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专利号: 2020107575132
申请人: 常州大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种主动弯曲被动式蜿蜒前进的蛇形机器人,包括蛇头连杆(11)、蛇身连杆A(12)、蛇身连杆B(13)、蛇身连杆C(14)、蛇尾连杆(15)、驱动杆A(16)、驱动杆B(17)和驱动杆C(18),其特征在于:所述蛇身连杆A(12)的两端分别与所述蛇头连杆(11)的后端、所述蛇身连杆B(13)的前端转动连接;所述蛇身连杆C(14)的两端分别与所述蛇身连杆B(13)的后端、所述蛇尾连杆(15)的前端转动连接;所述蛇身连杆B(13)与所述蛇身连杆C(14)之间装设有扭转螺旋弹簧(3),所述扭转螺旋弹簧(3)处于零受力状态时,所述蛇身连杆B(13)与所述蛇身连杆C(14)共线;

所述蛇头连杆(11)与蛇身连杆A(12)采用销轴A(41)连接,销轴A(41)穿过装设于所述蛇头连杆(11)上的滚动轴承并与所述蛇身连杆A(12)固定相连,所述销轴A(41)上固定装设有齿轮A(22),所述齿轮A(22)与转动装设于所述套筒(81)上的卷盘齿轮组合体A(21)啮合传动;所述套筒(81)固定装设于所述蛇头连杆(11)上,所述蛇头连杆(11)上装设有电机(71),所述电机(71)的输出轴向上穿过所述套筒(81)并依次装设有摩擦盘(72)、抗压螺旋弹簧(73)和电磁铁(74);

所述蛇身连杆A(12)和蛇身连杆B(13)采用销轴B(42)连接,销轴B(42)穿过装设于所述蛇身连杆A(12)上的滚动轴承并与所述蛇身连杆B(13)固定相连,所述销轴B(42)上固定装设有齿轮C(24),所述齿轮C(24)与转动装设于支柱A(82)上的齿轮B(23)啮合传动,所述支柱A(82)平行于所述销轴B(42)固定装设于所述蛇身连杆A(12)的后端;

所述蛇身连杆B(13)与蛇身连杆C(14)采用销轴C(43)连接,销轴C(43)穿过装设于所述蛇身连杆B(13)上的滚动轴承并与所述蛇身连杆C(14)的前端固定相连,所述销轴C(43)上固定装设有齿轮E(26),所述齿轮E(26)与转动装设于支柱C(83)上的齿轮D(25)啮合传动,所述支柱C(83)平行于所述销轴C(43)固定装设于所述蛇身连杆B(13)的后端;

所述蛇身连杆C(14)与蛇尾连杆(15)采用销轴D(44)连接,销轴D(44)穿过装设于所述蛇身连杆C(14)上的滚动轴承并与所述蛇尾连杆(15)的前端固定相连,所述销轴D(44)上固定装设有卷盘齿轮组合体B(28),所述卷盘齿轮组合体B(28)与转动装设于支柱C(84)上的齿轮F(27)啮合传动,所述支柱C(84)平行于所述销轴D(44)固定装设于所述蛇身连杆C(14)的后端;

所述驱动杆A(16)平行于所述蛇身连杆A(12)装设,其两端分别与所述齿轮A(22)、所述齿轮B(23)铰接;所述驱动杆B(17)平行于所述蛇身连杆B(13)装设,其两端分别与所述齿轮C(24)、所述齿轮D(25)铰接;所述驱动杆C(18)平行于所述蛇身连杆C(14)装设,其两端分别与所述齿轮E(26)、所述齿轮F(27)铰接;

所述蛇头连杆(11)上装设有变摩擦装置A,所述蛇尾连杆(15)上装设有变摩擦装置B(6);所述变摩擦装置A与所述变摩擦装置B结构相同,均包括升降杆(63)、自上而下依次装设于所述升降杆(63)上弹簧挡板(61)、金属螺旋弹簧(62)、万向滚轮(65)和套装所述升降杆(63)外部的摩擦盘(64);所述摩擦盘(64)的底部开设有允许所述万向滚轮(65)自由升降的通孔;

所述变摩擦装置A中的所述摩擦盘(64)固定装设于所述蛇头连杆(11)的下方,所述变摩擦装置A中的所述升降杆(63)穿过所述蛇头连杆(11);所述变摩擦装置A中的金属螺旋弹簧(62)两端分别与所述弹簧挡板(61)、所述蛇头连杆(11)相接触;

所述变摩擦装置B(6)中的所述摩擦盘(64)固定装设于所述蛇尾连杆(15)的下方,所述变摩擦装置B(6)中的所述升降杆(63)穿过所述蛇尾连杆(15);所述变摩擦装置B(6)中的金属螺旋弹簧(62)两端分别与所述弹簧挡板(61)、所述蛇尾连杆(15)相接触;

所述蛇头连杆(11)上装设有L型架(51),所述L型架(51)上装设有牵引环A(53),所述牵引环(53)上设有钢丝绳A(55),所述钢丝绳A(55)的一端与所述变摩擦装置A中的弹簧挡板(61)相连、另一端穿过所述牵引环A(53)缠绕在所述卷盘齿轮组合体A(21)上;

所述蛇尾连杆(15)上装设有T型架(52),所述T型架(52)上装设有牵引环B(54),所述牵引环B(54)上设有钢丝绳B(56),所述钢丝绳B(56)一端与所述变摩擦装置B(6)中的弹簧挡板(61)相连、另一端穿过所述牵引环B(54)缠绕在所述卷盘齿轮组合体B(28)上。

2.根据权利要求1所述的一种主动弯曲被动式蜿蜒前进的蛇形机器人,其特征在于:卷盘齿轮组合体A(21)与卷盘齿轮组合体B(28)结构相同,均由同轴的齿轮和卷轴组成;所述卷盘齿轮组合体A(21)中的所述齿轮与所述齿轮A(22)啮合传动,所述卷盘齿轮组合体A(21)中的所述卷轴缠绕所述钢丝绳A(55);所述卷盘齿轮组合体B(28)中的所述齿轮与所述齿轮F(27)啮合传动,所述卷盘齿轮组合体A(21)中的所述卷轴缠绕所述钢丝绳B(56)。

3.根据权利要求1所述的一种主动弯曲被动式蜿蜒前进的蛇形机器人,其特征在于:所述电机(71)静止时,所述电磁铁(74)处于通电状态,所述摩擦盘(72)与所述卷盘齿轮组合体A(21)非接触;所述电机(71)转动时,所述电磁铁(74)处于断电状态,所述摩擦盘(72)与所述卷盘齿轮组合体A(21)接触无相对转动。

4.根据权利要求1所述的一种主动弯曲被动式蜿蜒前进的蛇形机器人,其特征在于:初始状态时,所述变摩擦装置A中的所述万向滚轮(65)最低面高于所述变摩擦装置A中的所述摩擦盘(64)的最低面;所述变摩擦装置B(6)中所述万向滚轮(65)最低面低于所述变摩擦装置B(6)中所述摩擦盘(64)的最低面。

5.根据权利要求1所述的一种主动弯曲被动式蜿蜒前进的蛇形机器人,其特征在于:所述变摩擦装置A中的万向滚轮(65)与所述变摩擦装置B(6)中所述万向滚轮(65)的升降运动方向相反。

6.根据权利要求1所述的一种主动弯曲被动式蜿蜒前进的蛇形机器人,其特征在于:所述钢丝绳A(55)和所述钢丝绳B(56)的缠绕方向满足条件:所述卷盘齿轮组合体A(21)缠绕所述钢丝绳A(55)时,所述卷盘齿轮组合体B(28)恰好释放钢丝绳B(56);所述卷盘齿轮组合体A(21)释放所述钢丝绳A(55)时,所述卷盘齿轮组合体B(28)恰好缠绕钢丝绳B(56)。