Ползающий мобильный робот

Изобретение относится к робототехнике и может найти применение в отраслях деятельности, связанных с риском для здоровья или жизни человека, в агрессивных средах, где необходимо применение многофункциональных, дистанционно управляемых робототехнических мобильных устройств. Робот состоит из трех звеньев, соединенных между собой шарнирами и приводимых в движение относительно друг друга при помощи двух электроприводов, и имеет закрепленные на концах звеньев опорные элементы. В качестве электроприводов используются мотор-редукторы вращательного движения, а опорные элементы представлены двумя типами - активными и пассивными. Активные контактные элементы состоят из корпуса, электромагнитного привода и металлического сердечника с закрепленным на нем острием из фрикционного материала. Пассивные контактные элементы состоят из корпуса и свободно вращающегося относительно двух осей сферического шарнира. Изобретение обеспечивает высокие скоростные характеристики, а также высокую проходимость робота в средах с различными типами грунта, в том числе при движении по скользкой поверхности. 3 ил.

 

Изобретение относится к робототехнике и может найти применение в отраслях деятельности, связанных с риском для здоровья или жизни человека, в агрессивных средах, где необходимо применение многофункциональных, дистанционно управляемых робототехнических мобильных устройств.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является ползающий робот-змея, отличающийся тем, что три звена робота соединены при помощи двух сферических шарниров с закрепленными на сферических шарнирах двумя линейными электроприводами, которые представляют собой реверсивные двигатели постоянного тока с реечной передачей, причем звенья имеют вид плоских крестообразных пластин с установленными на их концах опорами из вязкоупругого материала (см. патент РФ №67541 от 08.05.2007 г.).

Недостатком данной конструкции является то, что в качестве движителей используются линейные электроприводы, ограничивающие диапазон вращения звеньев, что приводит к недостаточной подвижности и невысокой маневренности робота. Перемещение корпуса происходит за счет создания постоянной неуправляемой силы трения скольжения между вязкоупругими элементами на концах звеньев и опорной поверхностью, что можно считать нерациональным для обеспечения высоких скоростных характеристик при движении робота по скользкой поверхности.

Задача изобретения - обеспечение высоких скоростных характеристик, а также высокой проходимости робота при движении по скользкой поверхности.

Поставленная задача достигается тем, что в ползающем мобильном роботе, состоящем из трех звеньев, соединенных между собой шарнирами и приводимых в движение относительно друг друга при помощи двух электроприводов, и имеющем закрепленные на концах звеньев опорные элементы, в качестве электроприводов используются мотор-редукторы вращательного движения, а опорные элементы представлены двумя типами - активными и пассивными, причем активные контактные элементы состоят из корпуса, электромагнитного привода и металлического сердечника с закрепленным на нем острием из фрикционного материала, а пассивные контактные элементы состоят из корпуса и свободно вращающегося относительно двух осей сферического шарнира.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показывает, что оно отличается от прототипа тем, что в качестве электроприводов используются вращательные мотор-редукторы, приводящие в движение крайние звенья робота, а в качестве опорных элементов - активные и пассивные контактные элементы, причем активные контактные элементы состоят из корпуса, электромагнитного привода и металлического сердечника с острием из фрикционного материала, а пассивные контактные элементы состоят из корпуса и свободно вращающегося относительно двух осей сферического шарнира. Это соответствует критерию изобретения “новизна”.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники, что соответствует критерию изобретения “технический уровень”.

Совокупность заявляемых признаков обеспечивает достижение задачи изобретения - обеспечение высоких скоростных характеристик и высокой проходимости мобильного робота при движении по скользкой поверхности.

На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого устройства, на фиг. 2 - устройство активного контактного элемента, на фиг. 3 - устройство пассивного контактного элемента.

Конструкция робота состоит из трех звеньев 1, 2 и 3, приводимых в движение относительно друг друга при помощи мотор-редукторов 4 и 5, крутящие моменты с которых передаются на валы 6 и 7 посредством применения муфт 8 и 9, причем валы могут быть соединены с крайними звеньями различными видами соединений (в данном случае показано соединение шпонками 10 и 11), блока электроники 12 и контактных элементов 13, 14, 15 и 16. Реализация различных типов походки робота осуществляется при помощи блока электроники 12.

Активные контактные элементы состоят из корпуса 18, жестко соединенного с нижней частью 19 центрального звена трехзвенного робота, электромагнитных приводов 20, металлического сердечника 21 с закрепленным на нем острием 22 из фрикционного материала и пружин сжатия 23 и 24.

Пассивные контактные элементы состоят из корпуса 25, жестко соединенного с нижней частью 19 крайних звеньев робота, и сферического шарнира 26, свободно вращающегося относительно трех осей, обеспечивающего свободное скольжение контактного элемента по поверхности движения 17.

Устройство работает следующим образом. Блок электроники 12, расположенный на центральном звене 1, в соответствии с алгоритмом походки трехзвенного робота подает электропитание на обмотки мотор-редукторов 4 и 5, отвечающих за вращение звеньев 1, 2 и 3 относительно друг друга, и на контактные элементы 15 и 16, которые оснащены электромагнитными приводами 20. Таким образом, меняя характер взаимодействия робота с шероховатой поверхностью, получаем, что силы трения между контактными элементами 15 и 16 и опорной поверхностью являются управляемыми переменными величинами (активные контактные элементы). Элементы 13 и 14 не являются управляемыми и всегда обеспечивают постоянный коэффициент силы трения (пассивные контактные элементы).

В моменты, когда на обмотку электромагнитного привода 20 подается напряжение, внутри него индуцируется магнитный поток, направленный перпендикулярно поверхности движения 17 робота, заставляющий сердечник 21 устремиться вниз, а острие 22 - «вцепиться» в плоскость движения, и таким образом, значительно увеличить коэффициент силы трения скольжения.

Использование подобной конструкции ползающего робота обеспечит его большую гибкость при изменении собственной конфигурации, что позволит отрабатывать различные сложные типы походки трехзвенника, а также улучшение проходимости робота при работе в средах с различными типами грунта.

Ползающий мобильный робот, состоящий из трех звеньев, соединенных между собой шарнирами и приводимых в движение относительно друг друга при помощи двух электроприводов, и имеющий закрепленные на концах звеньев опорные элементы, отличающийся тем, что в качестве электроприводов используются мотор-редукторы вращательного движения, а опорные элементы представлены двумя типами - активными и пассивными, причем активные контактные элементы состоят из корпуса, электромагнитного привода и металлического сердечника с закрепленным на нем острием из фрикционного материала, а пассивные контактные элементы состоят из корпуса и свободно вращающегося относительно двух осей сферического шарнира.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области микроробототехники, в которой основными подвижными элементами конструкции являются устройства микросистемной техники, выполненные по технологиям микрообработки кремния.

Изобретение относится к области военной робототехники и может быть использовано для пропорционального увеличения усилий при движениях военнослужащего, выполняющего боевую задачу, а также в повседневной жизни для перемещения грузов.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для автоматизации основных и вспомогательных операций, например, в часовой промышленности или в производстве изделий электронной техники.

Изобретение относится к робототехнике, в частности к манипуляционным системам. Робототехническая система содержит основание, гибкое звено, выполненное в виде набора последовательно расположенных и контактирующих друг с другом сферическими поверхностями дисков, кинематически связанных пропущенным через центральные отверстия дисков центрирующим тросом, натянутым упругим элементом.

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано в автоматизированных транспортных системах передачи и позиционирования образца в вакууме и контролируемой газовой среде.
Изобретение относится к области роботизированных комплексов для обследования, обслуживания поверхностей гидротехнических и нефтегазопромысловых сооружений в автоматизированном и телеуправляемом режимах.

Изобретение относится к подъемным устройствам, а также к демонтажным устройствам, то есть к спускающим устройствам. .

Изобретение относится к механизмам, используемым в общем машиностроении. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при механической обработке бесконечной рабочей лентой, установленной на роботе-манипуляторе, для осуществления операций полирования, шлифования, выравнивания и очистки поверхностей деталей, например корпуса реактивного сопла газотурбинного двигателя.

Изобретение относится к манипулятору для металлических листов. .

Изобретение относится к движителям транспортных средств, взаимодействующим с поверхностью дороги, и может применяться на аппаратах, предназначенных для передвижения по пересеченной местности. Нога шагающего аппарата содержит крепежный узел и последовательно сочлененные с ним и между собой посредством шарниров бедро, голень и стопу, имеющие приводы для совершения циклических пространственных движений. Бедро с шарнирами с обеих сторон и приводами выполнено в виде шестистержневого шарнирного механизма со стержнями управляемо изменяемой длины по типу опрокинутой платформы Стюарта, к которой прикреплена верхняя часть голени. Голень ноги выполнена телескопической, например в виде гидравлического цилиндра, а в стопу встроен дальномер. В центре шестистержневого шарнирного механизма размещен телескопический стержень, шарнирно прикрепленный к крепежному узлу и к платформе и снабженный датчиками контроля его длины и угловых положений относительно крепежного узла и платформы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Достигается возможность сгибать и выпрямлять ногу в вертикальной плоскости в любом требуемом направлении без ее предварительного поворота. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к станкостроению, а именно к манипуляторам, предназначенным для использования в прецизионных станках и измерительных машинах. Устройство для позиционирования исполнительного органа 6 внутри рабочей зоны 7 содержит базовую раму 1 и платформу 4 для размещения исполнительного органа 6 с рабочей точкой 8. Рама 1 и платформа 4 снабжены шестью шарнирами 2 и 5 соответственно, размещенными попарно в трех вершинах равносторонних треугольников. Устройство содержит шесть стержней 3 переменной длины, каждый из которых одним концом прикреплен к шарниру 2 рамы 1, а другим - к шарниру 5 платформы 4, при этом стержни 3 переменной длины соединяют шарниры платформы 4 из одной вершины с шарнирами базовой рамы 1 из разных вершин. Центр рабочей зоны 7 размещен в местоположении рабочей точки 8 исполнительного органа, при котором минимальна сумма скалярных произведений единичных векторов, совпадающих с линиями, проходящими вдоль стержней 3 переменной длины от центров шарниров 2 на базовой раме 1 к центрам соответствующих шарниров 5 на платформе 4. Технический результат заключается в повышении точности позиционирования исполнительного органа, размещенного на платформе. 1 ил.

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к стоматологии хирургической, предназначено для удаления зубов и их корней. Роботизированная система удаления зубов содержит основание, к которому неподвижно крепятся по восемь пар с каждой стороны телескопические гидроцилиндры, к концевым штокам которых неподвижно закреплены кожухи движущих механизмов, к которым неподвижно закреплены шестерни поворота. К шестерням поворота неподвижно закреплены оси поворота, на которых подвижно закреплены вилки поворота, на которых неподвижно с двух противоположных сторон стоящие друг против друга укреплены статоры электродвигателей поворота, а к их роторам неподвижно закреплены ведущие шестерни поворота. К вилкам поворота неподвижно закреплены с двух противоположных сторон стоящие друг против друга статоры электродвигателей движения, а к их роторам неподвижно зафиксированы ведущие шестерни движения. К вилкам поворота неподвижно закреплены оси колес движения, на которых подвижно крепятся колеса движения. На основании подвижно установлены четыре гидравлических штока гидроцилиндров с шаровыми фиксаторами. К корпусу неподвижно фиксирована ось поворота, на которой подвижно фиксирована шестерня поворота, которая неподвижно фиксирована к головному концу. К корпусу неподвижно с двух противоположных сторон стоящие друг против друга фиксированы статоры электродвигателей поворота головного конца, на роторах которых неподвижно фиксированы ведущие шестерни поворота головного конца. К головному концу неподвижно фиксирован цилиндр телескопического гидроцилиндра, на концевом штоке подвижно фиксированы три рабочих механизма, которые состоят из ведущих частей и ведомых частей. Ведущие части подвижно фиксированы на концевом штоке при помощи двух движущих механизмов рабочих частей стоящих на противоположных сторонах друг против друга и по две пары с каждой противоположной стороны стоящих друг против друга относительно продольной оси конечного штока шарикоподшипников. Обоймы ширикоподшипников неподвижно фиксированы к штокам гидроцилиндров, а их цилиндры неподвижно фиксированы к корпусу ведущей части. К основаниям ведущих механизмов рабочих частей подвижно фиксированы четыре цилиндра гидроцилиндров, а их штоки подвижно фиксированы к корпусу ведущей части. К основанию ведущего механизма неподвижно фиксирована ось поворота и шестерня поворота ведущего механизма рабочих частей, на оси подвижно фиксирована вилка поворота ведущего механизма рабочих частей. К ней неподвижно фиксированы по два статора электродвигателей поворота, стоящих на противоположных сторонах против друг друга, на роторах которых неподвижно фиксированы ведущие шестерни поворота ведущих механизмов рабочих частей. К вилке ведущего механизма рабочих частей неподвижно фиксированы две пары статоров электродвигателей движения ведущих механизмов рабочих частей, стоящих под углом к друг другу 100°. На их роторах неподвижно фиксированы ведущие шестерни движения ведущих механизмов рабочих частей. К ней же неподвижно фиксирована ось движения, на которой подвижно фиксировано ведущее колесо ведущего механизма рабочих частей. Между основанием ведущего механизма рабочих частей и вилкой расположен шарикоподшипник. Ведомая часть состоит из рамы, к которой подвижно фиксированы по четыре гидроцилиндра, а их штоки подвижно фиксированы к основанию ведущей части. К нижним поверхностям ведущей части и ведомой части подвижно во фронтальной плоскости фиксированы по два штока рабочих гидроцилиндров, а их цилиндры подвижно фиксированы во фронтальной плоскости к основанию щечек, к нижним сторонам которых неподвижно фиксированы два боковых пера, на внутренних сторонах которых имеются пазы в виде ласточкиного хвоста, в которых подвижно фиксировано среднее перо, а к нему в верхней части неподвижно фиксирован шток гидроцилиндра, при этом его цилиндр неподвижно фиксирован к основанию щечек. Изобретение позволяет предупредить осложнения, возникающие вследствие неправильного удаления зубов и их корней, сократить сроки лечения и реабилитации больных и исключить необходимость повторных оперативных вмешательств. 10 ил.

Изобретение относится к манипулятору (1) для динамического позиционирования основы (2), подлежащей обработке, способу термического напыления для нанесения функционального структурированного слоя (20) покрытия на основу (2) и к устройству для его осуществления. Манипулятор (1) включает основной приводной вал (30), выполненный с возможностью вращения вокруг основной оси (3) вращения, соединительный элемент (4) и держатель (5) основы, выполненный с возможностью соединения с соединительным элементом (4). Соединительный элемент (4) представляет собой керамический соединительный элемент (4). Соединительный сегмент (51) держателя (5) основы выполнен с возможностью соединения с соединительным элементом (4) при помощи соединения "вставка – поворот" с предотвращением вынимания и без возможности вращения относительно оси (V) этого соединения. Держатель (5) основы установлен с возможностью вращения вокруг упомянутой оси (V) соединения. Основу (2), подлежащую покрытию, размещают на держателе (5)манипулятора. Напыление выполняют в камере. Держатель (5) с основой (2) вращают вокруг основной оси (3), при этом первая поверхность основы и вторая поверхность основы выравниваются друг относительно друга с обеспечением отклонения части покрывающего материала, переведенного в паровую фазу от первой поверхности на вторую при плазменном напылении. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к мехатронике и может быть использовано в промышленных системах управления технологическими процессами, в узлах медицинской техники, в прецизионных системах позиционирования, в устройствах активной и адаптивной оптики. Исполнительное устройство содержит систему управления 1, управляемый источник тока 2, исполнительный элемент 12, датчик определения положения исполнительного элемента 3 и магнитную подсистему 16, включающую первый и второй активные элементы, выполненные из ферромагнитного материала с эффектом памяти формы, и датчик температуры активных элементов 15. Магнитная подсистема выполнена в виде по крайней мере двух сдвоенных катушек 6-11 для каждого активного элемента. Управляемый источник тока выполнен многоканальным с возможностью независимого формирования импульсов тока в каждой сдвоенной катушке. Изобретение обеспечивает повышение точности позиционирования и быстродействия, а также уменьшение габаритных размеров устройства. 6 ил.

Изобретение относится к области педагогики, в частности к педагогике профессионально-технического образования и среднего специального образования (инклюзивное образование), социальной педагогике, и может быть использовано для реабилитации и социализации молодых инвалидов с сохранным интеллектом и людей с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ). Реабилитация и социализации юношей и девушек с инвалидностью или ОВЗ основаны на роботометоде и включают совместное обучение учащихся с инвалидностью или ОВЗ и их здоровых сверстников рабочим профессиям в условиях инклюзивного профессионального обучения лицея или колледжа. Проводят серию уроков по выбранной рабочей профессии мастером производственного обучения. Причем каждый урок включает постановку целей и задач урока, инструктаж по технике безопасности, объяснение новой темы с демонстрацией учащимся конкретных трудовых операций по выбранной рабочей профессии. Осуществляют проведение оздоровительных пауз, психологическое тестирование и диагностику самочувствия, активности и настроения учащихся во время урока, постоянное ведение диалога с учащимися путем одобрения их действий и указания на недостатки, а также подведение итогов урока и объяснение домашнего задания на следующий урок. Причем в процессе обучения используют реального человекоподобного робота-тьютора или виртуального человекоподобного робота-тьютора в виде 3D-модели, который восполняет умственные и физические недостатки учащихся с инвалидностью или ОВЗ. Способ позволяет освоить инвалидам и учащимся с ОВЗ рабочие профессии, восполнить умственные и физические недостатки учащихся за счет привлечения к обучению реального человекоподобного робота-тьютора или виртуального человекоподобного робота-тьютора в виде 3D-модели. 2 з. п. ф-лы, 2 ил., 3 пр.

Изобретение относится к области промышленной робототехники и может быть использовано при проектировании роботов с внешними магнитными системами, а также может использоваться для механизации и технологических операций. Робот содержит основание, платформу с рукой и схватом, внешнюю магнитную систему с обмотками, выполненную в виде индуктора с цилиндрическим зазором, при этом на платформе и основании расположены сферические шарниры. Между сферическими шарнирами основания и платформы установлены приводы поступательного перемещения. Приводы поступательного перемещения выполнены в виде подвижного и неподвижного штоков, соединенных сферическими шарнирами соответственно с платформой и основанием, и четырех жестких токопроводящих шин, соединенных между собой с помощью подшипников и гибких токопроводящих элементов. При этом две жесткие токопроводящие шины в месте их перегиба соединены с подвижным штоком, а две другие жесткие токопроводящие шины в месте их перегиба соединены с неподвижным штоком. Изобретение позволяет увеличить зону обслуживания и уменьшить массу робота. 4 ил.

Изобретение относится к области упаковки твердых радиоактивных отходов (ТРО) с использованием комплекса для упаковки в контейнер брикетов, полученных прессованием бочек с ТРО. Способ включает размещение брикетов на столе-накопителе с помощью манипулятора с системой программного управления, после чего запоминают габариты и положение в пространстве и на столе-накопителе каждого из брикетов, сканируют размеры полости контейнера, определяют из размещенных на столе-накопителе подходящие по размеру брикеты для плотной укладки в контейнер и укладывают брикеты в контейнер в определенном порядке с помощью манипулятора. При этом используют систему технического зрения, связанную с системой программного управления манипулятора и содержащей телекамеру. Перед укладкой брикетов в контейнер дополнительно определяют наклон основания каждого брикета и при укладке брикетов в контейнер обеспечивают ориентирование наклона брикетов в сторону стенки контейнера или предыдущего ряда с опиранием на них. Использование изобретения позволяет повысить скорость укладки и точность позиционирования укладываемых брикетов, что обеспечивает повышение производительности, надежности процесса укладки и плотности укладки спрессованных брикетов ТРО в контейнер. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предоставлены С-образная стержневая конструкция, роботизированная система и связанный способ для того, чтобы реагировать на нагрузки, приложенные к С-образной стержневой конструкции во время активации рабочего инструмента, и компенсировать их. С-образная стержневая конструкция содержит множество звеньев и множество штифтов, соединяющих указанные звенья для формирования конфигурации в виде фермы, соединенной штифтами. Конфигурация в виде фермы, соединенной штифтами, чувствительна к нагрузке, передаваемой в ответ на активацию инструмента, таким образом, что каждое звено находится в сжатии или растяжении. С-образная стержневая конструкция также содержит множество гидравлических цилиндров, соединенных со звеньями таким образом, что каждый гидравлический цилиндр проходит параллельно соответствующему звену. Первый гидравлический цилиндр работает в режиме сжатия в ответ на деформацию, связанную с активацией инструмента. Второй гидравлический цилиндр работает в режиме растяжения в ответ на работу первого гидравлического цилиндра в режиме сжатия. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области робототехники, а именно к устройствам, обеспечивающим увеличение грузоподъемности, а также скорости и силы движений оператора, и может быть использовано для военных, медицинских и гражданских целей. Экзоскелет содержит каркас, расположенные в нем нити интерметаллида с памятью формы с прямой первоначальной формой и с г-образной первоначальной формой и генератор электрического тока, соединенный с данными нитями. В качестве генератора электрического тока он содержит преобразователи механического движения в электрический ток, выполненные в виде неподвижного электрода, расположенного со стороны внешней поверхности каркаса экзоскелета, и подвижного электрода, рабочие поверхности электродов обращены друг к другу и выполнены из материалов, имеющих различную электронную проводимость, нити интерметаллида с памятью формы размещены в гибкой теплоэлектроизолирующей оболочке. Изобретение обеспечивает повышение точности повторения движений, возможность настраиваться под анатомию и двигательную особенность конкретного оператора, исключение источника питания и микрокомпьютера из конструкции экзоскелета. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к робототехнике и может найти применение в отраслях деятельности, связанных с риском для здоровья или жизни человека, в агрессивных средах, где необходимо применение многофункциональных, дистанционно управляемых робототехнических мобильных устройств. Робот состоит из трех звеньев, соединенных между собой шарнирами и приводимых в движение относительно друг друга при помощи двух электроприводов, и имеет закрепленные на концах звеньев опорные элементы. В качестве электроприводов используются мотор-редукторы вращательного движения, а опорные элементы представлены двумя типами - активными и пассивными. Активные контактные элементы состоят из корпуса, электромагнитного привода и металлического сердечника с закрепленным на нем острием из фрикционного материала. Пассивные контактные элементы состоят из корпуса и свободно вращающегося относительно двух осей сферического шарнира. Изобретение обеспечивает высокие скоростные характеристики, а также высокую проходимость робота в средах с различными типами грунта, в том числе при движении по скользкой поверхности. 3 ил.

Наверх