CN219235303U - 一种线驱柔性尾部结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种线驱柔性尾部结构，包括周向旋转组件、弯曲组件、尾部底座和柔性尾部；周向旋转组件包括周向旋转电机、周向主动旋转齿轮和周向从动旋转齿轮，弯曲组件安装在所述尾部底座上，所述弯曲组件包括弯曲电机、拉线和拉线轴，所述拉线轴套设在所述弯曲电机的转轴上，以使得所述弯曲电机能够带动所述拉线轴转动，所述拉线的一端缠绕在所述拉线轴上，所述拉线的另一端缠绕在所述柔性尾部上，以使得所述拉线能够带动所述柔性尾部弯曲。本方案既可以实现周向旋转用可以实现竖向弯曲效果，从而具有更高灵活性和可控性，满足更加复杂环境下使用需求。

Description

一种线驱柔性尾部结构

技术领域

本实用新型涉及仿生机器技术领域，具体涉及一种线驱柔性尾部结构。

背景技术

仿生机械技术涵盖了多学科领域，其应用广泛且需求日益增加。人们在执行有很多危险任务的场合，往往无法安全到达和顺利完成，例如野外探测、军事侦查、星球探索、具有生化污染的实验场地等。仿生机械利用自身灵活性强、适应性高的特点，能够较好地运动到人类无法安全到达的危险环境，进行探测等相关工作任务。

目前，大部分仿生机械只适合在运动空间较大，障碍较少的环境下工作。在仿生机械中，一个重要的分支就是仿生机械蝎，它依靠自身多步态，高冗余的特点，可适应复杂环境，并执行复杂任务，但随着仿生机械蝎的任务不断趋于复杂化，对其功能性也提出了更高的要求。

在设计仿生机械蝎之前，工程师利用大量时间来观察蝎子的运动。之所以选择蝎子作为模仿的对象，一方面是因为蝎子能在较复杂的地形上轻易而顺利的行走，另一方面是因为蝎子的生理结构要比哺乳动物更加灵活巧妙。蝎子的后腹部细长，又称末体或尾部，由5个环节组成，具有较强灵活性，但受自身尾部结构的影响，只能竖直方向上向前进行收缩，且很难在小范围内到达指定位置，可控性不高。因此我们需要设计一种灵活性和可控性更高的尾部结构，以更好的满足仿生机械蝎在复杂环境下的使用需求。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是：如何提供一种既可以实现周向旋转用可以实现竖向弯曲效果，从而具有更高灵活性和可控性，满足更加复杂环境下使用需求的线驱柔性尾部结构。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种线驱柔性尾部结构，所述线驱柔性尾部结构包括周向旋转组件、弯曲组件、尾部底座和柔性尾部；

所述周向旋转组件包括周向旋转电机、周向主动旋转齿轮和周向从动旋转齿轮，所述周向旋转主动齿轮与所述周向旋转电机的转轴连接，以使得所述周向旋转电机能够带动所述周向主动旋转齿轮转动；所述周向主动旋转齿轮和所述周向从动旋转齿轮啮合，以使得所述周向主动旋转齿轮能够带动所述周向从动旋转齿轮转动，且所述周向从动旋转齿轮设于所述尾部底座上，所述柔性尾部安装在所述尾部底座上，以使得所述周向从动旋转齿轮能够带动所述尾部底座转动，所述尾部底座带动所述柔性尾部转动；

所述弯曲组件安装在所述尾部底座上，所述弯曲组件包括弯曲电机、拉线和拉线轴，所述拉线轴套设在所述弯曲电机的转轴上，以使得所述弯曲电机能够带动所述拉线轴转动，所述拉线的一端缠绕在所述拉线轴上，所述拉线的另一端缠绕在所述柔性尾部上，以使得所述拉线能够带动所述柔性尾部弯曲。

本实用新型的工作原理是：本方案的线驱柔性尾部结构在使用时，通过周向旋转组件将线驱柔性尾部安装在机械蝎上，当需要实现柔性尾部的周向旋转时，周向旋转电机转动带动周向主动旋转齿轮转动，周向主动旋转齿轮转动再带动周向从动旋转齿轮转动，周向从动旋转齿轮转动带动尾部底座周向旋转，尾部底座周向旋转再带动柔性尾部周向旋转，由此实现柔性尾部的周向旋转效果。当需要实现柔性尾部的竖向弯曲时，弯曲电机转动带动拉线轴转动，拉线轴转动使得拉线缠绕在拉线轴上，拉线长度变短，拉线与柔性尾部连接的一端对柔性尾部施加作用力，使得柔性尾部发生竖向弯曲；而当需要柔性尾部复位时，弯曲电机反向带动拉线轴转动，拉线从拉线轴上脱落，拉线对柔性尾部的作用力消除，柔性尾部复位。因此本方案可以实现对柔性尾部的周向控制和竖向弯曲控制，从而极大的提高柔性尾部的可控性和灵活性，更好的满足各种复杂环境下的使用需求。

优选的，所述柔性尾部包括沿竖向设置的多个柔性骨节，所述柔性骨节包括连接部和尾巴部，所述尾巴部与相邻所述柔性骨节的所述连接部进行连接，且相邻两个所述尾巴部之间设有弹簧，且所述拉线远离其连接所述拉线轴的一端与所述柔性尾部的上端连接。

这样，柔性尾部采用多个柔性骨节连接的结构形式，可以实现对柔性尾部弯曲时更加精确的控制效果，而相邻两个尾巴部之间的柔性弹簧可以实现柔性尾部的自动复位效果。

优选的，在每个所述尾巴部的对应位置均开设有过线孔，所述拉线远离其连接所述拉线轴的一端从下到上依次穿过各个所述尾巴部的所述过线孔。

这样，过线孔可以对拉线的对应位置进行限位。同时使得拉线可以对各个位置的柔性骨节的尾巴部均施加作用力，提高对整个柔性尾部的控制效果。

优选的，所述尾巴部整体呈从尾巴根部的半径到尾巴尖部的半径逐渐减小的结构形式。

这样，尾巴部的上述结构形式可以实现对其更加精确的控制效果。

优选的，在所述柔性尾部的顶部还设有摄像组件，所述摄像组件包括摄像安装座和摄像头，所述摄像安装座安装在所述柔性尾部的顶部，且所述摄像头安装在所述摄像安装座上。

这样，通过设置摄像组件，当柔性尾部在周向360°旋转和竖向弯曲时，摄像头将跟随柔性尾部运动，从而利用摄像头可以在柔性尾部周向旋转或竖向弯曲过程中对整个环境进行全方位的侦察。

优选的，在所述尾部底座内还安装有拉线转换器，所述拉线用于与所述拉线轴连接的一端跨过所述拉线转换器后再与所述拉线轴连接。

这样，拉线转换器可以将拉线由竖直方向转为水平方向，其外形为圆柱形，可以降低拉线使用过程中的磨损，延长拉线的使用寿命。

优选的，相邻两个所述尾巴部之间均设有两个弹簧，且两个所述弹簧分别位于所述拉线的两端。

这样，在柔性尾部竖向弯曲时将会对两个弹簧都施加作用力，这样就使得柔性尾部在复位时能够获得更大的弹性力进行复位。

优选的，所述柔性尾部包括沿竖向设置的12个柔性骨节。

优选的，所述周向旋转电机和所述弯曲电机均采用直线减速电机。

优选的，所述柔性尾部采用硬度为85A的热塑性聚氨酯弹性体材料制成。

这样，通过实验发现，采用硬度为85A的热塑性聚氨酯弹性体材料制成的柔性尾部的弯曲角度大，且在测试的拉力范围内没有塑性形变，由此能保证柔性尾部的弯曲效果以及良好的复位效果。

附图说明

图1为本实用新型线驱柔性尾部结构的结构示意图；

图2为本实用新型线驱柔性尾部结构的正视图；

图3为本实用新型线驱柔性尾部结构的局部剖视图；

图4为本实用新型线驱柔性尾部结构的周向旋转和竖向弯曲示意图。

附图标记说明：摄像头1、摄像安装座2、柔性尾部3、尾部底座4、主动旋转齿轮5、柔性骨节6、连接部61、尾巴部62、柔性弹簧7、拉线8、周向旋转电机9、弯曲电机10、从动旋转齿轮11、拉线转换器12、拉线轴13。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如附图1到附图4所示，一种线驱柔性尾部结构，线驱柔性尾部结构包括周向旋转组件、弯曲组件、尾部底座4和柔性尾部3；

周向旋转组件包括周向旋转电机9、周向主动旋转齿轮5和周向从动旋转齿轮11，周向旋转主动齿轮与周向旋转电机9的转轴连接，以使得周向旋转电机9能够带动周向主动旋转齿轮5转动；周向主动旋转齿轮5和周向从动旋转齿轮11啮合，以使得周向主动旋转齿轮5能够带动周向从动旋转齿轮11转动，且周向从动旋转齿轮11设于尾部底座4上，柔性尾部3安装在尾部底座4上，以使得周向从动旋转齿轮11能够带动尾部底座4转动，尾部底座4带动柔性尾部3转动；

弯曲组件安装在尾部底座4上，弯曲组件包括弯曲电机10、拉线8和拉线轴13，拉线轴13套设在弯曲电机10的转轴上，以使得弯曲电机10能够带动拉线轴13转动，拉线8的一端缠绕在拉线轴13上，拉线8的另一端缠绕在柔性尾部3上，以使得拉线8能够带动柔性尾部3弯曲。

本实用新型的工作原理是：本方案的线驱柔性尾部结构在使用时，当需要实现柔性尾部3的周向旋转时，周向旋转电机9转动带动周向主动旋转齿轮5转动，周向主动旋转齿轮5转动再带动周向从动旋转齿轮11转动，周向从动旋转齿轮11转动带动尾部底座4周向旋转，尾部底座4周向旋转再带动柔性尾部3周向旋转，由此实现柔性尾部3的周向旋转效果。当需要实现柔性尾部3的竖向弯曲时，弯曲电机10转动带动拉线轴13转动，拉线轴13转动使得拉线8缠绕在拉线轴13上，拉线8长度变短，拉线8与柔性尾部3连接的一端对柔性尾部3施加作用力，使得柔性尾部3发生竖向弯曲；而当需要柔性尾部3复位时，弯曲电机10反向带动拉线轴13转动，拉线8从拉线轴13上脱落，拉线8对柔性尾部3的作用力消除，柔性尾部3复位。因此本方案可以实现对柔性尾部3的周向控制和竖向弯曲控制（如附图4所示），从而极大的提高柔性尾部3的可控性和灵活性，更好的满足各种复杂环境下的使用需求。

在本实施例中，柔性尾部3包括沿竖向设置的多个柔性骨节6，柔性骨节6包括连接部61和尾巴部62，尾巴部62与相邻柔性骨节6的连接部61进行连接，且相邻两个尾巴部62之间设有弹簧，且拉线8远离其连接拉线轴13的一端与柔性尾部3的上端连接。

这样，柔性尾部3采用多个柔性骨节6连接的结构形式，可以实现对柔性尾部3弯曲时更加精确的控制效果，而相邻两个尾巴部62之间的柔性弹簧7可以实现柔性尾部3的自动复位效果。

在本实施例中，在每个尾巴部62的对应位置均开设有过线孔，拉线8远离其连接拉线轴13的一端从下到上依次穿过各个尾巴部62的过线孔。

这样，过线孔可以对拉线8的对应位置进行限位。同时使得拉线8可以对各个位置的柔性骨节6的尾巴部62均施加作用力，提高对整个柔性尾部3的控制效果。

在本实施例中，尾巴部62整体呈从尾巴根部的半径到尾巴尖部的半径逐渐减小的结构形式。

这样，尾巴部62的上述结构形式可以实现对其更加精确的控制效果。

在本实施例中，在柔性尾部3的顶部还设有摄像组件，摄像组件包括摄像安装座2和摄像头1，摄像安装座2安装在柔性尾部3的顶部，且摄像头1安装在摄像安装座2上。

这样，通过设置摄像组件，当柔性尾部3在周向360°旋转和竖向弯曲时，摄像头1将跟随柔性尾部3运动，从而利用摄像头1可以在柔性尾部3周向旋转或竖向弯曲过程中对整个环境进行全方位的侦察。

在本实施例中，在尾部底座4内还安装有拉线转换器12，拉线8用于与拉线轴13连接的一端跨过拉线转换器12后再与拉线轴13连接。

这样，拉线转换器12可以将拉线8由竖直方向转为水平方向，其外形为圆柱形，可以降低拉线8使用过程中的磨损，延长拉线8的使用寿命。

在本实施例中，相邻两个尾巴部62之间均设有两个弹簧，且两个弹簧分别位于拉线8的两端。

这样，在柔性尾部3竖向弯曲时将会对两个弹簧都施加作用力，这样就使得柔性尾部3在复位时能够获得更大的弹性力进行复位。

在本实施例中，柔性尾部3包括沿竖向设置的12个柔性骨节6。

在本实施例中，周向旋转电机9和弯曲电机10均采用直线减速电机。

在本实施例中，柔性尾部3采用硬度为85A的热塑性聚氨酯弹性体材料制成。

这样，通过实验发现，采用硬度为85A的热塑性聚氨酯弹性体材料制成的柔性尾部3的弯曲角度大，且在测试的拉力范围内没有塑性形变，由此能保证柔性尾部3的弯曲效果以及良好的复位效果。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种线驱柔性尾部结构，其特征在于，所述线驱柔性尾部结构包括周向旋转组件、弯曲组件、尾部底座和柔性尾部；

所述周向旋转组件包括周向旋转电机、周向主动旋转齿轮和周向从动旋转齿轮，所述周向旋转主动齿轮与所述周向旋转电机的转轴连接，以使得所述周向旋转电机能够带动所述周向主动旋转齿轮转动；所述周向主动旋转齿轮和所述周向从动旋转齿轮啮合，以使得所述周向主动旋转齿轮能够带动所述周向从动旋转齿轮转动，且所述周向从动旋转齿轮设于所述尾部底座上，所述柔性尾部安装在所述尾部底座上，以使得所述周向从动旋转齿轮能够带动所述尾部底座转动，所述尾部底座带动所述柔性尾部转动；

所述弯曲组件安装在所述尾部底座上，所述弯曲组件包括弯曲电机、拉线和拉线轴，所述拉线轴套设在所述弯曲电机的转轴上，以使得所述弯曲电机能够带动所述拉线轴转动，所述拉线的一端缠绕在所述拉线轴上，所述拉线的另一端缠绕在所述柔性尾部上，以使得所述拉线能够带动所述柔性尾部弯曲；

所述柔性尾部包括沿竖向设置的多个柔性骨节，所述柔性骨节包括连接部和尾巴部，所述尾巴部与相邻所述柔性骨节的所述连接部进行连接，且相邻两个所述尾巴部之间设有弹簧，且所述拉线远离其连接所述拉线轴的一端与所述柔性尾部的上端连接；

在每个所述尾巴部的对应位置均开设有过线孔，所述拉线远离其连接所述拉线轴的一端从下到上依次穿过各个所述尾巴部的所述过线孔。

2.根据权利要求1所述的线驱柔性尾部结构，其特征在于，所述尾巴部整体呈从尾巴根部的半径到尾巴尖部的半径逐渐减小的结构形式。

3.根据权利要求1所述的线驱柔性尾部结构，其特征在于，在所述柔性尾部的顶部还设有摄像组件，所述摄像组件包括摄像安装座和摄像头，所述摄像安装座安装在所述柔性尾部的顶部，且所述摄像头安装在所述摄像安装座上。

4.根据权利要求1所述的线驱柔性尾部结构，其特征在于，在所述尾部底座内还安装有拉线转换器，所述拉线用于与所述拉线轴连接的一端跨过所述拉线转换器后再与所述拉线轴连接。

5.根据权利要求1所述的线驱柔性尾部结构，其特征在于，相邻两个所述尾巴部之间均设有两个弹簧，且两个所述弹簧分别位于所述拉线的两端。

6.根据权利要求1所述的线驱柔性尾部结构，其特征在于，所述柔性尾部包括沿竖向设置的12个柔性骨节。

7.根据权利要求1所述的线驱柔性尾部结构，其特征在于，所述周向旋转电机和所述弯曲电机均采用直线减速电机。

8.根据权利要求1所述的线驱柔性尾部结构，其特征在于，所述柔性尾部采用硬度为85A的热塑性聚氨酯弹性体材料制成。

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