一种竞赛机器人及其气动发射装置

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种竞赛机器人及其气动发射装置。

背景技术：

1、机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器。伴随着电子、信息技术的应用与迅速普及，机器人竞赛如雨后春笋陆续在各地蓬勃兴起，研究、创意、动手制作机器人活动已成为新世纪科技创新活动的新亮点和新领域。近年来，随着机器人机甲大师竞赛的发展，技术迭代更新速度加快，赛制规则不断优化。传统的发射机构已经无法满足更高的精度需求，必须积极研发新规制、新动力的42mm弹丸发射机构。

2、作为42mm弹丸发射机构，比较常规的是以电机驱动成对的(水平放置、垂直放置)摩擦轮，对42mm弹丸进行加速，进而发射；同时，也兴起了以弹弓原理使用皮筋作为发射动力的发射机构。但是，在传统的机器人机甲大师竞赛的42mm弹丸发射机构中，摩擦轮发射机构由于其必须依靠成对的摩擦轮进行发射，而摩擦轮发射机构的精度影响因素繁杂，包括但不限于空气湿度、摩擦轮磨损程度、电机转速差、机械安装精度等，往往会导致弹丸产生无法预测的自旋，造成很大的落点散布；同时对于电机的控制，需要多根信号线、电源线，会导致一定的系统复杂度。

3、而另一种新兴的弹弓皮筋发射机构，虽然一定程度上避免了弹丸的自旋导致的不可控问题，但是其加速行程长、皮筋耐受力不可控，一方面增大了机械结构的冗余度，另一方面存在很大的不确定性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种竞赛机器人及其气动发射装置。

2、为实现上述发明目的，本发明提供一种竞赛机器人，包括：气动发射装置、用于支承和调节所述气动发射装置发射角度的机械臂装置，用于支承所述机械臂装置的机器人底盘；

3、所述气动发射装置包括：发射机构单元和气路单元；

4、所述发射机构单元包括：供弹模块、气膛模块和驱动气缸；

5、所述气膛模块与所述供弹模块相连接的位于所述供弹模块的前端；

6、所述驱动气缸与所述供弹模块相连接，用于将所述供弹模块中的弹丸推入所述气膛模块；

7、所述气路单元包括：气源，与所述气源相连接的第一两位五通电磁阀和第二两位五通电磁阀，快排阀；

8、所述快排阀分别与所述第一两位五通电磁阀和所述气膛模块相连接，用于发射所述气膛模块中的弹丸；

9、所述驱动气缸与所述第二两位五通电磁阀相连接。

10、根据本发明的一个方面，所述供弹模块包括：供弹主体，与所述供弹主体滑动连接的供弹击锤；

11、所述供弹主体为两端开口的中空柱状体，且在所述供弹主体的一侧设置有与所述供弹主体中空部相连通的输弹孔；

12、沿所述供弹主体的轴向，在所述供弹主体的内侧壁上设置有导向凹槽；

13、所述供弹击锤包括：锤头，与所述锤头相连接的滑动凸起和长挡板；

14、所述锤头与所述供弹主体的中空部滑动连接，且所述锤头与所述驱动气缸的活塞杆相连接；

15、所述滑动凸起与所述导向凹槽相连接；

16、所述长挡板位于所述锤头与所述输弹孔相对的一侧。

17、根据本发明的一个方面，所述气膛模块包括：气膛主体，在所述气膛主体相对两侧设置的供弹端胶片和发射端胶片，出射筒；

18、所述气膛主体呈中空的柱状体，其一侧壁上设置有连通其中空部的发射进气管；

19、所述供弹端胶片包括：第一环状部分和在所述第一环状部分一侧设置的第一环状凸起；

20、所述第一环状部分的内径小于所述弹丸的直径；

21、所述发射端胶片包括：第二环状部分和在所述第二环状部分一侧设置的第二环状凸起；

22、所述第二环状部分的内径小于所述弹丸的直径；

23、所述气膛主体与所述供弹端胶片相连接的一端设置有与所述第一环状凸起相匹配的第一嵌合凹槽；

24、所述出射筒与所述气膛主体相连接的一端设置有与所述第二环状凸起相匹配的第二嵌合凹槽。

25、根据本发明的一个方面，所述快排阀的进气口与所述第一两位五通电磁阀相连接，其排气口与所述发射进气管相连通，其出气口设置储气结构；

26、所述储气结构包括：中空的储气管和在所述储气管一端设置的密封堵头；

27、所述储气管远离所述密封堵头的一端与所述快排阀的出气口密封连接。

28、根据本发明的一个方面，所述机械臂装置包括：机械臂基座，支承在所述机械臂基座上的第一支承部分和第二支承部分，所述第一支承部分与所述第二支承部分相对的一侧设置的俯仰调节座，与所述俯仰调节座相连接且用于安装所述气动发射装置的安装座，安装在所述第二支承部分上且用于输送弹丸的传送链结构，与所述机械臂基座传动连接且用于驱动所述机械臂基座转动的转动驱动；

29、所述供弹模块、所述驱动气缸、所述气源、所述第一两位五通电磁阀、所述第二两位五通电磁阀和所述快排阀分别与所述安装座相连接；

30、所述第二支承部分远离所述机械臂基座的一端与所述供弹模块的输弹孔相对接，且所述第二支承部分与所述供弹模块转动连接。

31、根据本发明的一个方面，所述机器人底盘包括：底盘主体、支撑连接座、驱动轮组和储弹仓；

32、所述支撑连接座支撑在所述底盘主体的上侧；

33、所述储弹仓和所述驱动轮组与所述底盘主体的下侧相连接；

34、所述机械臂基座与所述支撑连接座转动的连接，所述转动驱动与所述支撑连接座相邻的支撑在所述底盘主体上；

35、所述支撑连接座设置有中空通道，所述储弹仓和所述传送链结构分别与所述中空通道的两端相对接。

36、为实现上述发明目的，本发明提供一种竞赛机器人用气动发射装置，包括：发射机构单元和气路单元；

37、所述发射机构单元包括：供弹模块、气膛模块和驱动气缸；

38、所述气膛模块与所述供弹模块相连接的位于所述供弹模块的前端；

39、所述驱动气缸与所述供弹模块相连接，用于将所述供弹模块中的弹丸推入所述气膛模块；

40、所述气路单元包括：气源，与所述气源相连接的第一两位五通电磁阀和第二两位五通电磁阀，快排阀；

41、所述快排阀分别与所述第一两位五通电磁阀和所述气膛模块相连接，用于发射所述气膛模块中的弹丸；

42、所述驱动气缸与所述第二两位五通电磁阀相连接。

43、根据本发明的一个方面，所述供弹模块包括：供弹主体，与所述供弹主体滑动连接的供弹击锤；

44、所述供弹主体为两端开口的中空柱状体，且在所述供弹主体的一侧设置有与所述供弹主体中空部相连通的输弹孔；

45、沿所述供弹主体的轴向，在所述供弹主体的内侧壁上设置有导向凹槽；

46、所述供弹击锤包括：锤头，与所述锤头相连接的滑动凸起和长挡板；

47、所述锤头与所述供弹主体的中空部滑动连接，且所述锤头与所述驱动气缸的活塞杆相连接；

48、所述滑动凸起与所述导向凹槽相连接；

49、所述长挡板位于所述锤头与所述输弹孔相对的一侧。

50、根据本发明的一个方面，所述气膛模块包括：气膛主体，在所述气膛主体相对两侧设置的供弹端胶片和发射端胶片，出射筒；

51、所述气膛主体呈中空的柱状体，其一侧壁上设置有连通其中空部的发射进气管；

52、所述供弹端胶片包括：第一环状部分和在所述第一环状部分一侧设置的第一环状凸起；

53、所述第一环状部分的内径小于所述弹丸的直径；

54、所述发射端胶片包括：第二环状部分和在所述第二环状部分一侧设置的第二环状凸起；

55、所述第二环状部分的内径小于所述弹丸的直径；

56、所述气膛主体与所述供弹端胶片相连接的一端设置有与所述第一环状凸起相匹配的第一嵌合凹槽；

57、所述出射筒与所述气膛主体相连接的一端设置有与所述第二环状凸起相匹配的第二嵌合凹槽。

58、根据本发明的一个方面，所述快排阀的进气口与所述第一两位五通电磁阀相连接，其排气口与所述发射进气管相连通，其出气口设置储气结构；

59、所述储气结构包括：中空的储气管和在所述储气管一端设置的密封堵头；

60、所述储气管远离所述密封堵头的一端与所述快排阀的出气口密封连接；

61、所述供弹端胶片和所述发射端胶片采用50hb硬度软胶材料制成。

62、根据本发明的一种方案，本发明可实现以压缩空气作为动力、以高压气瓶存储压缩空气作为动力来源，用以发射竞赛用42mm弹丸，并可在0至0.8mpa的压缩空气压强要求范围内，将42mm弹丸加速到0至23m/s的速度区间，并且拥有良好的射击精度。

63、根据本发明的一种方案，本发明的气动发射装置结构简单可靠，可基于供弹击锤、气膛主体、供弹端胶片、发射端胶片和弹丸本身的动态配合即可形成自密封的压缩空气作用区，无需附加额外的密封结构，简化了机械设计，提高了复杂条件下装置运行的稳定性、可靠性。

64、根据本发明的一种方案，本发明的气动发射装置通过在供弹端胶片和发射端胶片的设置有效的实现了弹丸的单向供弹和防脱落效果，结构简单可靠，实用性高。

65、根据本发明的一种方案，本发明使用压缩空气作为发射动力，能够很好地解决弹丸无规则自旋的问题，极大提高了射击精度，减少一定距离上的射击散布误差。

66、根据本发明的一种方案，本发明的机械臂装置中，第一支承部分和第二支承部分均采用框架结构实现了轻量化的同时，有效的保证了结构的稳定。

67、根据本发明的一种方案，本发明的机械臂装置实现了对气动发射装置稳定支撑的同时，还实现了供弹模块与传送链结构的对接，可方便的实现弹丸的自动上弹过程，有效了提高了本发明的自动化水平。

68、根据本发明的一种方案，本发明有效解决了弹丸发射过程中由于不规则自旋导致的落点散布，进一步提高弹丸的发射精度。同时其在装置体积与传统摩擦轮体积相当的前提下，仅需通过两根电源线控制即可完成发射动作，装置复杂度显著优于传统摩擦轮发射机构、弹弓皮筋发射机构。同时解决了发射机构的精度问题和机械设计、电路连接的复杂度问题。