仿生六足爬行机器人制造技术

本发明专利技术涉及仿生爬行机器人技术领域，具体地说，是一种仿蜘蛛的六足爬行机器人，包括腿部结构和中心驱动单元，本体包括六条腿，绕圆形中心驱动单元均匀布置，两两之间的角度均为60°，机械腿通过两条连杆与中心驱动单元实现连接，所述每一条腿部结构包含一个舵机带动一对齿轮产生运动，所述舵机固定安装于中心驱动单元的底盘内，下连杆与转向杆连接，安装于舵机轴上的齿轮与安装在转向杆上的齿轮相配合实现水平方向转动，其转动角度均为30°，从而实现机械腿的前进、后退运动，本发明专利技术具有稳定性好、结构简单、灵活性高等优点。

Bionic Hexapod crawling robot

【技术实现步骤摘要】
仿生六足爬行机器人
本专利技术涉及仿生爬行机器人
，具体地说，是一种仿蜘蛛的六足爬行机器人。
技术介绍
蜘蛛的运动行为经过自然进化可以高度适应复杂多变的环境。蜘蛛是陆地生态系统中最丰富的捕食性天敌，其反应速度快且运动姿势灵活多变。从机构仿生学角度而言，八足的仿生蜘蛛结构复杂，参数较多，完全按照该结构仿生难度较大，因此按照六足结构进行仿生爬行机器人设计。仿生六足机器人具有高灵活性，在环境复杂、路况较差的条件下也能保证稳定行走能力，还具有一定的避障能力，可以替代人类完成特殊场景的任务。仿生六足机器人以蜘蛛为仿生蓝本，具有优秀的运动能力，可在复杂环境中有较出色的平稳性，可用于复杂环境的探测、废墟搜索、特定物品运输等场合，广泛应用于工业、国防、救援探测等诸多领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种稳定性好、结构简单、灵活性高的仿生六足爬行机器人。为了达到上述目的，本专利技术从仿生功能的角度出发，以蜘蛛爬行特性为基础，设计了一种六足爬行机器人。本专利技术的具体技术方案如下：一种仿生六足爬行机器人，包括腿部结构和中心驱动单元，本体包括六条腿，绕中心驱动单元均匀布置，两两之间的角度均为60°，机械腿通过两条连杆与中心驱动单元实现连接，所述每一条腿部结构包含一个舵机带动一对齿轮产生运动，所述舵机固定安装于中心驱动单元的底盘内，下连杆与转向杆连接，安装于舵机轴上的齿轮与安装在转向杆上的齿轮相配合实现水平方向转动，其转动角度均为30°（-15°~15°），从而实现机械腿的前进、后退运动。本专利技术的进一步改进，腿部结构的抬升杆一端与上、下连杆相连接，可实现垂直面内的转动，抬升杆的另一端安装在连接盘上，可实现水平面转动，如此设计布局是保证舵机在驱动腿部前进、后退时不影响中心驱动单元连接盘的运动，减少耦合。本专利技术的进一步改进，六条腿的连杆及与之对应的抬升杆和驱动单元的连接盘共同构成类似伞状收缩机构，通过连接盘的上下运动造成抬升杆及连接杆整体结构的收缩，从而实现竖直方向的抬腿运动。本专利技术的进一步改进，所述中心驱动单元由步进电机、齿轮、驱动连杆及伞状结构构成，通过步进电机带动齿轮转动，借助与齿轮有关联的驱动连杆的运动可带动连接盘上、下运动可实现伞状机构的收缩与伸展，从而实现抬腿与落下。本专利技术的进一步改进，驱动连杆安装在齿轮两侧圆盘面上，两圆盘与齿轮同轴安装，可由一个步进电机驱动驱动上、下连接盘运动实现两组腿的交替抬起与落下。本专利技术的进一步改进，所述齿轮两侧的圆盘与上、下连接盘之间的两个连杆长度不等，与下连接盘相连的连杆较长，同时下连接盘与三条腿相连，三条腿之间初始状态夹角120°；所述较短连杆与上连接盘相连，并于另外三条腿相连；两连杆安装不同轴且长度不同，导致上、下连接盘周期性间歇运动，仿生六足机器人产生交替抬腿与落腿动作。仿生六足机器人初始状态夹角为120°的三条腿在舵机的驱动下实现前进动作，步进电机驱动伞状结构收缩促使另外三条腿产生抬腿动作，先产生前进动作的三条腿的舵机再产生同方向的小角度运动且三条腿着力点不变，导致中心驱动单元整体中心前移，步进电机反方向运转伞状结构伸展，抬起的三条腿落下，步进电机继续运动驱动最开始产生前进动作的三条腿抬起，刚落下的三条腿舵机转动一定角度，中心驱动单元中心前移，步进电机继续运动，抬起的三条腿落下，机器人完成一个周期的前进动作。一个步进电机控制六条腿的抬起与落下，六个舵机控制六条腿的水平运动，每条腿可独立控制，可实现仿生爬行机器人的多种爬行步态。本专利技术的有益效果：本专利技术披露的爬行机器人的一个步进电机控制六条腿的抬起与落下，六个舵机控制六条腿的水平运动，每条腿可独立控制，可实现仿生爬行机器人的多种爬行步态，具有稳定性好、结构简单、灵活性高等优点。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的整体爆炸示意图。图3是本专利技术中腿部结构示意图。图4是本专利技术中底盘的结构示意图。图5是本专利技术中顶盘的结构示意图。图6是本专利技术中连接盘结构示意图。图中，1-腿部部件，2-中心驱动单元的顶盘，3-步进电机，4-上齿轮，5-固定支撑架，6-底盘，7-上连接盘，8-下连接盘，9-下齿轮，101-上连杆，102-抬升杆，103-转向齿轮，104-舵机端齿轮，105-舵机，106-转向杆，107-下连杆，201-步进电机安装孔，202-固定螺栓孔，203-支撑架，601-转向杆安装轴，602-舵机安装孔，603-螺栓孔，701-短连杆安装圆盘，702-短连杆，703-上连接盘骨架1，704-上连接盘骨架2，705-上连接盘骨架3，801-长连杆安装圆盘，802-长连杆，803-下连接盘骨架1，804-下连接盘骨架2，805-下连接盘骨架3，806-安装连接孔。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不对本专利技术的保护范围构成限定。如图1和图2所示，一种仿生六足爬行机器人，主要包括腿部结构和中心驱动单元。其中，如图3-图4所示，腿部结构1由连杆（101、107）、抬升杆102、齿轮（103、104）和舵机105组成，腿部机构1由舵机105提供驱动力，通过舵机端齿轮104与转向齿轮103啮合带动转向杆106运动，与转向杆106连接的下连杆107带动腿部机构实现水平方向运动，舵机105安装固定于底盘6的舵机安装孔602内，并通过螺栓孔603实现螺栓连接固定，转向杆106安装在转向杆安装轴601上并可绕其旋转。如图1-图6所示，中心驱动单元由顶盘2、底盘6、步进电机3、上齿轮4、下齿轮9、上连接盘7和下连接盘8构成，步进电机3安装在顶盘2内的步进电机安装孔201中，借助固定螺栓孔202实现螺栓连接，短连杆安装圆盘701、长连杆安装圆盘801与下齿轮9同轴安装，为了保证稳定性，该安装轴借助固定支撑架5固定于顶盘2上，短连杆702安装在短连杆安装圆盘701上，带动上连接盘7发生上下运动，上连接盘骨架703与腿D相连，上连接盘骨架704与腿F相连,上连接盘骨架705与腿B相连，在上连接盘7发生上下运动时，腿B、D、F实现抬腿与落下；长连杆802安装在长连杆安装圆盘801上，带动上连接盘8发生上下运动，上连接盘骨架803、804、805分别与腿E、A、C相连，在长连杆802驱动下，下连接盘8发生上下运动时，腿A、C、E实现抬腿与落下。上连接盘7、下连接盘8、抬升杆102及六条腿构成类似伞状收缩结构，由一个步进电机3借助安装不同轴的短连杆702、长连杆802实现周期性间歇运动，完成两组腿的交替抬起与落下。以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生六足爬行机器人，其特征在于，包括腿部结构和中心驱动单元，所述腿部结构沿所述中心驱动单元均匀设置，所述腿部结构由连杆、齿轮和舵机组成，所述腿部机构由舵机提供驱动力，通过齿轮传动，驱动连杆实现腿部水平方向运动，所述中心驱动单元由步进电机、齿轮、驱动连杆及伞状收缩机构构成，通过步进电机带动齿轮转动，借助连杆实现伞状收缩机构的伸缩，从而实现竖直方向的抬腿运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种仿生六足爬行机器人，其特征在于，包括腿部结构和中心驱动单元，所述腿部结构沿所述中心驱动单元均匀设置，所述腿部结构由连杆、齿轮和舵机组成，所述腿部机构由舵机提供驱动力，通过齿轮传动，驱动连杆实现腿部水平方向运动，所述中心驱动单元由步进电机、齿轮、驱动连杆及伞状收缩机构构成，通过步进电机带动齿轮转动，借助连杆实现伞状收缩机构的伸缩，从而实现竖直方向的抬腿运动。


2.根据权利要求1所述的仿生六足爬行机器人，其特征在于，所述腿部结构的数量为6个，所述每一条腿部结构包含一个舵机带动一对齿轮产生运动，腿部可实现水平方向转动，其转动角度均为-15°到15°，所述舵机安装在底盘上，舵机驱动齿轮转动，通过转向杆带动腿部实现水平方向运动；所述中心驱动单元内的步进电机带动齿轮转动，安装在齿轮两侧圆盘面上的连杆随之产生转动，从而与连杆相连的连接盘产生竖直方向运动，造成...

【专利技术属性】
技术研发人员：方记文，邱鹏，杜天宇，罗政协，洪飞飞，董陶，刘云龙，左家益，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32