[發明專利]一種全方位超聲探測運動機構

無效

• 申請號: 200710072777.9
• 申請日: 2007-09-07
• 公開（公告）號: CN101118285A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 孫立寧;李滿天;徐濟安;鐘鳴;盧賢資
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01S15/02
• 分類號: G01S15/02;G01S15/93;G01S7/521
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務所有限責任公司
• 代理人: 劉婭

(一)技術領域

本發明涉及一種運動機構，具體涉及一種全方位超聲探測運動機構。

(二)背景技術

隨著科技的發展，反恐偵察、高層建筑探測等領域迫切需要靈活的移動式微小型機器人。超聲探測器經常搭載在微小型機器人上用來檢測障礙以及構建地圖。

當前報道的搭載在微小型機器人上的超聲探測器多采用固定、分布式安裝形式，這種形式需要搭載的超聲探測器如要實現全方位探測，則需要分布較多的探測器，且如果超聲探測器不工作時，將依然裸露在外，防塵性、隱蔽性不佳，很難達到實際應用要求。而現有技術均屬于探測云臺，機構體積較大，無隱蔽性，影響建筑物外觀，適用范圍小。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種構造合理、體積小巧、可搭載超聲探測器用于偵察、高樓探測等方面的移動式微小型機器人內的全方位超聲探測運動機構。

本發明的目的是這樣實現的：它包括由上艙蓋和下艙蓋組成的艙和設置在艙內的整體機構，整體機構由運動輸入機構、運動轉換機構、方向變換機構和伸出位移增大機構組成，運動輸入機構由直流電機和曲柄滑塊機構組成，直流電機連接曲柄滑塊機構，曲柄滑塊機構連接運動轉換機構，方向變換機構連接運動轉換機構，伸出位移增大機構的運動也由同一直流電機輸入，通過撥叉與艙外連接側板連接并推動其軸向移動，艙外連接側板連接安裝搭載超聲探測器10的超聲探測器側板。

本發明還有這樣一些技術特征：

所述的曲柄滑塊機構由主曲柄、傳遞滑塊和主滑塊組成，主曲柄通過傳遞滑塊連接主滑塊，主滑塊可在艙內滑動，傳遞滑塊可在位于主滑塊上的滑道內滑動；

1、所述的運動轉換機構由連桿機構構成，主動連桿與傳遞滑塊通過軸連接，方向變換機構由一對齒輪組組成，其中主動齒輪與運動轉換機構的從動連桿固聯，后面搭載超聲探測器的艙外連接側板與從動齒輪同軸設置；

所述的伸出位移增大機構是由主曲柄、外推連桿和撥叉組成的衍生曲柄滑塊機構組成，主曲柄由直流電機驅動并連接外推連桿，外推連桿連接撥叉，撥叉連接并推動艙外連接側板。

2、本發明提供的是一種全方位超聲探測運動機構，整體由基本的曲柄滑塊機構、連桿機構、齒輪傳動機構在空間上的復合而成，從而用單自由度驅動實現了2自由度的空間耦合運動，通過適當調整曲柄長度、連桿長度及機構偏置、齒輪齒數等基本參數，可以實現所需的超聲探測器的全方位空間探測。不工作時，機構連同超聲探測器收回到艙內，可以實現自身隱蔽；工作時主驅動電機通過曲柄滑塊機構，由滑塊上的軸承在上下艙滑道內的滑動將超聲探測器推出艙外，同時由固聯在滑塊上的空間主動連桿帶動從動連桿，再通過與從動連桿固聯的一對齒輪傳動，實現用于搭載超聲探測器艙外側板的旋轉伸出和艙外展開，進而由超聲旋轉電機帶動超聲探測器對周圍環境進行全方位立體探測。

(四)附圖說明

圖1為全方位超聲探測運動機構整體示意圖；

圖2為全方位超聲探測運動機構艙外展開示意圖；

圖3為全方位超聲探測運動機構示意圖。

(五)具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作近一步的說明：

結合圖1，本實施例由上艙蓋1和下艙蓋3組成的艙和設置在艙內的整體機構2組成的，在不工作時，整體機構2均可收回并隱藏在艙內。本實施例外形尺寸105mm×40mm×35mm，自重約160g(含驅動電機)。

結合圖2，本實施例的機構在工作狀態時伸出展開在艙外，此時超聲探測器11立起并與地面垂直，可由步進電機10驅動其旋轉進行全方位探測。

結合圖3，本實施例的機構主要由運動輸入機構、運動轉換機構、方向變換機構和伸出位移增大機構組成，將簡單機構進行空間復合，從而用單自由度驅動實現了2自由度的空間耦合運動。其中運動輸入機構由直流電機12驅動由主曲柄14、傳遞滑塊5和主滑塊4組成的曲柄滑塊機構實現，將電機的旋轉運動轉化為主滑塊4的水平移動和傳遞滑塊5在主滑塊4滑道內的豎直運動。運動轉換機構由連桿機構6構成，主動連桿與傳遞滑塊5通過軸連接，從而將傳遞滑塊5在主滑塊4滑道內的豎直運動轉化為從動曲柄的轉動。方向變換機構由一對齒輪組7組成，其中主動齒輪與運動轉換機構的從動連桿固聯，實現了旋轉方向的變換和旋轉角度的調整，后面搭載超聲探測器11的艙外連接側板9與從動齒輪通過方形的軸和孔配合同軸聯動。伸出位移增大機構是由主曲柄14、外推連桿13和撥叉8組成的衍生曲柄滑塊機構實現超聲探測器向艙外伸出位移的增大，其中撥叉8通過艙外連接側板9與從動齒輪連接的方形軸和孔實現將艙外連接側板9向艙外推動，且同時與其轉動無運動干涉。本實施例中的曲柄長度、連桿長度及機構偏置、齒輪齒數等基本參數需要根據所需要的運動參數進行設置和調整。