[發明專利]一種爬桿機器人腿部關節的傳動機構

有效

• 申請號: 201611070884.3
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106737637B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 陳國達;楊華鋒;計時鳴;曹慧強;郗楓飛
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J17/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;吳紅斐

一種爬桿機器人腿部關節的傳動機構，包括若干級結構相同的傳動單元。傳動單元兩側板之間的間隙設有彈簧機構，彈簧機構的前連接軸和后連接軸的兩端均固定有滑塊，滑塊可滑動地設置在側板上的滑槽內；前連接軸的中間和后連接軸的中間通過伸縮裝置相連；上連桿的輸入端與前連接軸固定相連，上連桿的輸出端與位于下一級的傳動單元的輸入軸固定相連；下連桿的輸出端與后連接軸固定相連，下連桿的輸入端與位于上一級的傳動單元的輸出軸固定相連；輸入軸與位于上一級的傳動單元的上連桿的輸出端固定相連；側板的輸入端可轉動地設置在位于上一級的傳動單元的關節軸上，位于下一級的傳動單元的側板可轉動地設置在關節軸上。

技術領域

本發明涉及一種爬桿機器人腿部關節的傳動機構。

背景技術

爬桿機器人是攀爬機器人的一種，它主要依附于桿體表面進行自動爬行，完成相關作業。按照不同攀爬方式，爬桿機器人可分為蠕動式爬桿機器人、滾動式爬桿機器人和翻轉式爬桿機器人等；按照不同攀爬機構，又可分為腿式爬桿機器人、夾持式爬桿機器人和吸附式爬桿機器人等。目前已經研制成功的腿式爬桿機器人傳動方式大多采用繩索(腱)加滑輪、鋼絲軟軸加螺旋運動，但其傳動的功率損耗大、效率低，或者使用連桿傳動，但傳統連桿傳動在傳動過程中運動和動力存在較大波動，在控制上有一定難度，而且傳動機構外置占用空間大。

發明內容

為克服背景技術中存在的缺陷，本發明在傳統靈巧手連桿傳動機構的基礎上提出了一種“滑塊-彈簧-連桿”雙曲柄滑塊串聯形式的爬桿機器人腿部關節的傳動機構，并成功應用于爬桿機器人領域。該傳動機構具有一定柔性，在具有傳統連桿機構相似的運動軌跡的前提下將連桿優化至關節內部，同時在電機停轉的情況下具有一定程度的自鎖能力；本傳動機構自由度少，易于控制；將傳動機構集成在關節內部，大大節約了空間，結構緊湊。

本發明解決上述問題的技術方案是：

一種爬桿機器人腿部關節的傳動機構，包括若干級結構相同的傳動單元，相鄰兩級的傳動單元相連接，且傳動單元的輸入端與位于上一級的傳動單元的輸出端相連，傳動單元的輸出端與位于下一級的傳動單元的輸入端相連，且位于最上一級的運動單元的輸入端與動力裝置相連；

所述傳動單元包括相對豎立的兩塊側板，兩側板相互平行并通過連接件相連，兩側板之間留有間隙，且側板上開設有滑槽，所述滑槽自輸入端至輸出端延伸；

所述間隙的中間設有彈簧機構，彈簧機構包括平行設置的前連接軸和后連接軸，前連接軸靠近輸入端，后連接軸靠近輸出端，且前連接軸和后連接軸均與側板相垂直；前連接軸和后連接軸的兩端均固定有滑塊，所述滑塊可滑動地設置在滑槽內；前連接軸的中間和后連接軸的中間通過伸縮裝置相連，所述伸縮裝置的伸縮方向與滑塊的滑動方向相同；

兩側板的輸入端之間固定設有輸入軸，兩側板的輸出端之間固定設有輸出軸和關節軸，輸出軸位于關節軸的下方，且輸入軸、輸出軸和關節軸均與側板相垂直；

彈簧機構的上方設有上連桿，上連桿的下方設有下連桿；上連桿的輸入端與前連接軸固定相連，上連桿的輸出端與位于下一級的傳動單元的輸入軸固定相連；下連桿的輸出端與后連接軸固定相連，下連桿的輸入端與位于上一級的傳動單元的輸出軸固定相連；

所述輸入軸與位于上一級的傳動單元的上連桿的輸出端固定相連；

側板的輸入端可轉動地設置在位于上一級的傳動單元的關節軸上，位于下一級的傳動單元的側板可轉動地設置在所述關節軸上。

進一步，所述滑塊分別與連接軸和后連接軸螺接。

進一步，所述連接件為間隔柱，兩側板通過若干個間隔設置的間隔柱相連。

進一步，所述伸縮裝置包括同軸設置的套筒和滑桿，套筒的遠端垂直固定在前連接軸的中間，滑桿的遠端垂直固定在后連接軸的中間，滑桿的近端可軸向滑動地設置在套筒內，且套筒和滑桿通過套設在套筒和滑桿上的彈簧相連，彈簧的一端固定在套筒上，所述彈簧的另一端固定在滑桿上。