CN111941404A - 一种机器人***的工作方法 - Google Patents

Abstract

一种机器人***的工作方法，机器人***包括：工作台、底轮、机身、驱动模块、控制模块、液压模块、通信模块、蛇形臂模块；其中所述机身上方设有所述工作台，所述机身下方设有六个底轮，六个底轮方向可调，所述驱动模块通过传动机构驱动所述底轮运动；所述工作方法包括：工作就位方法、喷射喷洒方法、调节反馈方法。

Description

一种机器人***的工作方法

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种机器人***的工作方法。

背景技术

蛇形臂机器人因可以实现多自由度弯曲运动，且可在受限制的环境下能够灵活运动，广泛应用于维修检测，医疗等领域。蛇形臂机器人的驱动方式主要包括丝驱动、气动肌肉驱动以及形状记忆合金驱动，由于丝驱动方式可使得蛇形臂机器人占用空间小、低运动惯量等显著优点，被广泛应用于蛇形臂机器人设计中。

近年来，国内外研究学者相继提出许多构型迥异的丝驱动蛇形臂机器人，其一般由驱动装置和若干个相同的转动关节组成。现有的转动关节按自由度数量分为单自由度转动关节(刚性铰链关节、柔性板以及柱面滚动关节)和两自由度转动关节(球铰链关节或万向节、柔性中心杆和球面滚动关节)。

现有技术丝驱动蛇形臂机器人的不足如下：

1、现有技术的丝驱动蛇形臂机器人，由于结构复杂，没有足够空间设置中空通道，实现流体运输。

2、现有技术的丝驱动蛇形臂机器人，关节转动中心通常处于关节的对称位置，这会使得丝驱动蛇形臂机器人在弯曲运动、或当驱动位置不变，且有外部横向力作用时丝通常会发生松弛现象。

3、现有技术的长距离喷射结构，或者喷射方向单一，或者驱动结构复杂，喷射头附近并没有足够的空间与支撑以供设置复杂的喷头方向调整装置。

4、现有技术的喷射结构，只能实现一个自由度的喷射，比如平行喷射头的方向喷射，或者旋转喷洒，而不能实现两个自由度方向的喷射。

5、现有技术的旋转盘之间的结合，只能实现两者相对运动，无法实现两者结合运动。

6、现有技术中对于与机器臂配合的喷射结构而言，由于空间受限，难以设置额外的驱动结构实现更复杂的功能。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提出同时解决上述多种问题的方案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机器人***的工作方法，所述机器人***包括：工作台、底轮、机身、驱动模块、控制模块、液压模块、通信模块、蛇形臂模块；其中所述机身上方设有所述工作台，所述机身下方设有六个底轮，六个底轮方向可调，所述驱动模块通过传动机构驱动所述底轮运动；所述工作方法包括：工作就位方法、喷射喷洒方法、调节反馈方法；

所述蛇形臂模块包括：第一减速电机、第二减速电机、第三减速电机、第四减速电机、驱动块外壳、间隔盘、空间连杆、弹簧装置、第一牵引丝、第二牵引丝、第三牵引丝、第四牵引丝、阀、旋转电机、主动轮、传动带、从动环、内牵引丝、摆杆、转动盘、固定盘、软管；其中，所述固定盘内设有入流通道、空腔，所述转动盘内设有喷射通道、喷洒通道、喷洒口，所述喷洒通道与喷洒口连通，所述转动盘上设有喷头，所述转动盘下方设有连接柱，连接柱下方设有连接盘，所述转动盘下方设有圆柱，所述空腔下壁设有限位半环，所述圆柱与连接盘位于所述空腔内，所述圆柱的中心线与所述转动盘的中心线不重合；所述空间连杆包括主体与主体上下方的挂耳，所述间隔盘上设置有线套；

所述控制模块控制第一至第四减速电机、所述旋转电机的运动，所述通信模块接收外界指令，并反馈给所述控制模块以执行指令；所述液压模块提供液压动力至所述软管，所述工作台上方设有所述驱动块外壳；

所述工作就位方法包括：远程发出控制指令，所述通信模块接收到控制指令后，反馈至所述控制模块，所述控制模块控制所述驱动模块驱动所述底轮转动移动至指定位置，所述控制模块控制第一至第四减速电机工作，使得所述蛇形臂模块变形、移动至指定位置；

所述驱动块外壳内设置有第一至第四减速电机，第一至第四减速电机均连接有丝盘，四个丝盘对应连接第一至第四牵引丝，所述驱动块外壳上方连接有多个间隔盘，每两个间隔盘之间设置有两个所述空间连杆，两个空间连杆分为第一空间连杆与第二空间连杆，每个挂耳上设有圆孔，最上方的间隔盘下方设有挂环，最下方的间隔盘上方设有挂环，其余间隔盘上下方均设置有挂环，所述第一空间连杆与第二空间连杆上方的挂耳的圆孔中心线对齐，所述第一空间连杆与第二空间连杆下方的挂耳的圆孔中心线对齐，所述挂环与所述圆孔通过枢轴连接；第一至第四牵引丝穿过所述线套，第一至第四牵引丝的上端均连接在最上方间隔盘的线套内；在所述间隔盘上，所述线套的高度与所述挂环圆孔中心线距所述间隔盘边缘的高度保持一致；

所述驱动块外壳内还设置有所述阀，所述阀外壳上端环绕有所述从动环，所述从动环与所述主动轮之间通过所述传动带传动，所述主动轮由所述旋转电机驱动，所述从动环上设有线盘，所述线盘上缠绕有所述内牵引丝，每个间隔盘中都设有中心孔，所述中心孔中穿设有所述软管，所述软管沿着所述间隔盘叠加的方向延伸，所述软管上端设有所述固定盘，所述固定盘转动连接在最上方的间隔盘的上表面，所述转动盘设置在所述固定盘的上方；

所述转动盘外缘设有所述摆杆，所述内牵引丝连接在所述摆杆上，所述喷射通道、所述喷洒通道的中心与所述转动盘的中心距离相同，所述转动盘相对固定盘旋转时，入流通道与喷射通道、喷洒通道依次连通，所述圆柱与所述空腔的下表面抵接，所述圆柱可滑动抵接或脱离所述限位半环；所述喷射通道贯穿所述转动盘，所述喷洒通道未贯穿所述转动盘；

所述喷射喷洒方法包括：所述控制模块控制所述旋转电机工作，通过主动轮、传动带、从动环的传动，带动所述线盘转动，从而带动所述内牵引丝转动，继而带动所述摆杆转动，所述摆杆带动所述转动盘转动；当所述入流通道与喷射通道连通时，达到喷射位置；当所述入流通道与喷洒通道连通时所述圆柱抵接所述限位半环，沿当前转动方向继续转动所述转动盘，所述转动盘与所述固定盘一起转动，从而实现旋转喷洒；

所述调节反馈方法包括：最上方的间隔盘的上表面设有摄像头，实时反馈信息给控制模块，并通过所述通信模块实时反馈给远程控制端。

进一步的，所述软管上端通过接头连接所述固定盘。

进一步的，所述内牵引丝通过卷簧与所述线盘连接。

进一步的，所述主体横截面为弧面。

进一步的，所述挂耳外表面包括圆弧面。

进一步的，所述弹簧装置设置在每两个间隔盘之间。

进一步的，每两个间隔盘之间的弹簧装置数量为二。

进一步的，第一至第四减速电机沿圆周均匀分布。

进一步的，所述驱动块外壳外形为立方体。

进一步的，每个空间连杆上方圆孔的轴线垂直于下方圆孔的轴线所在的竖直面。

本发明的有益效果是：每个转动关节可实现两自由度转动且转动中心不再处于关节的对称位置，在转动过程中两转动副轴线始终保持异面垂直。该蛇形臂机器人在弯曲运动、或受到外部横向力作用时，可保证牵引丝不会出现松弛。此外，本发明可作为一个模块进行叠加，使其具有更多的自由度数量，更有利于在复杂的受限环境下灵活运动，且本发明具有中空通道结构，以便于运输检测、喷涂等工具。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1本发明直线构型结构示意图

图2本发明任意方向弯曲构型结构示意图

图3本发明中的单个转动关节结构轴侧视图

图4本发明中的连杆结构轴侧视图

图5本发明整体机器人***立体图

图6本发明喷射喷洒结构示意图

图7本发明转动盘结构示意图

图8本发明固定盘结构示意图

图中，附图标记如下：

101-第一减速电机，102-第二减速电机，103-第三减速电机，104-第四减速电机，1-驱动块外壳，2-间隔盘，3-空间连杆，4-弹簧装置，5-第一牵引丝，6-第二牵引丝，7-第三牵引丝，8-第四牵引丝，9-阀，10-旋转电机，11-主动轮，12-传动带，13-从动环，14-内牵引丝，15-摆杆，16-转动盘，17-固定盘，18-入流通道，19-喷射通道，20-喷洒通道，21-喷洒口，22-喷头，23-连接柱，24-连接盘，25-圆柱，26-空腔，27-限位半环，28-挂环，29-线套，30-挂耳，31-主体，32-软管，33-工作台，34-底轮，35-机身

具体实施方式

本发明的发明点如下：

1、针对背景技术的第1点，通过两个空间连杆3的形状走向，预留出中空通道，实现流体输送。

2、针对背景技术的第2点，通过两个空间连杆3的挂耳30的位置，可以更灵活的实现间隔盘2之间的位置角度变换，实现更灵活的变形。

3、针对背景技术的第3点，通过内牵引丝14牵动摆杆15进行旋转，实现多方向的喷射。

4、针对背景技术的第4点，通过两个转盘之间的相对运动，切换平行喷射头的方向喷射或者旋转喷洒两种工作模式。

5、针对背景技术的第5点，通过限位半环27与圆柱25的结合与分离，实现相对转动与一体转动的工作模式切换。

6、针对背景技术的第6点，设计了主动轮11、从动环13配合牵引丝的驱动结构，以一个电机实现多功能、更灵活的运动。

注：上述设计不分先后，每一条都使得本发明相对现有技术具有区别和显著的进步。

具体方案如下：

如图所示：一种机器人***的工作方法，所述机器人***包括：工作台33、底轮34、机身35、驱动模块、控制模块、液压模块、通信模块、蛇形臂模块；其中所述机身35上方设有所述工作台33，所述机身35下方设有六个底轮34，六个底轮34方向可调，所述驱动模块通过传动机构驱动所述底轮34运动；所述工作方法包括：工作就位方法、喷射喷洒方法、调节反馈方法；

所述蛇形臂模块包括：第一减速电机101、第二减速电机102、第三减速电机103、第四减速电机104、驱动块外壳1、间隔盘2、空间连杆3、弹簧装置4、第一牵引丝5、第二牵引丝6、第三牵引丝7、第四牵引丝8、阀9、旋转电机10、主动轮11、传动带12、从动环13、内牵引丝14、摆杆15、转动盘16、固定盘17、软管32；其中，所述固定盘17内设有入流通道18、空腔26，所述转动盘16内设有喷射通道19、喷洒通道20、喷洒口21，所述喷洒通道20与喷洒口21连通，所述转动盘16上设有喷头22，所述转动盘16下方设有连接柱23，连接柱23下方设有连接盘24，所述转动盘16下方设有圆柱25，所述空腔26下壁设有限位半环27，所述圆柱25与连接盘24位于所述空腔26内，所述圆柱25的中心线与所述转动盘16的中心线不重合；所述空间连杆3包括主体31与主体上下方的挂耳30，所述间隔盘2上设置有线套29。

如图所示：所述控制模块控制第一至第四减速电机、所述旋转电机10的运动，所述通信模块接收外界指令，并反馈给所述控制模块以执行指令；所述液压模块提供液压动力至所述软管32，所述工作台33上方设有所述驱动块外壳1；

所述工作就位方法包括：远程发出控制指令，所述通信模块接收到控制指令后，反馈至所述控制模块，所述控制模块控制所述驱动模块驱动所述底轮34转动移动至指定位置，所述控制模块控制第一至第四减速电机工作，使得所述蛇形臂模块变形、移动至指定位置；

所述驱动块外壳1内设置有第一至第四减速电机，第一至第四减速电机均连接有丝盘，四个丝盘对应连接第一至第四牵引丝，所述驱动块外壳1上方连接有多个间隔盘2，每两个间隔盘2之间设置有两个所述空间连杆3，两个空间连杆3分为第一空间连杆与第二空间连杆，每个挂耳30上设有圆孔，最上方的间隔盘2下方设有挂环28，最下方的间隔盘2上方设有挂环28，其余间隔盘2上下方均设置有挂环28，所述第一空间连杆与第二空间连杆上方的挂耳30的圆孔中心线对齐，所述第一空间连杆与第二空间连杆下方的挂耳30的圆孔中心线对齐，所述挂环28与所述圆孔通过枢轴连接；第一至第四牵引丝穿过所述线套29，第一至第四牵引丝的上端均连接在最上方间隔盘2的线套29内；在所述间隔盘2上，所述线套29的高度与所述挂环28圆孔中心线距所述间隔盘2边缘的高度保持一致。

如图所示：所述驱动块外壳1内还设置有所述阀9，所述阀9外壳上端环绕有所述从动环13，所述从动环13与所述主动轮11之间通过所述传动带12传动，所述主动轮11由所述旋转电机10驱动，所述从动环13上设有线盘，所述线盘上缠绕有所述内牵引丝14，每个间隔盘2中都设有中心孔，所述中心孔中穿设有所述软管32，所述软管32沿着所述间隔盘2叠加的方向延伸，所述软管32上端设有所述固定盘17，所述固定盘17转动连接在最上方的间隔盘2的上表面，所述转动盘16设置在所述固定盘17的上方；

所述转动盘16外缘设有所述摆杆15，所述内牵引丝14连接在所述摆杆15上，所述喷射通道19、所述喷洒通道20的中心与所述转动盘16的中心距离相同，所述转动盘16相对固定盘17旋转时，入流通道18与喷射通道19、喷洒通道20依次连通，所述圆柱25与所述空腔26的下表面抵接，所述圆柱25可滑动抵接或脱离所述限位半环27；所述喷射通道19贯穿所述转动盘16，所述喷洒通道20未贯穿所述转动盘16。

所述喷射喷洒方法包括：所述控制模块控制所述旋转电机10工作，通过主动轮11、传动带12、从动环13的传动，带动所述线盘转动，从而带动所述内牵引丝14转动，继而带动所述摆杆15转动，所述摆杆15带动所述转动盘16转动；当所述入流通道18与喷射通道19连通时，达到喷射位置；当所述入流通道18与喷洒通道20连通时所述圆柱25抵接所述限位半环27，沿当前转动方向继续转动所述转动盘16，所述转动盘16与所述固定盘17一起转动，从而实现旋转喷洒；

所述调节反馈方法包括：最上方的间隔盘2的上表面设有摄像头，实时反馈信息给控制模块，并通过所述通信模块实时反馈给远程控制端。

如图所示：所述软管32上端通过接头连接所述固定盘17。所述内牵引丝14通过卷簧与所述线盘连接。所述主体31横截面为弧面。所述挂耳30外表面包括圆弧面。所述弹簧装置4设置在每两个间隔盘2之间。每两个间隔盘2之间的弹簧装置4数量为二。第一至第四减速电机沿圆周均匀分布。所述驱动块外壳1外形为立方体。每个空间连杆3上方圆孔的轴线垂直于下方圆孔的轴线所在的竖直面。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种机器人***的工作方法，其特征在于，所述机器人***包括：所述工作台(33)、所述底轮(34)、机身(35)、驱动模块、控制模块、液压模块、通信模块、蛇形臂模块；其中所述机身(35)上方设有所述工作台(33)，所述机身(35)下方设有六个底轮(34)，六个底轮(34)方向可调，所述驱动模块通过传动机构驱动所述底轮(34)运动；所述工作方法包括：工作就位方法、喷射喷洒方法、调节反馈方法；

所述蛇形臂模块包括：第一减速电机(101)、第二减速电机(102)、第三减速电机(103)、第四减速电机(104)、驱动块外壳(1)、间隔盘(2)、空间连杆(3)、弹簧装置(4)、第一牵引丝(5)、第二牵引丝(6)、第三牵引丝(7)、第四牵引丝(8)、阀(9)、旋转电机(10)、主动轮(11)、传动带(12)、从动环(13)、内牵引丝(14)、摆杆(15)、转动盘(16)、固定盘(17)、软管(32)；其中，所述固定盘(17)内设有入流通道(18)、空腔(26)，所述转动盘(16)内设有喷射通道(19)、喷洒通道(20)、喷洒口(21)，所述喷洒通道(20)与喷洒口(21)连通，所述转动盘(16)上设有喷头(22)，所述转动盘(16)下方设有连接柱(23)，连接柱(23)下方设有连接盘(24)，所述转动盘(16)下方设有圆柱(25)，所述空腔(26)下壁设有限位半环(27)，所述圆柱(25)与连接盘(24)位于所述空腔(26)内，所述圆柱(25)的中心线与所述转动盘(16)的中心线不重合；所述空间连杆(3)包括主体(31)与主体上下方的挂耳(30)，所述间隔盘(2)上设置有线套(29)；

所述控制模块控制第一至第四减速电机、所述旋转电机(10)的运动，所述通信模块接收外界指令，并反馈给所述控制模块以执行指令；所述液压模块提供液压动力至所述软管(32)，所述工作台(33)上方设有所述驱动块外壳(1)；

所述工作就位方法包括：远程发出控制指令，所述通信模块接收到控制指令后，反馈至所述控制模块，所述控制模块控制所述驱动模块驱动所述底轮(34)转动移动至指定位置，所述控制模块控制第一至第四减速电机工作，使得所述蛇形臂模块变形、移动至指定位置；

所述驱动块外壳(1)内设置有第一至第四减速电机，第一至第四减速电机均连接有丝盘，四个丝盘对应连接第一至第四牵引丝，所述驱动块外壳(1)上方连接有多个间隔盘(2)，每两个间隔盘(2)之间设置有两个所述空间连杆(3)，两个空间连杆(3)分为第一空间连杆与第二空间连杆，每个挂耳(30)上设有圆孔，最上方的间隔盘(2)下方设有挂环(28)，最下方的间隔盘(2)上方设有挂环(28)，其余间隔盘(2)上下方均设置有挂环(28)，所述第一空间连杆与第二空间连杆上方的挂耳(30)的圆孔中心线对齐，所述第一空间连杆与第二空间连杆下方的挂耳(30)的圆孔中心线对齐，所述挂环(28)与所述圆孔通过枢轴连接；第一至第四牵引丝穿过所述线套(29)，第一至第四牵引丝的上端均连接在最上方间隔盘的线套(29)内；

所述驱动块外壳(1)内还设置有所述阀(9)，所述阀(9)的外壳上端环绕有所述从动环(13)，所述从动环(13)与所述主动轮(11)之间通过所述传动带(12)传动，所述主动轮(11)由所述旋转电机(10)驱动，所述从动环(13)上设有线盘，所述线盘上缠绕有所述内牵引丝(14)，每个间隔盘(2)中都设有中心孔，所述中心孔中穿设有所述软管(32)，所述软管(32)沿着所述间隔盘(2)叠加的方向延伸，所述软管(32)上端设有所述固定盘(17)，所述固定盘(17)转动连接在最上方的间隔盘(2)的上表面，所述转动盘(16)设置在所述固定盘(17)的上方；

所述转动盘(16)外缘设有所述摆杆(15)，所述内牵引丝(14)连接在所述摆杆(15)上，所述喷射通道(19)、所述喷洒通道(20)的中心与所述转动盘(16)的中心距离相同，所述转动盘(16)相对固定盘(17)旋转时，入流通道(18)与喷射通道(19)、喷洒通道(20)依次连通，所述圆柱(25)与所述空腔(26)的下表面抵接，所述圆柱(25)可滑动抵接或脱离所述限位半环(27)；所述喷射通道(19)贯穿所述转动盘(16)，所述喷洒通道(20)未贯穿所述转动盘(16)；

所述喷射喷洒方法包括：所述控制模块控制所述旋转电机(10)工作，通过主动轮(11)、传动带(12)、从动环(13)的传动，带动所述线盘转动，从而带动所述内牵引丝(14)转动，继而带动所述摆杆(15)转动，所述摆杆(15)带动所述转动盘(16)转动；当所述入流通道(18)与喷射通道(19)连通时，达到喷射位置；当所述入流通道(18)与喷洒通道(20)连通时所述圆柱(25)抵接所述限位半环(27)，沿当前转动方向继续转动所述转动盘(16)，所述转动盘(16)与所述固定盘(17)一起转动，从而实现旋转喷洒；

所述调节反馈方法包括：最上方的间隔盘(2)的上表面设有摄像头，实时反馈信息给控制模块，并通过所述通信模块实时反馈给远程控制端。

2.根据权利要求1所述的一种机器人***的工作方法，其特征在于：所述软管(32)上端通过接头连接所述固定盘(17)。

3.根据权利要求1所述的一种机器人***的工作方法，其特征在于：所述内牵引丝(14)通过卷簧与所述线盘连接。

4.根据权利要求1所述的一种机器人***的工作方法，其特征在于：所述主体(31)横截面为弧面。

5.根据权利要求1所述的一种机器人***的工作方法，其特征在于：所述挂耳(30)外表面包括圆弧面。

6.根据权利要求1所述的一种机器人***的工作方法，其特征在于：所述弹簧装置(4)设置在每两个间隔盘(2)之间。

7.根据权利要求6所述的一种机器人***的工作方法，其特征在于：每两个间隔盘(2)之间的弹簧装置(4)数量为二。

8.根据权利要求1所述的一种机器人***的工作方法，其特征在于：第一至第四减速电机沿圆周均匀分布。

9.根据权利要求1所述的一种机器人***的工作方法，其特征在于：所述驱动块外壳(1)外形为立方体。

10.根据权利要求1所述的一种机器人***的工作方法，其特征在于：每个空间连杆(3)上方圆孔的轴线垂直于下方圆孔的轴线所在的竖直面。

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