一种仿生机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种仿生机器人，基于仿生干黏附技术的腿式匍匐爬行机器人，包括本体、控制模块和腿式结构，腿式结构与本体相连，腿式结构为多个，包括大腿固定座、大腿旋转零件、大腿抬腿零件、小腿旋转零件、黏附脚掌、第一电机、第二电机和第三电机，大腿固定座固定于本体上，第一电机驱动大腿旋转零件转动，第二电机驱动大腿抬腿零件转动，第三电机驱动小腿旋转零件转动，脚掌与小腿旋转零件转动连接，控制模块分别控制第一电机、第二电机和第三电机的转动。本发明专利技术通过设置灵活的腿式结构和优异的黏附脚掌，使得仿生机器人不但可以适应空间微重力环境，而且具有优异的越障能力，从而实现对太空舱内狭小空间内线缆、直角面等复杂地形的过渡。

A bionic robot

【技术实现步骤摘要】
一种仿生机器人
本专利技术涉及机器人
，特别是涉及一种仿生机器人。
技术介绍
随着载人航天技术的飞速发展，为了降低宇航员工作负荷，减少载人航天的成本，对于在轨服务机器人的需求越来越强烈。特别是针对太空舱内狭小复杂空间(宇航员难以抵达的空间，如太空舱内电器设备间狭缝空间、内设设备与舱体的狭小空间等)的阻燃、清洁、线路故障等问题的检测与维修，目前没有可适用的在轨检测机器人。当前国内外在轨检测与维修机器人主要集中于大型机械臂研究，如加拿大SRMS系统、美国DARPA凤凰计划，但无法实现对太空舱内狭小复杂空间的检测与维修。而狭小空间运动研究主要集中在仿生昆虫爬行机器人以及小型轮式机器人重力环境下的运动，以上所述的机器人都无法适应太空舱所处的微重力环境，也不能应对空间内复杂的电缆线路、直角面过渡等问题。基于干黏附技术的仿生机器人的种类较多，如美国斯坦福大学在2006年提出一种名为Stickybot的仿壁虎机器人，虽然能够实现竖直面爬行，但无法实现转弯与越障。加州大学伯克利分校研制的MechoGecko，通过主动轮上的三个黏附足实现对墙面的黏附，但无法在非平整表面黏附运动。国内南京航空航天大学研制了IBSS-6能在竖直光滑表面(玻璃、塑料)爬行，并实现转弯。可见，虽然基于干黏附技术的仿生机器人已有成熟研究，但是针对于太空微重力狭小复杂空间的在轨检测机器人缺乏研究。针对上述现有技术的不足，本专利技术提出一种新型适用于太空舱内狭小复杂空间检测的仿生机器人，其是基于仿生干黏附技术的腿式匍匐爬行机器人。其具有的仿生干黏附脚掌可以适应太空舱内的微重力环境，为机器人的检测作业运动提供可靠的黏附力；其灵活的腿式机构，使得仿生机器人具有优异的越障能力，可实现对线缆、直角面等复杂地形的过渡；其仿壁虎式的匍匐爬行结构，使得仿生机器人具有在狭小空间运动的能力。本专利技术的实现为太空舱内狭小复杂空间的检测提供一种机器人，以提高太空舱内的安全性，降低宇航员工作负荷，减少载人航天的运行成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种仿生机器人，通过设置灵活的腿式结构，使得仿生机器人具有优异的越障能力和狭小空间的穿越能力，从而实现对线缆、直角面等复杂地形的过渡。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种仿生机器人，包括本体、控制模块和腿式结构，所述腿式结构与所述本体相连，所述腿式结构为多个，包括大腿固定座、大腿旋转零件、大腿抬腿零件、小腿旋转零件、脚掌、第一电机、第二电机和第三电机，所述大腿固定座固定于所述本体上，所述第一电机驱动所述大腿旋转零件转动，所述第二电机驱动所述大腿抬腿零件转动，所述第三电机驱动所述小腿旋转零件转动，所述仿生脚掌与所述小腿旋转零件转动连接，所述控制模块分别控制所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机的转动。优选地，还包括摄像单元，所述本体上设置有用于与所述摄像单元相连的摄像接口，所述控制模块与所述摄像接口相连。优选地，所述脚掌包括脚掌主体和脚掌延伸部，所述脚掌延伸部为多个且呈脚趾状分布于所述脚掌主体一侧。优选地，所述脚掌主体与所述小腿旋转零件通过杆件相连，所述杆件下端与所述脚掌主体通过球关节相连，所述脚掌主体与所述小腿旋转零件间设置有弹簧，所述弹簧套设于所述杆件上。优选地，所述脚掌主体和所述脚掌延伸部的下表面均设置有仿壁虎刚毛黏附材料。优选地，所述脚掌延伸部的下表面与所述脚掌主体的下表面共面，所述脚掌延伸部的厚度由接近所述脚掌主体的一端到远离所述脚掌主体的一端逐渐变薄。优选地，所述腿式结构上设置有分别控制所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机工作转动范围的第一磁性开关、第二磁性开关和第三磁性开关，所述大腿固定座、所述大腿旋转零件、所述大腿抬腿零件、所述小腿旋转零件和所述脚掌为非磁性材料。优选地，所述大腿固定座、所述大腿旋转零件、所述大腿抬腿零件和所述小腿旋转零件为铝合金材料，所述脚掌为柔性材料。优选地，所述本体上设置有电池，所述电池分别为所述控制模块、所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机供电。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术提供的仿生机器人，其具有的干黏附脚掌可以适应太空舱内的微重力环境，为机器人的检测作业运动提供可靠的黏附力；其灵活的腿式机构，使得仿生机器人具有优异的越障能力，可实现对线缆、直角面等复杂地形的过渡；其仿壁虎式的匍匐爬行结构，使得仿生机器人具有在狭小空间运动的能力。本专利技术的实现为太空舱内狭小复杂空间的检测提供一种仿生机器人，以提高太空舱内的安全性，降低宇航员工作负荷，减少载人航天的运行成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术仿生机器人结构示意图；图2为本体结构主视图；图3为本体结构俯视图；图4为本体结构左视图；图5为大腿固定座主视图；图6为大腿固定座俯视图；图7为大腿固定座左视图；图8为大腿旋转零件主视图；图9为大腿旋转零件俯视图；图10为大腿旋转零件左视图；图11为大腿抬腿零件主视图；图12为大腿抬腿零件俯视图；图13为大腿抬腿零件左视图；图14为小腿旋转零件主视图；图15为小腿旋转零件俯视图；图16为小腿旋转零件左视图；图17为脚掌结构主视图；图18为脚掌结构俯视图；图19为脚掌结构左视图；附图标记说明：1、脚掌；2、小腿旋转零件；3、大腿抬腿零件；4、大腿旋转零件；5、大腿固定座；6、控制模块；7、本体；8、摄像接口；9、固定座安装孔；10、控制模块安装孔；11、摄像接口槽；12、安装槽；13、第一电机安装孔；14、大腿固定座安装孔；15、第一轴线；16、第一盒体安装槽；17、第一电机连接孔；181、第一磁钢安装孔；182、第二磁钢安装孔；19、第二固定孔；20、第一固定孔；21、第二电机连接孔；22、第三电机安装孔；23、第二电机安装孔；24、第二电机位置孔；251、第二盒体安装槽；252、第三盒体安装槽；26、散热片；27、脚掌安装孔；28、第三电机连接孔；29、第三磁钢安装孔；30、加强筋；31、第三固定孔；32、杆件；33、弹簧螺纹孔；34、脚掌延伸部；35、球关节。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种具有优异的越障能力，能在太空舱内微重力狭小复杂环境进行匍匐运动仿生机器人。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，本专利技术提供一种仿生机器人，包括本体7、控制模块6和四个腿式结构。腿式结构与本体7相连，分布于本体7的四周，包括大腿固定座5、大腿旋转零件4、大腿抬腿零件3、小腿旋转零件2、脚掌1、第一电机、第二电机和第三电机。本体7的结构如图2-4所示。本体7上表面设置有安装槽12，控制模块6设置于安装槽12内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生机器人，其特征在于，包括本体、控制模块和腿式结构，所述腿式结构与所述本体相连，所述腿式结构为多个，包括大腿固定座、大腿旋转零件、大腿抬腿零件、小腿旋转零件、脚掌、第一电机、第二电机和第三电机，所述大腿固定座固定于所述本体上，所述第一电机驱动所述大腿旋转零件转动，所述第二电机驱动所述大腿抬腿零件转动，所述第三电机驱动所述小腿旋转零件转动，所述脚掌与所述小腿旋转零件转动连接，所述控制模块分别控制所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机的转动。

【技术特征摘要】
1.一种仿生机器人，其特征在于，包括本体、控制模块和腿式结构，所述腿式结构与所述本体相连，所述腿式结构为多个，包括大腿固定座、大腿旋转零件、大腿抬腿零件、小腿旋转零件、脚掌、第一电机、第二电机和第三电机，所述大腿固定座固定于所述本体上，所述第一电机驱动所述大腿旋转零件转动，所述第二电机驱动所述大腿抬腿零件转动，所述第三电机驱动所述小腿旋转零件转动，所述脚掌与所述小腿旋转零件转动连接，所述控制模块分别控制所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机的转动。2.根据权利要求1所述的仿生机器人，其特征在于，还包括摄像单元，所述本体上设置有用于与所述摄像单元相连的摄像接口，所述控制模块与所述摄像接口相连。3.根据权利要求2所述的仿生机器人，其特征在于，所述脚掌包括脚掌主体和脚掌延伸部，所述脚掌延伸部为多个且呈脚趾状分布于所述脚掌主体一侧。4.根据权利要求3所述的仿生机器人，其特征在于，所述脚掌主体与所述小腿旋转零件通过杆件相连，所述杆件下端与所述脚掌主体通过球关节相连，所述脚掌主体与所述小腿旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：王周义，戴振东，陆晓波，宗卫佳，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32