专利名称：一种三自由度岩石研磨机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及机器人机构，具体地说是一种三自由度岩石研磨机构。
背景技术：
在使用机器人进行外星球表面岩石成份探测时，由于太空风化和陨石撞击过程能够改变岩石表面的组织和结构，因此机器人必须携带一种能够磨穿风化层岩石外表，并裸露出下面新的岩石外表的工具，这种工具简称为岩石研磨器。其主要目的就是去掉岩石表面的物质，暴露出岩石内部，从而使其他仪器能够对岩石内部进行分析研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、实用的三自由度岩石研磨机构。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的本发明包括外壳及顶座，顶座可拆卸地安装在外壳上，在顶座的圆周上对称设有两个乙形架，固定架可转动地连接在乙形架上，顶座的一面固定有研磨头，其上设有研磨牙；在外壳内分别安装有伸缩电机、研磨头旋转电机及研磨牙旋转电机，伸缩电机的一端固接在顶座上，另一端设有第一齿轮，与安装在螺纹拉杆一端的第二齿轮啮合，螺纹拉杆的另一端与研磨头相连，研磨头旋转电机的一端固接在外壳的底座上，另一端设有第三齿轮，与安装在螺纹拉杆另一端的第四齿轮啮合；在螺纹拉杆的另一端、第四齿轮的两侧，分别设有第六齿轮及第七齿轮；研磨牙旋转电机的一端固接在外壳的底座上，另一端设有第五齿轮，与第六齿轮啮合，第七齿轮两侧分别设有固接研磨牙的第八齿轮。
其中顶座与外壳之间加设有导杆；固定架为蝶形，其上加设有两个支点；研磨头上的研磨牙的数量为两个，分别固定在第八齿轮上，每个研磨牙可绕固定轴自身旋转；第四齿轮与研磨头为一体结构；第四齿轮、第六齿轮及第七齿轮各通过轴承连接在螺纹拉杆上，第六齿轮与第七齿轮为一体结构，第四齿轮位于两者之间；第八齿轮均固接在第四齿轮上，与第四齿轮联动。
本发明的优点与积极效果为1.结构简单，体积小。本发明采用微型电机带动多组齿轮传动，即可实现两自由度的研磨；因结构简单实用，不占用更多空间，利用简单的结构就达到了工作目的。
2.工作平稳。本发明的固定架在保护研磨头的同时，在研磨过程中还起到了防止振动的作用，提高了研磨效率。
图1为本发明的外观立体示意图；图2为本发明内部结构的立体示意图之一；图3为本发明内部结构的立体示意图之二。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～图3所示，本发明包括外壳13及顶座14，顶座14可拆卸地安装在外壳13上，顶座14与外壳13之间设有导杆8。在顶座14的圆周上对称设有两个乙形架15，固定架9可转动地连接在乙形架15上，固定架9为蝶形，其上加设有两个支点12。顶座14的一面固定有研磨头10，其上设有两个研磨牙11。在外壳13内分别安装有伸缩电机1、研磨头旋转电机5及研磨牙旋转电机16，伸缩电机1的一端固接在顶座14上，另一端设有第一齿轮2，与安装在螺纹拉杆4一端的第二齿轮3啮合，螺纹拉杆4的另一端与研磨头10相连，研磨头旋转电机5的一端固接在外壳13的底座上，另一端设有第三齿轮6，与安装在螺纹拉杆4另一端的第四齿轮7啮合；在螺纹拉杆4的另一端、第四齿轮7的两侧，分别设有第六齿轮18及第七齿轮19，两者为一体结构，第四齿轮7位于两者之间，第四齿轮7、第六齿轮18及第七齿轮19各通过轴承连接在螺纹拉杆4上。研磨牙旋转电机16的一端固接在外壳13的底座上，另一端设有第五齿轮17，与第六齿轮18啮合，第七齿轮19两侧分别设有第八齿轮20，其固接在第四齿轮7上，与第四齿轮7联动。研磨牙11固接在第八齿轮20上，每个研磨牙可绕固定轴自身旋转，研磨牙的安装位置保证其自转时互不干扰即可。
本发明有三个自由度，一个为垂直于研磨面的伸缩自由度，使研磨面深入岩石内部；另一个是研磨头围绕中心旋转的自由度，能够在目标岩石上磨出一个圆形区域；再一个是研磨牙自身旋转的自由度，能够在目标岩石上分别磨出两个圆周区域。伸缩自由度由伸缩电机带动螺纹拉杆来实现，研磨头围绕中心旋转自由度由研磨头旋转电机带动旋转齿轮传动来实现，研磨牙旋转自由度由研磨牙旋转电机带动旋转齿轮传动来实现。
本发明的工作原理为当研磨机构需要去掉岩石表面的物质时，固定架9上的两个支点12抵接在岩石表面，研磨牙旋转电机16启动工作，带动第五齿轮17旋转，第五齿轮17通过与第六齿轮18啮合传动，进而带动与第六齿轮18一体的第七齿轮19旋转，第七齿轮19再通过与两个第八齿轮20啮合传动，使两个研磨牙11自转。同时，研磨头旋转电机5启动工作，带动第三齿轮6旋转，第三齿轮6通过与第四齿轮7的啮合传动，进而带动与第四齿轮7一体的研磨头10旋转，同时在第四齿轮7的带动下，两个第八齿轮20随着第四齿轮7旋转，研磨头10上的研磨牙11即随着研磨头10公转。然后，外壳13内的伸缩电机1开始工作，带动第一齿轮2旋转，第一齿轮2通过与第二齿轮3的啮合传动，进而带动螺纹拉杆4旋转。螺纹拉杆4带动研磨头10，在垂直研磨面的方向上通过导杆8的导向，向着岩石方向移动。在研磨头10逐渐靠近岩石的过程中，通过岩石给支点12的反作用力，固定架9慢慢地张开。当研磨头10上的研磨牙11接触到岩石后，开始研磨掉岩石表面的物质。研磨头10在伸缩电机1、研磨头旋转电机5及研磨牙旋转电机16的驱动下，三个自由度同时进行，直至暴露出岩石的内部，再将研磨头由岩石内部抽出，由其他的仪器对岩石内部进行分析研究。
蝶形的固定架9可以对研磨头10起保护作用，使研磨头10逐渐地与岩石接触。固定架9上的两个支点12始终保持与岩石接触，防止在研磨时产生振动。
本发明的尺寸为φ90mm×130mm。
权利要求
1.一种三自由度岩石研磨机构，其特征在于包括外壳(13)及顶座(14)，顶座(14)可拆卸地安装在外壳(13)上，在顶座(14)的圆周上对称设有两个乙形架(15)，固定架(9)可转动地连接在乙形架(15)上，顶座(14)的一面固定有研磨头(10)，其上设有研磨牙(11)；在外壳(13)内分别安装有伸缩电机(1)、研磨头旋转电机(5)及研磨牙旋转电机(16)，伸缩电机(1)的一端固接在顶座(14)上，另一端设有第一齿轮(2)，与安装在螺纹拉杆(4)一端的第二齿轮(3)啮合，螺纹拉杆(4)的另一端与研磨头(10)相连，研磨头旋转电机(5)的一端固接在外壳(13)的底座上，另一端设有第三齿轮(6)，与安装在螺纹拉杆(4)另一端的第四齿轮(7)啮合；在螺纹拉杆(4)的另一端、第四齿轮(7)的两侧，分别设有第六齿轮(18)及第七齿轮(19)；研磨牙旋转电机(16)的一端固接在外壳(13)的底座上，另一端设有第五齿轮(17)，与第六齿轮(18)啮合，第七齿轮(19)两侧分别设有固接研磨牙(11)的第八齿轮(20)。
2.按权利要求1所述的三自由度岩石研磨机构，其特征在于所述顶座(14)与外壳(13)之间加设有导杆(8)。
3.按权利要求1所述的三自由度岩石研磨机构，其特征在于所述固定架(9)为蝶形，其上加设有两个支点(12)。
4.按权利要求1所述的三自由度岩石研磨机构，其特征在于所述研磨头(10)上的研磨牙(11)的数量为两个，分别固定在第八齿轮(20)上，每个研磨牙可绕固定轴自身旋转。
5.按权利要求1所述的三自由度岩石研磨机构，其特征在于所述第四齿轮(7)与研磨头(10)为一体结构。
6.按权利要求1所述的三自由度岩石研磨机构，其特征在于所述第四齿轮(7)、第六齿轮(18)及第七齿轮(19)各通过轴承连接在螺纹拉杆(4)上，第六齿轮(18)与第七齿轮(19)为一体结构，第四齿轮(7)位于两者之间。
7.按权利要求1所述的三自由度岩石研磨机构，其特征在于所述第八齿轮(20)均固接在第四齿轮(7)上，与第四齿轮(7)联动。
全文摘要
本发明涉及机器人机构，具体地说是一种三自由度岩石研磨机构，在顶座的圆周上对称设有两个乙形架，固定架可转动地连接在其上，顶座的一面固接研磨头，其上设有研磨牙；伸缩电机的一端固接在顶座上，另一端设有第一齿轮，与安装在螺纹拉杆一端的第二齿轮啮合，螺纹拉杆的另一端与研磨头相连，研磨头旋转电机的一端固接在外壳的底座上，另一端设有第三齿轮，与安装在螺纹拉杆另一端的第四齿轮啮合；在螺纹拉杆的另一端、第四齿轮的两侧，分别设有第六齿轮及第七齿轮；研磨牙旋转电机的一端固接在外壳的底座上，另一端设有第五齿轮，与第六齿轮啮合，第七齿轮两侧分别设有固接研磨牙的第八齿轮。本发明结构简单，避免研磨振动，提高了研磨效率。
文档编号B24B37/005GK1981987SQ200510047999
公开日2007年6月20日 申请日期2005年12月15日 优先权日2005年12月15日
发明者李斌, 王越超, 刘金国, 马书根 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所