專利名稱：多自由度機器人的底盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種多自由度機器人的可移動式的底盤，該機器人可以起身、可 以自由移動，可抓舉物品，適于用作排爆部隊中的排爆機器人或者用作公司倉庫中提取小 型輕載貨物的自動搬運設(shè)備。
背景技術(shù)：
在公司的倉庫中，有一些小型輕載的貨物一般都是人為進行搬運，在一些自動生 產(chǎn)線上，還要將一些小型輕載貨物搬運到某一特定位置?，F(xiàn)有公司大多選擇使用人工進行 搬運，然而人工搬運存在很多弊端，首先搬運的工作量比較大，常人在短時間內(nèi)進行搬運是 可以的，如果設(shè)備需要連續(xù)運行，則每隔一段時間就需要其他人力進行接替；其次隨著人力 資源的成本逐漸增加，搬運費用將給公司造成越來越大的成本壓力。在一些危險、工作環(huán)境 惡劣的場合，例如高溫、高壓、排爆等工作場合，使用人工將存在很大安全隱患。目前也有一些工業(yè)機器人被用來替代人工，只要對其進行合適的編程，它即能在 任何工作場合不間斷的進行工作，可以提高生產(chǎn)效率、減少人力資源消耗。然而，現(xiàn)有的工 業(yè)機器人要么是固定的機器人手臂，要么雖能移動但卻自由度少、在實際應(yīng)用中顯得不是 很靈活。并且，機器人的各個關(guān)節(jié)也存在可以改進的地方。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是對多自由度機器人底盤進行改進，提高兩只主 動輪的同軸度。本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種多自由度機器人的底盤，包括框架，轉(zhuǎn)動設(shè) 置在所述框架上的從動輪，轉(zhuǎn)動設(shè)置在所述框架上且被獨立驅(qū)動的第一傳動軸和第二傳動 軸，所述第一傳動軸的一端固定有第一主動輪，所述第二傳動軸的一端固定有第二主動輪， 其特征在于所述底盤還包括套筒，所述套筒的第一端開設(shè)有第一插孔、套筒的第二端開設(shè) 有第二插孔，所述第一傳動軸的另一端轉(zhuǎn)動插設(shè)在所述第一插孔內(nèi)、第二傳動軸的另一端 轉(zhuǎn)動插設(shè)在所述第二插孔內(nèi)，且所述第一傳動軸與第二傳動軸的轉(zhuǎn)動軸心線重合。本實用新型所具有的優(yōu)點是套筒可以對第一傳動軸與第二傳動軸的轉(zhuǎn)動軸心線 進行限位，在安裝機器人時就能保證兩傳動軸的同軸，當(dāng)機器人運動時同樣能確保兩傳動 軸始終同軸，這樣能夠確保機器人在地面直行或者轉(zhuǎn)彎的運動控制精度。
通過附圖中所示的本實用新型的優(yōu)選實施例的更具體說明，本實用新型的上述及 其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未 刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本實用新型的主旨。圖1為本實用新型所提出的機器人的總體立體圖；圖2為圖1中底盤的立體3[0010]圖3為圖1中起身機構(gòu)的立體圖；圖4為圖1中水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的立體圖；圖5為圖1中機械手臂、夾緊機構(gòu)的立體圖；圖6為圖1中夾緊機構(gòu)的主視圖。
具體實施方式
參見圖1所示的多自由度機器人，主要由以下部分組成底盤1，起身機構(gòu)2，水平 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)3，機械手臂4，夾緊機構(gòu)5。其中底盤1作用于地面，且在相對地面的水平方向上 能夠自由移動；起身機構(gòu)2連接在底盤1上，且在相對地面的高度方向上能夠伸縮；水平旋 轉(zhuǎn)機構(gòu)3連接在起身機構(gòu)2上，且在相對于地面的水平面內(nèi)能夠旋轉(zhuǎn)；機械手臂4連接在 水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)3上，且在相對于地面的水平方向上能夠伸縮；夾緊機構(gòu)5設(shè)置在機械手臂4 上，且在相對于地面的垂直面內(nèi)能夠旋轉(zhuǎn)，所述夾緊機構(gòu)5還包括能夠夾持物品的卡爪50。 下面分別對各個組成部分進行詳細描述。底盤1，參見圖2。所述底盤1首先包括框架10，所述框架10由方管焊接而成。所述底盤1包括一 對(在某些場合下可以是兩對或者更多)從動輪13，所述的一對從動輪13能夠自由轉(zhuǎn)動 的連接在一根支撐光軸130的兩端，所述支撐光軸130通過軸承與框架10連接。所述底盤 1包括第一主動輪11、第二主動輪12，所述第一主動輪11固定連接在第一傳動軸110的一 端、所述第二主動輪12固定連接在第二傳動軸120的一端，所述第一傳動軸110以及第二 傳動軸120均通過軸承轉(zhuǎn)動連接在所述框架10上。固定在框架10上的第一驅(qū)動電機111 通過帶傳動結(jié)構(gòu)(圖2中未顯示傳動帶)驅(qū)動第一傳動軸110，固定在框架10上的第二驅(qū) 動電機121通過帶傳動結(jié)構(gòu)(圖2中未顯示傳動帶)驅(qū)動第二傳動軸120。當(dāng)?shù)谝或?qū)動電 機111與第二驅(qū)動電機121轉(zhuǎn)速相同時，第一傳動軸110、第二傳動軸120轉(zhuǎn)速也相同，進而 第一主動輪11、第二主動輪12轉(zhuǎn)速相同，實現(xiàn)框架10的直線運動；當(dāng)?shù)谝或?qū)動電機111與 第二驅(qū)動電機121轉(zhuǎn)速不同時，第一傳動軸110、第二傳動軸120轉(zhuǎn)速也不同，進而第一主動 輪11、第二主動輪12差速轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)框架10的轉(zhuǎn)彎?？蚣?0的直線運動加上轉(zhuǎn)彎能夠?qū)?現(xiàn)機器人在相對地面的水平方向上自由移動。所述底盤1還包括套筒15，所述套筒可以固定在框架10上也可以懸空，安裝方式 不限，優(yōu)選與框架10固定；所述套筒15可以為圓筒狀也可以為棱形筒狀，形狀不限。所述 套筒15的第一端開設(shè)有第一插孔、套筒15的第二端開設(shè)有第二插孔，所述第一傳動軸110 的另一端轉(zhuǎn)動插設(shè)在所述第一插孔內(nèi)、第二傳動軸120的另一端轉(zhuǎn)動插設(shè)在所述第二插孔 內(nèi)，由此保證第一傳動軸110與第二傳動軸120的轉(zhuǎn)動軸心線重合。在某些場合下，所述第 一插孔與第二插孔連通、成為一個貫穿套筒15長度的孔。所述第一傳動軸110或者第二傳 動軸120插入套筒15的深度優(yōu)選為套筒15長度的1/4 2/5，使得套筒15在不影響第一 傳動軸110、第二傳動軸120的情況下能夠確保第一傳動軸110、第二傳動軸120的同軸度， 進而可以確保機器人的運動控制精度。起身機構(gòu)2，參見圖3。所述起身機構(gòu)2包括底板21，所述底板21固定在框架10上；所述起身機構(gòu)2還 包括四根立柱22以及固定板23，所述立柱22的底端固定在所述底板21上、頂端固定在所述固定板23上，其中所述立柱22還可以是三根或者超過四根。所述起身機構(gòu)還包括三根 滑動穿設(shè)在所述固定板23上的光軸導(dǎo)軌24、固定在所述光軸導(dǎo)軌M底部的傳動板25、固 定在所述光軸導(dǎo)軌M頂部的頂板27，所述光軸導(dǎo)軌M的延伸方向為與地面垂直的方向，光 軸導(dǎo)軌M的數(shù)量還可以為超過三根。所述起身機構(gòu)通過絲杠螺母機構(gòu)使得光軸導(dǎo)軌M相 對固定板23升降，進一步而言，所述絲杠螺母機構(gòu)包括固定在所述傳動板25上的螺母250、 轉(zhuǎn)動連接在固定板23上的絲杠沈，所述絲杠沈延伸方向與光軸導(dǎo)軌M相同，所述的螺母 250還旋設(shè)在所述絲杠沈上。所述傳動板25上固定有起身電機251，所述起身電機251通 過帶傳動結(jié)構(gòu)驅(qū)動所述絲杠26旋轉(zhuǎn)，當(dāng)絲杠沈旋轉(zhuǎn)時，螺母250能夠相對絲杠沈滑動，進 而帶動傳動板25、光軸導(dǎo)軌M相對絲杠沈滑動，最終實現(xiàn)頂板27伸縮。水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)3，參見圖4。所述水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)3包括安裝板31、固定在安裝板31底部的圓盤32，所述圓盤32 轉(zhuǎn)動設(shè)置在起身機構(gòu)3的頂板27上，具體而言，所述圓盤32底部設(shè)置有深溝球軸承(圖中 不可見)，深溝球軸承外圓周面在頂板27上滾動，因而圓盤32與頂板27之間的摩擦力很 小。所述安裝板31上固定有驅(qū)動軸310，所述頂板27上固定有用于驅(qū)動所述驅(qū)動軸310的 轉(zhuǎn)身電機34。所述水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)2還包括轉(zhuǎn)動設(shè)置在頂板27上的限位滾輪33，所述限位 滾輪33的圓周面與所述圓盤32的圓周面抵靠，所述限位滾輪33為三個并且均勻分布在一 個圓周上，在某些場合下，限位滾輪33還可以為四個或者更多個，限位滾輪33還可以用固 定限位件替代，不過效果較差。限位滾輪33的作用主要是防止圓盤32相對頂板27移位， 避免驅(qū)動軸310由于承載過多的錯位摩擦力而變形。機械手臂4，參見圖5。所述機械手臂4包括固定在水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)3的安裝板31上的導(dǎo)桿41，所述導(dǎo)桿 41為兩根且延伸方向均為相對地面的水平方向；還包括滑動設(shè)置在兩根所述導(dǎo)桿41上的 滑塊42，固定在安裝板31上的伸縮電機43，固定在所述伸縮電機43的輸出軸上的曲柄44， 一端與所述曲柄轉(zhuǎn)動連接、另一端與所述滑塊42轉(zhuǎn)動連接的連桿45，固定在所述滑塊42上 的連接軸46，固定在所述連接軸46上的連接座48。所述連接軸46為兩根，且延伸方向與 導(dǎo)桿41平行，所述安裝板31上還固定有線性軸承47，所述連接軸46滑動插設(shè)在所述線性 軸承47內(nèi)。當(dāng)所述伸縮電機43的輸出軸轉(zhuǎn)動時，曲柄44轉(zhuǎn)動，進而帶動連桿45擺動，連 桿45再帶動滑塊42相對導(dǎo)桿41滑動，連接軸46也相對導(dǎo)桿41滑動，則帶動連接座48相 對安裝板31滑動。夾緊機構(gòu)5，參見圖5、圖6。所述夾緊機構(gòu)5包括轉(zhuǎn)動連接在機械手臂的連接座48上的轉(zhuǎn)軸51，所述連接座 48上固定有旋轉(zhuǎn)電機52，所述旋轉(zhuǎn)電機52的輸出軸與轉(zhuǎn)軸51連接并驅(qū)動轉(zhuǎn)軸51旋轉(zhuǎn)。所 述卡爪50為對稱設(shè)置的兩個，被夾持物品卡在兩個卡爪50之間。所述卡爪50的卡緊原理 是所述轉(zhuǎn)軸51上固定有兩根夾緊滑軸53，兩根所述夾緊滑軸53上滑動套設(shè)有夾緊滑塊 M，所述轉(zhuǎn)軸51上固定連接有夾緊電機55，夾緊電機55的輸出軸上連接夾緊絲杠56，所述 夾緊滑塊M上固定有夾緊螺母MO，所述夾緊絲杠56旋設(shè)在所述夾緊螺母MO內(nèi)；每個所 述卡爪50上轉(zhuǎn)動連接有第一驅(qū)動桿57的一端部、第二驅(qū)動桿58的一端部，所述第一驅(qū)動 桿的中部轉(zhuǎn)動連接在夾緊滑塊M上，所述第二驅(qū)動桿58的另一端部也轉(zhuǎn)動連接在夾緊滑 塊M上，所述夾緊滑塊M、第一驅(qū)動桿57、卡爪55、第二驅(qū)動桿58形成平行四邊形機構(gòu)；所述第一驅(qū)動桿57的另一端部轉(zhuǎn)動連接在第三驅(qū)動桿59的一端部，所述第三驅(qū)動桿59的 另一端部與轉(zhuǎn)軸51轉(zhuǎn)動連接。當(dāng)夾緊電機55轉(zhuǎn)動時，帶動夾緊絲杠56轉(zhuǎn)動，進而使得夾 緊滑塊M相對轉(zhuǎn)軸51伸縮，則帶動第一驅(qū)動桿57轉(zhuǎn)動，從而使得卡爪55開合。所述第二 驅(qū)動桿58可以為平行設(shè)置的多根。 本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此 本實用新型的保護范圍應(yīng)當(dāng)以本實用新型權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種多自由度機器人的底盤，包括框架，轉(zhuǎn)動設(shè)置在所述框架上的從動輪，轉(zhuǎn)動設(shè)置 在所述框架上且被獨立驅(qū)動的第一傳動軸和第二傳動軸，所述第一傳動軸的一端固定有第 一主動輪，所述第二傳動軸的一端固定有第二主動輪，其特征在于所述底盤還包括套筒， 所述套筒的第一端開設(shè)有第一插孔、套筒的第二端開設(shè)有第二插孔，所述第一傳動軸的另 一端轉(zhuǎn)動插設(shè)在所述第一插孔內(nèi)、第二傳動軸的另一端轉(zhuǎn)動插設(shè)在所述第二插孔內(nèi)，且所 述第一傳動軸與第二傳動軸的轉(zhuǎn)動軸心線重合。
2.如權(quán)利要求1所述的底盤，其特征在于所述套筒固定在所述框架上。
3.如權(quán)利要求1所述的底盤，其特征在于所述套筒為圓筒狀或者棱形筒狀。
4.如權(quán)利要求1所述的底盤，其特征在于所述第一插孔與第二插孔連通成為一個貫 穿所述套筒長度的孔。
5.如權(quán)利要求1所述的底盤，其特征在于所述第一傳動軸或者第二傳動軸插入套筒 的深度均為套筒長度的1/4 2/5。
6.如權(quán)利要求1所述的底盤，其特征在于所述從動輪為一對，且分別轉(zhuǎn)動連接在一根 支撐光軸的兩端，所述支撐光軸轉(zhuǎn)動連接在所述框架上。
專利摘要本實用新型涉及一種多自由度機器人的底盤，包括框架，轉(zhuǎn)動設(shè)置在所述框架上的從動輪，轉(zhuǎn)動設(shè)置在所述框架上且被獨立驅(qū)動的第一傳動軸和第二傳動軸，所述第一傳動軸的一端固定有第一主動輪，所述第二傳動軸的一端固定有第二主動輪，其特征在于所述底盤還包括套筒，所述套筒的第一端開設(shè)有第一插孔、套筒的第二端開設(shè)有第二插孔，所述第一傳動軸的另一端轉(zhuǎn)動插設(shè)在所述第一插孔內(nèi)、第二傳動軸的另一端轉(zhuǎn)動插設(shè)在所述第二插孔內(nèi)，且所述第一傳動軸與第二傳動軸的轉(zhuǎn)動軸心線重合。套筒在安裝機器人時就能保證兩傳動軸的同軸，當(dāng)機器人運動時同樣能確保兩傳動軸始終同軸，這樣能夠確保機器人在地面直行或者轉(zhuǎn)彎的運動控制精度。
文檔編號B25J5/00GK201856248SQ201020299929
公開日2011年6月8日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者姚佳豪, 孟凡娟, 岳波輝, 辛紹杰 申請人:上海電機學(xué)院