可移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)設(shè)計(jì)淺析

蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院 魏萬(wàn)云

機(jī)器人并不是簡(jiǎn)單意義上代替人工勞動(dòng)，而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置，其既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力。從某種意義上說(shuō)，它是機(jī)器的進(jìn)化過(guò)程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。1954年，誕生了第一個(gè)工業(yè)機(jī)器人Unimate,如圖1所示。Unimate的特點(diǎn)是一個(gè)機(jī)械臂，能夠運(yùn)輸壓鑄件并將其焊接到位。1961年，工業(yè)機(jī)器人Unimate開始加入通用汽車公司在新澤西州的工廠流水線，在裝配線上與熱壓鑄機(jī)合作。工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)，徹底改變了制造業(yè)。

圖1 第一個(gè)工業(yè)機(jī)器人Unimate

1 技術(shù)背景

可移動(dòng)機(jī)器人是一種在不確定環(huán)境因素情況下使用的探索工具，通過(guò)移動(dòng)機(jī)器人，人們可以對(duì)一些未知環(huán)境進(jìn)行探索。現(xiàn)有的地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人在進(jìn)行探索工作時(shí)，僅僅能對(duì)攝像頭的角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，不方便改變攝像頭的高度；同時(shí)，缺少對(duì)偵察機(jī)器人的保護(hù)，容易造成機(jī)器人的損壞。另外，鏡頭處常會(huì)出現(xiàn)水汽，影響鏡頭的使用，針對(duì)現(xiàn)有的地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人所暴露的問(wèn)題，有必要對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化與改進(jìn)。

2 技術(shù)內(nèi)容

為解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題，提供了一種可移動(dòng)地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人，其具有方便鏡頭高度調(diào)節(jié)、避免鏡頭起霧、保護(hù)機(jī)器人安全等特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，可移動(dòng)地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人提供如下技術(shù)方案：一種可移動(dòng)地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人，包括底座和支撐殼。支撐殼安裝在底座的上方，底座的兩側(cè)安裝有履帶，底座的表面固定連接于外殼，外殼為直角梯形，外殼的斜邊處開設(shè)有通孔，且通孔上安裝有鋼化玻璃，外殼的上底處開設(shè)有出氣孔，外殼的一側(cè)開設(shè)有進(jìn)氣孔，支撐殼的表面安裝有固定塊，固定塊內(nèi)開設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)連接有扇葉，凹槽的出口處安裝有電熱絲，固定塊安裝在外殼的內(nèi)部。

作為一種可移動(dòng)地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人優(yōu)選技術(shù)方案，其具備以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

（1）支撐殼的內(nèi)部安裝有電機(jī)，支撐殼的內(nèi)部垂直轉(zhuǎn)動(dòng)連接有絲桿，絲桿的底端連接有傘狀齒輪，電機(jī)的輸出軸上套接有另一個(gè)傘狀齒輪，兩個(gè)傘狀齒輪嚙合，外殼的內(nèi)部活動(dòng)連接有伸縮塊，伸縮塊與絲桿旋合連接，伸縮塊的頂端轉(zhuǎn)動(dòng)連接有拍攝鏡頭。

（2）底座的前端平行設(shè)置有防護(hù)塊，底座的前端開設(shè)有凹槽，凹槽的內(nèi)部固定連接有滑桿，滑桿上對(duì)稱套接有兩個(gè)滑動(dòng)塊，滑動(dòng)塊與凹槽的連接處設(shè)置有第一彈簧，兩個(gè)滑動(dòng)塊的表面均通過(guò)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，連接有連接桿，兩個(gè)連接桿的頂端通過(guò)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在防護(hù)塊的底面。

（3）底座的頂端凸起處對(duì)稱連接有兩個(gè)立柱后端，立柱后端的內(nèi)部連接有第二彈簧，防護(hù)塊的底面對(duì)稱連接有兩個(gè)立柱前端，立柱前端的底端與第二彈簧相連，立柱前端與立柱后端活動(dòng)連接。

（4）防護(hù)塊的內(nèi)部為海綿填充物，支撐殼的前端連接有探照燈。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，可移動(dòng)地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人的有益效果是：（1）在支撐殼的表面安裝外殼、電熱絲、扇葉、固定塊、進(jìn)氣孔、出氣孔和鋼化玻璃，防止鏡頭因溫度變化出現(xiàn)水珠，影響偵察效果。（2）在底座的前端安裝防護(hù)塊、連接桿、滑桿、滑動(dòng)塊、立柱前端、立柱后端、第一彈簧和第二彈簧，有效保護(hù)機(jī)器人主體的安全。（3）在外殼的內(nèi)部安裝傘狀齒輪、電機(jī)和絲桿，方便鏡頭的高度調(diào)節(jié)。

為了進(jìn)一步理解設(shè)計(jì)內(nèi)容，圖2為可移動(dòng)地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。下面將結(jié)合可移動(dòng)地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人實(shí)施例中的附圖，對(duì)可移動(dòng)地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，描述的實(shí)施例僅僅是可移動(dòng)地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

圖2 可移動(dòng)地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖

3 技術(shù)實(shí)施

如圖2所示，可移動(dòng)地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人提供一種技術(shù)方案：一種可移動(dòng)地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人，包括底座和支撐殼。支撐殼安裝在底座的上方，底座的兩側(cè)安裝有履帶，底座的表面固定連接于外殼，外殼為直角梯形，外殼的斜邊處開設(shè)有通孔，且通孔上安裝有鋼化玻璃，外殼的上底處開設(shè)有出氣孔，外殼的一側(cè)開設(shè)有進(jìn)氣孔，支撐殼的表面安裝有固定塊，固定塊內(nèi)開設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)連接有扇葉，凹槽的出口處安裝有電熱絲，固定塊安裝在外殼的內(nèi)部。

啟動(dòng)可移動(dòng)地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人對(duì)位置地形進(jìn)行偵察，啟動(dòng)扇葉，扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣通過(guò)進(jìn)氣孔進(jìn)入外殼的內(nèi)部，通過(guò)電熱絲進(jìn)行加熱，保證外殼內(nèi)部的溫度，避免拍攝鏡頭處因溫度原因形成水汽。

支撐殼的內(nèi)部安裝有電機(jī)，支撐殼的內(nèi)部垂直轉(zhuǎn)動(dòng)連接有絲桿，絲桿的底端連接有傘狀齒輪，電機(jī)的輸出軸上套接有另一個(gè)傘狀齒輪，兩個(gè)傘狀齒輪嚙合，外殼的內(nèi)部活動(dòng)連接有伸縮塊，伸縮塊與絲桿旋合連接，伸縮塊的頂端轉(zhuǎn)動(dòng)連接有拍攝鏡頭。

電機(jī)為Y系列，當(dāng)拍攝鏡頭需要調(diào)節(jié)高度時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)傘狀齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使伸縮塊上下運(yùn)動(dòng)，拍攝鏡頭通過(guò)鋼化玻璃對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行影像記錄。底座的前端平行設(shè)置有防護(hù)塊，底座的前端開設(shè)有凹槽，凹槽的內(nèi)部固定連接有滑桿，滑桿上對(duì)稱套接有兩個(gè)滑動(dòng)塊，滑動(dòng)塊與凹槽的連接處設(shè)置有第一彈簧，兩個(gè)滑動(dòng)塊的表面均通過(guò)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，連接有連接桿，兩個(gè)連接桿的頂端通過(guò)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在防護(hù)塊的底面。當(dāng)?shù)鬃矒舻降孛嫔弦恍﹫?jiān)硬物體時(shí)，防護(hù)塊向后運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)軸的作用下，兩根連接桿的底端向外張開，使兩個(gè)滑動(dòng)塊沿著滑桿向兩側(cè)滑動(dòng)，此時(shí)第一彈簧收縮。

底座的頂端凸起處對(duì)稱連接有兩個(gè)立柱后端，立柱后端的內(nèi)部連接有第二彈簧，防護(hù)塊的底面對(duì)稱連接有兩個(gè)立柱前端，立柱前端的底端與第二彈簧相連，立柱前端與立柱后端活動(dòng)連接。

防護(hù)塊向后移動(dòng)時(shí)，立柱前端向立柱后端的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，此時(shí)第二彈簧收縮，將撞擊產(chǎn)生的沖擊力吸收，保護(hù)機(jī)器人的安全。

防護(hù)塊的內(nèi)部為海綿填充物，當(dāng)防護(hù)塊收到撞擊力時(shí)，防護(hù)塊壓縮，同時(shí)向后移動(dòng)，吸收撞擊產(chǎn)生的沖擊力。

支撐殼的前端連接有探照燈。當(dāng)遇到黑暗環(huán)境時(shí)或外部環(huán)境光線不足時(shí)，打開探照燈對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行照明。

可移動(dòng)地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人的工作原理及使用流程：可移動(dòng)地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人安裝好后，啟動(dòng)偵察機(jī)器人對(duì)位置地形進(jìn)行偵察，啟動(dòng)扇葉，扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣通過(guò)進(jìn)氣孔進(jìn)入外殼的內(nèi)部，通過(guò)電熱絲進(jìn)行加熱，保證外殼內(nèi)部的溫度，當(dāng)?shù)鬃矒舻降孛嫔弦恍﹫?jiān)硬物體時(shí)，防護(hù)塊向后運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)軸的作用下，兩根連接桿的底端向外張開，使兩個(gè)滑動(dòng)塊沿著滑桿向兩側(cè)滑動(dòng)，此時(shí)第一彈簧收縮，同時(shí)立柱前端向立柱后端的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，此時(shí)第二彈簧收縮，將撞擊產(chǎn)生的沖擊力吸收，保護(hù)機(jī)器人的安全。當(dāng)拍攝鏡頭需要調(diào)節(jié)高度時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)傘狀齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使伸縮塊上下運(yùn)動(dòng)，拍攝鏡頭通過(guò)鋼化玻璃對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行影像記錄，當(dāng)遇到黑暗環(huán)境時(shí)，打開探照燈對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行照明。

總結(jié)：當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展，致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入社會(huì)服務(wù)中。例如美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人。我國(guó)的智能機(jī)器人也取得了不少成果。例如水下機(jī)器人，能在6000m水下無(wú)纜工作。還有遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種。在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。