[发明专利]一种吹卷式快速伸缩机器人及其运动控制方式

说明书

本发明涉及吹卷式快速伸缩机器人，包括基座，基座上表面通过间隔安装的支架一和支架二支撑安装有箱体，箱体的一侧延伸有蜗壳结构，蜗壳结构内安装风扇，箱体内安装有驱动风扇工作的高速电机，蜗壳结构的头部延伸有圆管，所述圆管内嵌入套管，套管头部的外壁面上套有涡状气囊，涡状气囊的一端延伸有与套管连接的第一管状结构，涡状气囊内安装有涡卷弹簧，涡卷弹簧的一端成第二管状结构，且同时嵌套于套管和第一管状结构的内壁面处，涡卷弹簧的另一端成伸缩式涡卷状结构；本发明通过机器人控制系统对高速电机和风扇控制，实现涡状气囊、涡卷弹簧的快速伸展和卷曲缩回，具有结构简单，伸缩速度快，运动速度和距离可控等优点。

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，尤其是一种吹卷式快速伸缩机器人及其运动控制方式。

背景技术

现有技术中，应用于物品抓取、分拣的工业机器人存在本体不可移动、控制复杂、使用成本高等问题，可伸缩机械臂、具备横向弯曲和纵向延伸能力驱动单元的仿章鱼触角机器人等的研发，有效地提高了机器人的抓取空间、伸展能力及运动的灵活性，但存在结构复杂、抓取速度慢、工作效率低且控制复杂等缺点。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种吹卷式快速伸缩机器人及其运动控制方式，具有结构简单，控制方便，速度快，制造成本低等特点。

本发明所采用的技术方案如下：

一种吹卷式快速伸缩机器人，包括基座，所述基座上表面间隔安装有支架一和支架二，支架一和支架二上支撑安装有箱体，箱体的一侧延伸有蜗壳结构，蜗壳结构内部安装风扇，箱体内安装有驱动风扇工作的高速电机，蜗壳结构的头部延伸有圆管，所述圆管内嵌入套管，套管头部的外壁面上套有涡状气囊，涡状气囊的一端延伸有与套管连接的第一管状结构，涡状气囊内安装有涡卷弹簧，涡卷弹簧的一端成第二管状结构，且同时嵌套于套管和第一管状结构的内壁面处，涡卷弹簧的另一端成伸缩式涡卷状结构；还包括驱动其工作的控制系统。

其进一步技术方案在于：

所述涡状气囊的第一管状结构的内壁与套管外壁固定粘接。

所述高速电机通过螺栓连接安装在箱体内部。

所述高速电机的输出轴与所述风扇的轮毂中心轴连接。

一种吹卷式快速伸缩机器人的运动控制方式，具体的运动控制过程如下：

第一步：控制系统检测：检测吹卷式快速伸缩机器人需要伸展的距离，并发送至机器人的运动控制器，运动控制器根据反馈通道检测到的预定伸展的最大速度、涡卷弹簧的收卷弹力及空气阻力，并建立伸展运动的动力学方程，获得上述各参数和伸展运动轨迹之间的数学关系，得出所需鼓风力的风压、风扇风力大小及变化规律；

第二步：伸展运动控制：依据空气动力学公式，将第一步中得到的风扇风力的大小和变化规律换算为高速电机的转速值及变化规律，并发送至高速电机的驱动模块，实现伸缩机器人的伸展运动控制，具体为：根据第一步中计算得出的风压通过空气动力学公式换算为高速电机的转速，并向高速电机的驱动模块发送模拟量，实现伸缩机器人的伸展运动控制；

第三步：伸展运动：在高速电机的驱动和风扇的鼓风作用下，涡状气囊内部充满膨胀气体，进而使涡状气囊克服涡卷弹簧的弹力并且带动涡卷弹簧一起快速向前展开；

第四步：收缩运动控制：根据和所述伸展运动控制相同的计算原理，运动控制器检测到收缩信号，并发送至高速电机的驱动模块，驱动高速电机降低转速或反转，从而减小风扇的鼓风力或排出涡状气囊中的气体，使涡卷弹簧带动涡状气囊一起快速收卷，实现机器人收缩速度的调节；

第五步：收缩运动：涡卷弹簧、涡状气囊和套管不受鼓风作用，涡卷弹簧由于自身的弯曲性能带动涡状气囊快速收卷，实现伸缩机器人的快速缩回。

本发明的有益效果如下：