一种仿生蚂蚁六足探测机器人制造技术

本发明专利技术提出一种仿生蚂蚁六足探测机器人，属于多自由度运动的探测机器人技术领域，包括左右足和主机体，左右足均由三足构成，左右足的连接方式完全相同，装配时镜像对称。左右足中，将单腿多自由度运动简化为二自由度运动，利用一组2个舵机的配合实现，单腿的一组舵机分别为直线作动舵机和旋转作动舵机，驱动摆腿和抬腿两相运动，实现了腿部运动的解耦，简化控制方案并提高了控制的稳定性。同时还设计六足步态控制律，实现机器人在不同地面的运动，并利用主机体上的摄像头获取更多的环境信息，探测效果更好。本发明专利技术具有丰富多样的运动方式，多足运动快速切换，步态、步距高效调节，准确快速实现运动方向地调节，实现多方位运动。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生蚂蚁六足探测机器人
本专利技术属于多足运动探测机器人，涉及一种仿生蚂蚁六足探测机器人。
技术介绍
自然界中生物的结构和运动的特点有很多优于人们的设计，而且仿照生物的形状和功能已经有了很多丰硕的成果，例如根据蝙蝠超声波定位的原理专利技术了雷达；利用蝴蝶在花丛中不易被发现的原理专利技术了早期的迷彩服；根据苍蝇的楫翅专利技术了振动陀螺仪。蚂蚁是生活中很常见的一种生物，具有很优秀的团队协作能力和运动能力。同时，类似蜘蛛、蝗虫及天牛等多足节肢动物由于其高效的足运动表现受到全世界研究人员的广泛关注，近十年来诸多高校及科研机构研发出各种驱动模式的多足行走机器人。足部的运动需要使用合适的驱动动力，电机、液压作动器等都是常见的动力输出单元，微型运动机器人受限于其尺寸和整机负载，需要选用功率密度较高、质轻的执行机构，而采用微型舵机作为执行机构，其优点是控制简单，接线简洁，角度控制精确，但是作为机械元件，不可避免有一定的空程差，并且角度范围有限0～180°，极限位置不易到达并且容易出现抖动，因此使用舵机时，很少利用其极限位置进行运动，舵机在机器人中主要用于一些关节的搭接，运动角度为0～180°中间角度，以此保证运动的稳定性。现代机器人运动方式一般有以下几种：(1)轮式运动：直流减速电机直接带动车轮运动，控制方式简单，但是其运动受环境的限制，在良好的环境中能够发挥较好的机动性，在一些特殊的复杂的地形下，其运动效率较低，甚至不能完成相应的机动。(2)履带式运动：履带式运动的优点在于具有更大的接触面积，能够提供更大的前进动力，对于复杂环境具有更好的适应性，但是履带式运动的缺点在于其机动性较差，不能做出快速的反应。(3)双足运动：双足运动的特点在于模仿人的运动步态，具有更好的适应性，但是双足运动对于重心调整有着更高的要求，其稳定性和速度难以兼顾。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种在复杂环境下完成探测任务的微型机器人单体，即一种仿生蚂蚁六足探测机器人，充分利用蚂蚁身体结构的特点，以简洁高效的六足结构，实现自然蚂蚁抬腿和摆腿两相动作，设计六足节律性控制规律，完成普通机器人在复杂环境下难以完成的动作。本专利技术仿生蚂蚁六足探测机器人，包括主机体部分和六足部分；六足部分包括左侧三足部分与右侧三足部分，分别安装于主机体部分左右两侧前、中、后位置。其中，六足部分中的六足结构及安装方式相同，具有腿结构及用来驱动腿结构的舵机A与舵机B。所述舵机A通过舵机支架A固定于躯体上，输出轴轴线垂直水平面设置。舵机B安装于舵机支架B上，输出轴轴线与舵机A输出轴轴线垂直设置。舵机支架B通过连接端安装于驱动舵机A的输出轴上。所述腿结构前端用于支撑，末端通过铰接台与舵机支架B间铰接。腿结构中段通过端部铰接的两个连杆与舵机B输出轴固定。由此通过控制舵机A可实现腿结构绕舵机A输出轴轴线的转动运动，进而实现腿结构的前后摆动；通过控制舵机B实现腿结构绕自身与舵机支架B铰接轴轴线转动运动，进而实现腿结构的抬起与放下。运动控制时，将六足分为两组，主机体部分右侧前足、后足与左侧中间足构成一组，剩下三足为一组。每次运动时，首先控制一组三足中的舵机B将腿结构向上抬起等高度，再控制另一组三足中的舵机A带动腿结构向后转动等角度，然后第一组三足舵机将腿结构放下直至支撑足触地，此时完成一次前移；随后，控制第二组三足中的舵机B带动腿结构向上抬起等角度，然后控制第二组三足中的舵机A带动腿结构向前转动相同角度，回到初始位置，再控制第一组三足中的舵机A向后转动等角度，完成一次前移；至此完成一组动作；随后控制机器人进行相同的动作，如此往复。通过调整两组三足中的舵机A的转动角度，还可实现曲线行走。本专利技术的优点在于：(1)本专利技术仿生蚂蚁六足探测机器人，具有双自由度的单腿独创机械结构，结构简洁可靠性高；(2)本专利技术仿生蚂蚁六足探测机器人，该机器人单体具有丰富的运动步态，使得机器人具有在复杂地形环境下的强适应性，达到越障、跨越沟壑、转弯与换向的多重目的，环境适应性强；(3)本专利技术仿生蚂蚁六足探测机器人，采用一组舵机驱动单腿运动的方式，克服了腿部运动的耦合问题，将腿部的运动解耦到两个舵机上进行控制，实现方式简洁，控制精准。(4)本专利技术仿生蚂蚁六足探测机器人，较传统的多足机器人，体积更小，功耗更低，结构设计更加巧妙。步态多样化的六足结构，可实现机体各个姿态的调整，搭载微型摄像头，可以在更加复杂的狭小空间执行任务。(5)本专利技术仿生蚂蚁六足探测机器人，步态多样化的六足结构，可实现机体各个姿态的调整，搭载微型摄像头，可以在更加复杂的狭小空间执行任务。附图说明图1是本专利技术仿生蚂蚁六足探测机器人的局部的三维爆炸图；图2是本专利技术仿生蚂蚁六足探测机器人的整体结构装配图；图3是本专利技术仿生蚂蚁六足探测机器人中头部上部分结构示意图；图4是本专利技术仿生蚂蚁六足探测机器人中头部下部分结构示意图；图5是本专利技术仿生蚂蚁六足探测机器人中躯体骨架结构示意图图6是本专利技术仿生蚂蚁六足探测机器人中尾部下半部分结构示意图；图7是本专利技术仿生蚂蚁六足探测机器人中舵机支架A结构示意图；图8是本专利技术仿生蚂蚁六足探测机器人中舵机支架B结构示意图。图中：1-主机体部分2-六足部分3-摄像头101-头部102-躯体103-尾部101a-摄像头头部安装孔101b-摄像头支座固定槽101c-躯体固定头102a-头部安装座102b-尾部固定孔102c-舵机支架固定孔102d-电池盒固定孔103a-图传设备安装槽103b-躯体连接孔201-前足202-中间足203-后足204-舵机A205-舵机B206-舵机支架A207-舵机支架B208-连杆A209-连杆B210-腿结构211-凸耳207a-横梁207b-支撑板具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术仿生蚂蚁六足探测机器人，包括主机体部分1和六足部分2，如图1所示。所述的主机体部分1包括头部101、躯体102和尾部103。其中，头部101分为上下两部分结构；头部101的上部分前端设计有摄像头头部安装孔101a，其内部设置摄像头头部，实现摄像头3头部的定位，如图3所示；头部101的下部分设计有摄像头支座固定槽101b，其内部卡紧摄像头支座，实现摄像头3支座的固定，如图4所示。头部101的上部分与下部分间由M2螺栓通过周向上的螺丝固定孔，将上部分与下部分间连接固定，形成整体头部101。头部101末端设计有躯体固定头101c，用于实现头部101与躯体102间的连接。躯体102分为躯体骨架和躯体盖两个部分。如图5所示，躯体骨架部分前端开有头部安装座102a，由M2.5螺栓通过头部安装座102a与躯体固定头101c间配合，实现头部101和躯体102间的固定；且松开螺栓可实现头部俯仰角度的调节。躯体骨架末端设计有尾部固定孔102b，用于实现躯体102与尾部间的连接。躯体骨架上还设计有舵机支架固定孔102c，电池盒固定孔102d以及主控制板限定槽；舵机支架固定孔102c与电池盒固定孔102d分别用于实现舵机支架与电池盒在躯体骨架上的固定；主控板限位槽内用来嵌入安装主控板，且实现主控板的定位。躯体盖通过安装于躯体骨架顶部，实现躯体102内部部件的保护。上述电池盒为框架结构，位于躯体102底部，内部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生蚂蚁六足探测机器人，包括主机体部分和六足部分；六足部分包括左侧三足部分与右侧三足部分，分别安装于主机体部分左右两侧前、中、后位置；其特征在于：六足结构及安装方式相同，具有腿结构及用来驱动腿结构的舵机A与舵机B；所述舵机A通过舵机支架A固定于躯体上，输出轴轴线垂直水平面设置；舵机B安装于舵机支架B上，输出轴轴线与舵机A输出轴轴线垂设置；舵机支架B通过连接端安装于驱动舵机A的输出轴上；所述腿结构前端用于支撑，末端通过铰接台与舵机支架B间铰接；腿结构中段通过端部铰接的两个连杆与舵机B输出轴固定；由此通过控制舵机A可实现腿结构绕舵机A输出轴轴线的转动运动，进而实现腿结构的前后摆动；通过控制舵机B实现腿结构绕自身与舵机支架B铰接轴轴线转动运动，进而实现腿结构的抬起与放下。

【技术特征摘要】
1.一种仿生蚂蚁六足探测机器人，包括主机体部分和六足部分；六足部分包括左侧三足部分与右侧三足部分，分别安装于主机体部分左右两侧前、中、后位置；其特征在于：六足结构及安装方式相同，具有腿结构及用来驱动腿结构的舵机A与舵机B；所述舵机A通过舵机支架A固定于躯体上，输出轴轴线垂直水平面设置；舵机B安装于舵机支架B上，输出轴轴线与舵机A输出轴轴线垂设置；舵机支架B通过连接端安装于驱动舵机A的输出轴上；所述腿结构前端用于支撑，末端通过铰接台与舵机支架B间铰接；腿结构中段通过端部铰接的两个连杆与舵机B输出轴固定；由此通过控制舵机A可实现腿结构绕舵机A输出轴轴线的转动运动，进而实现腿结构的前后摆动；通过控制舵机B实现腿结构绕自身与舵机支架B铰接轴轴线转动运动，进而实现腿结构的抬起与放下。2.如权利要求1所述一种仿生蚂蚁六足探测机器人，其特征在于：主机体部分包括头部、躯体和尾部；其中，头部上安装有摄像头；尾部内安装有图传设备；躯体两侧安装六足部分。3.如权利要求2所述一种仿生蚂蚁六足探测机器人，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：石健，郭庆，张益鑫，王少萍，池小楷，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11