路解決目前行業(yè)無法解決的問題，有效保護(hù)了自由度的舒展的安全性與觸點(diǎn)定位性。內(nèi)部的循環(huán)球體，通過激光干涉、定位，結(jié)構(gòu)的動力裝置，雙驅(qū)動、回路的可靠抵抗沖擊力，尤其是安全性，在外界因素的干擾下，可以定點(diǎn)限位，有效解決了人機(jī)合一。
[0030]本機(jī)器人在達(dá)到目的點(diǎn)前，定位采用的是激光干涉，借助軟靜壓的無沖擊力與穩(wěn)定性來精確實(shí)現(xiàn)的。軟靜壓制動，保證了可靠性、穩(wěn)定性，超靜音的動作，自由調(diào)節(jié)速比，干涉技術(shù)保證了扭矩的穩(wěn)定性，三點(diǎn)立體干涉(即軟體臂部在三點(diǎn)限位時，紅外線追蹤來實(shí)現(xiàn))，確保了結(jié)構(gòu)的流體阻尼。
[0031]本機(jī)器人與地面接觸，采用磁場浮動定位(在工作軌跡范圍內(nèi)，采用內(nèi)磁粉感應(yīng)，有效保證了工作區(qū)域的分定性與安全性)，有效保證了工作空間的任意度，具有立體全向動作，任意轉(zhuǎn)彎半徑的特點(diǎn)。在任何條件下，對移動載體不作具體要求。
[0032]動力箱主軸在伺服驅(qū)動下，完成無振動高速運(yùn)轉(zhuǎn)，6000r/min，采用高速旋轉(zhuǎn)的彎軸24，旋轉(zhuǎn)精度為0.035mm，并聯(lián)回路有效控制了穩(wěn)定性，觸摸技術(shù)直接指令，現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)有效控制各節(jié)點(diǎn)的有效位移，彎曲度為0.0lmm偏差。
[0033]在伸展過程中，采用柔性環(huán)體技術(shù)，無限自由度直接到達(dá)指定位置，立體、動感技術(shù)結(jié)合現(xiàn)代光學(xué)，曲線運(yùn)動，獨(dú)家軟靜壓，拋物線直接動作。0.0175mm的伸展精準(zhǔn)幅度，球體連接采用金屬軟管，保證360度任意旋轉(zhuǎn)，神經(jīng)系統(tǒng)的工控采用伺服以及動力柔和型，每節(jié)相互間為一體來實(shí)現(xiàn)的。支臂內(nèi)0.3715的阻尼系數(shù)，保證了立體的直接運(yùn)動，10mm的有效單節(jié)彎度，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)360度的任意工作。300?600Kg軟靜壓動力源，軟體無摩擦工作，超靜音任意翻轉(zhuǎn)。
[0034]在正常工作時，采用電磁場，無需鉚接，在磁粉范圍內(nèi)，無需外接動力，直接移動。創(chuàng)成式設(shè)計方法逆向計算(在設(shè)定好產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，通過有限元分析、高等數(shù)學(xué)、材料力學(xué)、受力分析等逐步向基本點(diǎn)結(jié)構(gòu)延伸來實(shí)現(xiàn))，模仿生物“蛇”運(yùn)動的新型仿生物工業(yè)軟體機(jī)器人，它能像生物一樣實(shí)現(xiàn)“無肢運(yùn)動”。彎曲大于340度旋轉(zhuǎn)，它可以穿越狹小空間、進(jìn)入危險環(huán)境、繞開障礙物、特種大型的工件等完成操作任務(wù)。
[0035]本發(fā)明的支臂自然舒展為獨(dú)創(chuàng)性球體復(fù)合運(yùn)動，采用流體力學(xué)與阻尼工作，在PLC動作完畢后回到指定待工作區(qū)，無任何力學(xué)干預(yù)。本發(fā)明可以在焊接、搶險、消防、救災(zāi)、地質(zhì)勘探、軍事等諸多場合得到廣泛應(yīng)用。本發(fā)明性仿生蛇形機(jī)器人，可以代替人去完成一些危險、復(fù)雜的動作，能夠繞過障礙到達(dá)指定位置。
[0036]當(dāng)然上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明主要技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種仿生蛇形機(jī)器人，其特征在于其包括:動力箱(10)、與動力箱(10)固定連接的基體(20)、一端設(shè)置在基體(20)上的支臂(22)、設(shè)置在支臂(22)另一端的閥體(26)、設(shè)置在基體(20)內(nèi)并與動力箱(10)傳動連接且促使支臂(22)旋轉(zhuǎn)的彎軸(24)、以及設(shè)置在支臂(22)內(nèi)且可伸縮運(yùn)動的動力源(220)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生蛇形機(jī)器人，其特征在于:所述動力源(220)包括可在支臂(22)內(nèi)腔循環(huán)運(yùn)動的若干個球體(222)、以及與相鄰兩球體(222)相連的連接管(224)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種仿生蛇形機(jī)器人，其特征在于:所述支臂(22)為弧形柔性材料制成且內(nèi)部有密封，并具有流體無阻尼運(yùn)動，所述連接管(224)為360度自由舒展。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種仿生蛇形機(jī)器人，其特征在于:所述球體(222)為金屬材質(zhì)且中空，并包括球內(nèi)腔(2220)、與球內(nèi)腔(2220)相連通的多個出口(2222)、設(shè)置在球內(nèi)腔(2220)中心的內(nèi)球(2224)、以及形成在內(nèi)球(2224)上的多個隔板(2226)，且連接管(224)連接相鄰球體(222)的出口(2222)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種仿生蛇形機(jī)器人，其特征在于還包括位于支臂(22)內(nèi)并控制球體(222)自由運(yùn)動的控制單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種仿生蛇形機(jī)器人，其特征在于:所述閥體(26)與動作執(zhí)行單元相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種仿生蛇形機(jī)器人，其特征在于:所述球體(222)在支臂(22)內(nèi)在各個方向上自由運(yùn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種仿生蛇形機(jī)器人，其特征在于還包括分別設(shè)置在動力箱(10)兩側(cè)的增壓泵和軟體驅(qū)動。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種仿生蛇形機(jī)器人，其包括動力箱、與動力箱固定連接的基體、一端設(shè)置在基體上的支臂、設(shè)置在支臂另一端的閥體、設(shè)置在基體內(nèi)并與動力箱傳動連接且促使支臂旋轉(zhuǎn)的彎軸、以及設(shè)置在支臂內(nèi)的動力源。本發(fā)明可任意全方位自由度，曲位到達(dá)指點(diǎn)工作點(diǎn)，不受任何外界干涉，自由伸展；解決了傳統(tǒng)機(jī)器人的整體動作任意自由度問題如:狹小空間的操作，復(fù)雜環(huán)境下的避碰操作等等，并成功彌補(bǔ)了現(xiàn)有工業(yè)機(jī)器人普遍存在的工作環(huán)境單一、死角、無法滿足一些特殊工種的操作。
【IPC分類】B25J11-00, B62D57-02
【公開號】CN104802171
【申請?zhí)枴緾N201510242497
【發(fā)明人】王寧, 武圣高
【申請人】蘇州雙龍珠智能科技有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月13日