一种矿用机器人全方位探测机械臂

五金工具产品及配附件制造技术1.本发明涉及矿用机器人领域，具体说是一种矿用机器人全方位探测机械臂。背景技术：2.在当代工业中，机器人指能自动执行任务的人造机器装置，用以取代或协助人类工作。理想中的高仿真机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机与人工智能、材料学和仿生学的产物，目前科学界正在向此方向研究开发，机器人根据应用场景不同也分很多种类，矿用机器人就是其中之一。3.现有的矿用机器人全方位探测机械臂主要存在以下问题：1、矿用机器人一般通过探测机械臂来对矿井内的环境进行侦测，矿井内复杂地形较多，而机器人的体积较大，对于矿井内复杂地形而言，机器人无法通过容易卡住，导致无法收集到矿井深处的环境资料；2、矿用机器人的探测机械臂与机器人本体固定连接，这使得探测机械臂探测的面积容易受到机器人位置的限制，且探测机械臂与机器人之间不易分离，组装困难；因此我们提出一种矿用机器人全方位探测机械臂。技术实现要素：4.针对现有技术中无法对矿井中复杂地形进行侦测以及机械臂与机器人的组装困难的问题，本发明提供了一种矿用机器人全方位探测机械臂。5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种矿用机器人全方位探测机械臂，包括基座、主箱、转动盘、套筒和探测机械臂主体，所述基座底部外壁固定连接有主箱，所述基座一侧设置有套筒，所述套筒顶部设置有转动盘，所述转动盘顶部外壁固定安装有探测机械臂主体；6.所述套筒底部活动连接有伸缩柱，所述伸缩柱一侧固定套接有弧形块，所述弧形块前后端外壁固定连接有两组连接筒，两组所述连接筒相离一端活动套接有伸缩杆，所述伸缩杆与连接筒之间设置有压紧弹簧；7.所述基座内侧壁活动套接有转动轴，所述转动轴前后端外侧壁伸缩杆相对应位置固定套接有转动杆；8.所述套筒顶部活动连接有转动盘，所述转动盘顶部外壁固定连接有探测机械臂主体；9.所述基座顶部外壁固定连接有顶板，所述套筒一侧外壁固定连接有定位柱，所述顶板内侧壁与定位柱相对应位置开设有定位孔；10.所述主箱一侧活动连接有第一伸缩座，所述第一伸缩座一侧活动连接有第二伸缩座，所述第二伸缩座一侧活动连接有第三伸缩座；11.所述第一伸缩座、第二伸缩座及第三伸缩座前后内侧均设置有两组同步轮，每两组所述同步轮之间设置有同步带；12.所述主箱、第一伸缩座及第二伸缩座前后内壁固定安装有连接块，所述同步带贯穿连接于连接块。13.具体的，所述伸缩柱顶部外壁固定连接有车座，所述车座底部四周设有车轮，所述车轮为工字型。14.具体的，所述转动杆顶部及底部与伸缩杆相对应位置开设有凹槽，且转动杆与水平面之间的夹角为75°。15.具体的，所述第一伸缩座及第二伸缩座顶部分别设置有第一支撑板及第二支撑板，所述第一支撑板及第二支撑板前后端内侧分别活动连接有第一伸缩板及第二伸缩板，所述第一伸缩板及第二伸缩板顶部活动连接有第一轨座和第二轨座，所述第一支撑板与第一轨座及第二支撑板与第二轨座之间设有连接销。16.具体的，所述第一伸缩板及第二伸缩板的数量均为两组，两组第一伸缩板及两组第二伸缩板之间均设置复位弹簧。17.具体的，所述第一支撑板及第二支撑板顶部外壁前后侧均固定连接有支撑弧块，所述支撑弧块圆心与连接销圆心为同一点。18.具体的，所述第一轨座一侧固定连接有连板，所述第二轨座一侧内部与连板相对应位置设有伸缩弹簧，所述伸缩弹簧一端固定连接有伸缩块。19.具体的，所述第一伸缩座及第二伸缩座顶部外壁均固定安装有连接座，所述连接座内侧壁分别活动套接有转轴及连接轴，所述转轴两端外侧壁活动套接有钢绳，所述第一支撑板及第二支撑板底部内壁均活动连接有导向盘，所述连接轴后侧外壁固定套接有第一齿轮，所述转轴外侧壁与第一齿轮相对应位置固定套接有第二齿轮，所述连接轴前端外侧壁固定套接有支撑杆，所述支撑杆内侧壁活动套接有活动销，所述活动销前端外侧壁固定套接有短杆，所述主箱后侧内壁及第一伸缩座后侧内壁固定连接有齿条，所述第一伸缩座及第二伸缩座后侧活动套接有销轴，所述销轴后端外侧壁活动套接有牵引绳，所述销轴外侧壁与齿条相对应位置固定套接有转动齿轮，所述销轴一侧设有第一导向轮，所述第一伸缩座及第二伸缩座顶部内侧与第一导向轮相对应位置活动连接有第二导向轮。20.具体的，所述牵引绳穿过第一导向轮及第二导向轮与支撑杆相固定连接，所述钢绳穿过导向盘与第一伸缩板及第二伸缩板相固定连接，所述短杆与第一支撑板及第二支撑板相固定连接。21.具体的，所述连接轴与连接座、活动销及支撑杆和连接销与第一伸缩板及第二伸缩板连接处均设置有扭簧。22.本发明的有益效果：23.(1)本发明所述的一种矿用机器人全方位探测机械臂，本发明采用了可折叠收缩式的第一轨座及第二轨座，使得当机器人无法穿越复杂地形的矿井时，第一轨座及第二轨座延展组成一个整体轨座，方便探测机械臂主体通过车轮可以在轨座上进行移动，而非工作状态下时，通过牵引绳及钢绳的配合将轨座收纳，在同步带的驱动下，伸展的第一伸缩座、第二伸缩座及第三伸缩座也会进行复位，方便探测机械臂对矿井深处的环境数据进行侦测收集；24.(2)本发明所述的一种矿用机器人全方位探测机械臂，本发明中的探测机械臂通过定位柱以及顶板上的定位孔，使得机械臂非工作状态通过两者定位固定，在转动杆的转动辅助下可以将伸缩杆压下，将伸缩柱底部的车座下压，与第一轨座和第二轨座配合，方便方便机械臂的拆卸、组装以及机械臂与轨座之间的配合；25.(3)本发明所述的一种矿用机器人全方位探测机械臂，本发明通过支撑弧块的设置，探测机械臂在轨座上行驶，使得轨座与伸缩板的夹角处产生挤压力，多次使用后容易导致轨座的边角变形，使得轨座无法收回，通过支撑弧块将轨座收到的压力传递给支撑板，减小轨座的变形，增长轨座整体的使用寿命；26.(4)本发明所述的一种矿用机器人全方位探测机械臂，本发明中为防止第一轨座和第二轨座之间由于机械臂重力产生较大高度差，分别在第一轨座及第二轨座上设置有连板和伸缩块，当机械臂在第一轨座上行驶时，连板由于机械臂重力下压，伸缩板被挤入第二轨座中，当连板完全下压后伸缩板再次被伸缩弹簧弹出将连板卡住，使得第一轨座及第二轨座可以同时移动，方便机械臂在轨座上的移动。附图说明27.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。28.图1为本发明提供的一种矿用机器人全方位探测机械臂的立体结构示意图；29.图2为本发明提供的一种矿用机器人全方位探测机械臂的正视结构示意图；30.图3为本发明提供的一种矿用机器人全方位探测机械臂的仰视结构示意图；31.图4为主箱、第一伸缩座、第二伸缩座及第三伸缩座之间连接结构示意图；32.图5为图4所示的a部放大示意图；33.图6为图4的正视图；34.图7为第一轨座及第二轨座之间连接结构示意图；35.图8为图7所示的b部放大示意图；36.图9为伸缩板、导向盘及钢绳之间连接结构示意图；37.图中：1、基座；101、顶板；102、转动轴；103、转动杆；2、主箱；201、第一伸缩座；202、第二伸缩座；203、第三伸缩座；204、齿条；205、转动齿轮；206、销轴；207、第一导向轮；208、牵引绳；209、钢绳；210、第一支撑板；211、第一轨座；212、支撑弧块；213、连板；214、伸缩块；215、第二轨座；216、第二支撑板；217、支撑杆；218、连接座；219、第二齿轮；220、连接轴；221、转轴；222、第一齿轮；223、第二导向轮；224、第二伸缩板；225、活动销；226、第一伸缩板；227、连接销；228、导向盘；229、短杆；230、复位弹簧；231、伸缩弹簧；232、同步带；233、同步轮；234、连接块；3、转动盘；4、套筒；401、伸缩柱；402、车座；403、弧形块；404、伸缩杆；405、连接筒；406、车轮；407、压紧弹簧；408、定位柱；5、探测机械臂主体。具体实施方式38.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。39.如图1-图9所示，本发明的一种矿用机器人全方位探测机械臂，包括基座1、主箱2、转动盘3、套筒4和探测机械臂主体5，基座1底部外壁固定连接有主箱2，基座1一侧设置有套筒4，套筒4顶部设置有转动盘3，转动盘3顶部外壁固定安装有探测机械臂主体5；40.套筒4底部活动连接有伸缩柱401，伸缩柱401一侧固定套接有弧形块403，弧形块403前后端外壁固定连接有两组连接筒405，两组连接筒405相离一端活动套接有伸缩杆404，伸缩杆404与连接筒405之间设置有压紧弹簧407；基座1内侧壁活动套接有转动轴102，转动轴102前后端外侧壁与伸缩杆404相对应位置固定套接有转动杆103；套筒4顶部活动连接有转动盘3，转动盘3顶部外壁固定连接有探测机械臂主体5；基座1顶部外壁固定连接有顶板101，套筒4一侧外壁固定连接有定位柱408，顶板101内侧壁与定位柱408相对应位置开设有定位孔；转动杆103顶部及底部与伸缩杆404相对应位置开设有凹槽，且转动杆103与水平面之间的夹角为75°；41.将转动轴102与动力源相固定连接(图中未画出)，启动与转动轴102相固定连接的动力源装置，转动轴102带动两端的转动杆103转动，由于转动杆103与水平面之间存在一定的夹角，当转动杆103上的凹槽与伸缩杆404接触时，转动杆103对伸缩杆404产生一个斜向下的压力f，将f进行分解得到一个竖直向下的压力f1及一个水平的压力f2，由于伸缩杆404和连接筒405之间设置有压紧弹簧407，此时的水平压力f2将伸缩杆404挤入，使得转动杆103与伸缩杆404分离，而竖直压力f1可以将伸缩柱401压下；42.主箱2一侧活动连接有第一伸缩座201，第一伸缩座201一侧活动连接有第二伸缩座202，第二伸缩座202一侧活动连接有第三伸缩座203；第一伸缩座201、第二伸缩座202及第三伸缩座203前后内侧均设置有两组同步轮233，每两组同步轮233之间设置有同步带232；主箱2、第一伸缩座201及第二伸缩座202前后内壁固定安装有连接块234，同步带232贯穿连接于连接块234，第一伸缩座201及第二伸缩座202顶部分别设置有第一支撑板210及第二支撑板216，第一伸缩座201及第二伸缩座202顶部外壁均固定安装有连接座218，连接座218内侧壁分别活动套接有转轴221及连接轴220，连接轴220前端外侧壁固定套接有支撑杆217，支撑杆217内侧壁活动套接有活动销225，活动销225前端外侧壁固定套接有短杆229，连接轴220与连接座218、活动销225及支撑杆217和连接销227与第一伸缩板226及第二伸缩板224连接处均设置有扭簧；短杆229与第一支撑板210及第二支撑板216相固定连接；短杆229与第一支撑板210及第二支撑板216相固定连接；43.与此同时启动与同步轮233连接的动力源，同步轮233转动驱使同步带232传动，由于同步带232穿过连接块234，当同步带232传动时使得第一伸缩座201、第二伸缩座202及第三伸缩座203依次展开，当主箱2、第一伸缩座201、第二伸缩座202及第三伸缩座203完全展开后，在扭簧的作用下首先是连接轴220发生转动，带动与之固定套接的支撑杆217向上转动，接着活动销225也在也在扭簧的扭矩力下转动，使得短杆229随之转动，逐步使得第一支撑板210及第二支撑板216处于水平状态；44.转轴221两端外侧壁活动套接有钢绳209，第一支撑板210及第二支撑板216底部内壁均活动连接有导向盘228，连接轴220后侧外壁固定套接有第一齿轮222，转轴221外侧壁与第一齿轮222相对应位置固定套接有第二齿轮219；第一伸缩板226及第二伸缩板224的数量均为两组，两组第一伸缩板226及两组第二伸缩板224之间均设置复位弹簧230；第一支撑板210及第二支撑板216前后端内侧分别活动连接有第一伸缩板226及第二伸缩板224，第一伸缩板226及第二伸缩板224顶部活动连接有第一轨座211和第二轨座215，第一支撑板210与第一轨座211及第二支撑板216与第二轨座215之间设有连接销227；第一支撑板210及第二支撑板216顶部外壁前后侧均固定连接有支撑弧块212，支撑弧块212圆心与连接销227圆心为同一点；伸缩柱401顶部外壁固定连接有车座402，车座402底部四周设有车轮406，车轮406为工字型；，钢绳209穿过导向盘228与第一伸缩板226及第二伸缩板224相固定连接；45.由于连接轴220转动，使得与之连接的第一齿轮222转动，第一齿轮222带动与其啮合的第二齿轮219转动，第二齿轮219和转轴221相固定套接，转轴221上又活动套接有钢绳209，在第二齿轮219的驱动下转轴221上的钢绳209将开始伸展，由于两组第一伸缩板226和第二伸缩板224之间设置了复位弹簧230，在复位弹簧230的弹力作用下，第一伸缩板226和第二伸缩板224发生相离运动，由于连接销227与第一伸缩板226及第二伸缩板224连接处均设置有扭簧，故而当第一伸缩板226及第二伸缩板224完全展开后，在扭簧的作用下带动连接销227上固定套接的第一轨座211及第二轨座215将发生转动，使得第一轨座211及第二轨座215与对应的第一伸缩板226及第二伸缩板224之间垂直，即第一轨座211及第二轨座215竖直向上，而在第一轨座211及第二轨座215转动过程中，由于支撑弧块212圆心与连接销227圆心为同一点，且第一轨座211及第二轨座215的转动沿着连接销227圆心转动，故而第一轨座211及第二轨座215穿过支撑弧块212，支撑弧块212可将第一轨座211及第二轨座215上承受的压力传递给第一支撑板210及第二支撑板216，防止第一轨座211及第二轨座215与第一伸缩板226及第二伸缩板224的接触的边角处发生变形，当第一轨座211及第二轨座215完全展开后，此时车座402上的车轮406正好落在由第一轨座211及第二轨座215组成的整体轨座上，打开车座402的电源(图中未画出)驱动车轮406沿着轨座向前移动，对机器人无法触及的矿井深处环境进行检测，对环境的数据进行收集；46.第一轨座211一侧固定连接有连板213，第二轨座215一侧内部与连板213相对应位置设有伸缩弹簧231，伸缩弹簧231一端固定连接有伸缩块214；47.探测机械臂主体5首先会沿着第一轨座211进行移动，由于探测机械臂主体5本身具有一定的重量，当压在第一轨座211上时，第一轨座211会下移，而为了防止第一轨座211和第二轨座215之间产生较大的高度差，影响探测机械臂主体5的移动，在第一轨座211及第二轨座215上设置了连板213及伸缩块214，连板213起先搭在伸缩块214的顶部，当第一轨座211下压时，连板213会跟随着向下移动，伸缩块214会被挤入第二轨座215中，当连板213完全下压后，伸缩块214在伸缩弹簧231的作用下弹出将连板213卡住，进而使得第一轨座211及第二轨座215同上同下，保证两者同高，方便机械臂的移动；48.主箱2后侧内壁及第一伸缩座201后侧内壁固定连接有齿条204，第一伸缩座201及第二伸缩座202后侧活动套接有销轴206，销轴206后端外侧壁活动套接有牵引绳208，销轴206外侧壁与齿条204相对应位置固定套接有转动齿轮205，销轴206一侧设有第一导向轮207，第一伸缩座201及第二伸缩座202顶部内侧与第一导向轮207相对应位置活动连接有第二导向轮223。牵引绳208穿过第一导向轮207及第二导向轮223与支撑杆217相固定连接；49.当完成矿井的探测工作后需要对机械臂进行复位，首先是车座402底部的车轮406反转驱使机械臂反向移动，直至套筒4上的定位柱408插入顶板101上的定位孔中，接着是将与转动轴102连接的动力源装置反转，使得转动轴102带动转动杆103反转，转动杆103再次与伸缩杆404相接触，将伸缩柱401进行复位，最后将第一轨座211及第二轨座215回收，回收过程为：第三伸缩座203最先收入，接着是第二伸缩座202收入，最后是第一伸缩座201收入，当第二伸缩座202及第一伸缩座201收入时，其上的转动齿轮205与齿条204啮合，使得转动齿轮205转动，带动与之连接的销轴206转动，将套接在其外侧的牵引绳208收回，牵引绳208通过第一导向轮207及第二导向轮223的导向后将支撑杆217下拉，支撑杆217随着转动，使得钢绳209反向收回，将与之连接的第一伸缩板226和第二伸缩板224相向移动进入第一支撑板210及第二支撑板216中，第一伸缩板226和第二伸缩板224完全进入后与其转动连接的第一轨座211及第二轨座215转动与第一伸缩板226和第二伸缩板224平行进入第一支撑板210及第二支撑板216中，接着第一轨座211及第二轨座215分离，分别复位，这使得机械臂与机器本体的组装方便且分离简单。50.工作原理：51.机械臂与轨座的配合过程：52.由转动杆103将套筒4两端的伸缩杆404下压，使得伸缩柱401底部的车座402下移，同时第一伸缩座201、第二伸缩座202及第三伸缩座203在同步带232的作用下完全展开，接着第一轨座211及第二轨座215通过连板213及伸缩块214的配合对接，车轮406与第一轨座211及第二轨座215配合，最后启动车座402的电源(图中未画出)驱动车轮406转动在轨座上移动，方便探测机械臂主体5对矿井深处的环境数据进行侦测收集；53.机械臂与机器本体的定位组装与分离过程：54.机械臂主体设置在套筒4上，通过套筒4上的定位柱408和顶板101上的定位孔配合定位，两者之间不固定连接，方便和分离，使得机械臂探测的面积不再受到机器人位置的限制；55.机械臂与轨座的复位过程：56.在探测工作完成后需要对机械臂及轨座部分进行复位，通过牵引绳208的收回，使得支撑杆217转动，带动其顶部的第一支撑板210及第二支撑板216下移，同时由于支撑杆217的转动，使得钢绳209回收，带动第一伸缩板226和第二伸缩板224的复位，接着将第一伸缩座201、第二伸缩座202及第三伸缩座203一一复位即可。57.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。









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