一种仿生螃蟹探测机器人制造技术

本发明专利技术属于仿生机械学技术领域，具体涉及一种仿生螃蟹探测机器人，由螃蟹机体、八足行走机构、轮行走机构、螯爪机构和控制系统五部分组成，所述螃蟹机体包括底板、机身盖板；所述的八足行走机构包括两套前后对称的四足结构；所述轮行走机构包括顶板、升降连杆、连杆舵机、长短牵连杆、驱动轮和驱动电机；所述螯爪机构有两套，左右对称设置在螃蟹机体的上端面，包括伸举机构和夹爪机构；所述控制系统用于控制八足行走机构、轮行走机构和螯爪机构的动作，同时实现对现场环境的探测和定位，本发明专利技术主要解决现有的螃蟹探测机器人运动方式较单一，螯爪和钳螯运动自由度不足、路况适应性差，不具备定位、自动避障等功能以适应复杂多变环境的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生螃蟹探测机器人


[0001]本专利技术属于仿生机械学
，具体涉及一种仿生螃蟹探测机器人。

技术介绍

[0002]仿生机械学是以力学和机械学作为基础，结合生物学、工程学、电子技术、控制论等基础学科，经历了原始探索、宏观仿形与运动仿生、机电系统与生物性能部分融合三个阶段，最终发展而来的一门涉及诸多研究领域，既古老又年轻的综合型学科。在仿生机械学的指导下，衍生出了诸如螃蟹机器人之类的仿生机械。仿生螃蟹机器人，是一种多足步行机器人的仿生机械，近年来很多国家以特殊环境作业、勘测、搬运救援等等为目的设计开发出了大小不同，形态各异的螃蟹机器人。世界各国对于螃蟹机器人都在进行着不同的研究，也有很多投入了实际应用，但并没有形成一个标准化的体系，也没有形成初步的产业链，所以，它还有着非常广阔的发展空间。
[0003]螃蟹机器人是仿生学应用于实践的产物。申请号为CN201410581468.4的仿生螃蟹机器人的运动方式较为单一，螯爪、钳螯运动自由度不足，不能实现前伸和上举功能，路况适应性差，行走速度低，主要用于娱乐观赏，不能用于探测。申请号为201710602471.3的可变换行走方式的机械式挖掘机，使用履带轮胎行走切换装置和履带行走装置配合完成履带行走方式与轮胎行走方式间的切换，但相对于轮、足，轮腿转换行走方式，在坑洼地面、地震废墟、空间狭小区域行走灵活性不足。申请号为CN201821442587.1的一种仿生蜘蛛探测机器人，拥有履带和仿生足两种驱动方式，应用于管道等狭小空间，但无法对环境温湿度、地面情况进行评估，不具备定位、自动避障等功能以适应复杂多变的环境。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述问题提供了一种仿生螃蟹探测机器人。
[0005]为达到上述目的本专利技术采用了以下技术方案：
[0006]一种仿生螃蟹探测机器人，包括螃蟹机体、八足行走机构、轮行走机构、螯爪机构和控制系统，所述八足行走机构、轮行走机构、螯爪机构和控制系统均安装在螃蟹机体上，所述八足行走机构和轮行走机构分别用于以不同的方式进行运动，所述螯爪机构用于夹取物体，所述控制系统用于控制八足行走机构、轮行走机构和螯爪机构的动作，同时实现对现场环境的探测和定位；
[0007]所述螯爪机构有两套，左右对称设置在螃蟹机体的上端面，所述螯爪机构包括伸举机构和夹爪机构；
[0008]所述伸举机构包括螯爪壳板，所述螯爪壳板为中空结构，所述螯爪壳板固定设置在螃蟹机体上，在所述螯爪壳板上固定设置有伸举舵机，在所述伸举舵机的输出轴上固定连接有原动曲柄，在所述原动曲柄的另一端铰接有螯爪中间连杆，所述螯爪中间连杆的另一端与螯爪传动摇杆的中部铰接，所述螯爪传动摇杆的上端与螯爪壳板的上部铰接，在所述螯爪传动摇杆的中下部设置有滑槽，在所述滑槽内滑动设置有销钉，在所述螯爪壳板上
设置有轨迹槽，所述销钉还滑动设置在轨迹槽内；
[0009]所述夹爪机构包括芯柄，所述芯柄的上端铰接在螯爪壳板内腔的上部，在所述芯柄上设置有随动槽，所述销钉还滑动设置在随动槽内，在所述芯柄的下端连接有夹爪端，在所述夹爪端的下端连接有臂架，在所述臂架上固定有夹取舵机，所述夹取舵机的输出轴与扭动曲柄的中部固定连接，在所述扭动曲柄的左右两端均铰接有扭动连杆，在所述扭动连杆的另一端铰接有夹齿，所述夹齿与臂架的前端面滑动连接。
[0010]进一步，所述螃蟹机体包括底板，在所述底板上设置有机身盖板。
[0011]再进一步，所述八足行走机构包括两套前后对称的四足结构，所述四足结构包括蜗轮蜗杆减速电机，所述蜗轮蜗杆减速电机安装在机身盖板上，在所述蜗轮蜗杆减速电机的输出轴上安装有主传动齿轮，在所述主传动齿轮的左右两侧均啮合连接有中间圆柱齿轮，在所述中间圆柱齿轮的另一侧啮合连接有输出齿轮，所述主传动齿轮、中间圆柱齿轮和输出齿轮均转动连接在两个装腿板之间，两个所述装腿板固定连接，且在两个装腿板之间留有间隙，其中一个所述装腿板与机身盖板固定连接，在所述输出齿轮的前后端面均铰接有齿轮摇杆，且前后端面齿轮摇杆的铰接位置关于输出齿轮的中心对称，在所述齿轮摇杆的中部铰接有短摇杆，所述短摇杆的另一端铰接在装腿板的中下部，所述齿轮摇杆的另一端与输出足的中上部铰接，所述输出足的上端与长摇杆的一端铰接，所述长摇杆的另一端与装腿板的中上部铰接。
[0012]更进一步，所述轮行走机构包括顶板，所述顶板与螃蟹机体上的底板固定连接，在所述顶板下表面的安装有四个上T型连接件，在所述上T型连接件上铰接有升降连杆，在所述升降连杆的下端铰接有下T型连接件，四个所述下T型连接件均固定连接在轮板上，在所述顶板的下表面设置有连杆舵机，在所述连杆舵机的输出轴上固定连接有短牵连杆，在所述短牵连杆的另一端铰接有长牵连杆，所述长牵连杆的另一端与其中一个T型连接件铰接，在所述轮板的下表面安装有驱动轮和用于为驱动轮提供动力的驱动电机。
[0013]更进一步，所述控制系统由Arduino控制板、OLED显示屏、舵机驱动模块、电机驱动模块、温湿度传感器、蓝牙模块、数字漫反射避障传感器、GPS卫星定位模块和摄像头组成；
[0014]所述蓝牙模块用于实现Arduino控制板和遥控终端之间的信号及数据传输，所述Arduino控制板用于对OLED显示屏、舵机驱动模块、电机驱动模块、温湿度传感器、数字漫反射避障传感器、GPS卫星定位模块和摄像头进行输入输出的控制，所述OLED显示屏用于进行数据及图像的显示，所述舵机驱动模块用于控制伸举舵机、夹取舵机和连杆舵机的工作，所述电机驱动模块用于控制蜗轮蜗杆减速电机和驱动电机的工作，所述温湿度传感器用于测量环境温度和湿度，所述数字漫反射避障传感器用于对机器人的行径路线进行探测，所述GPS卫星定位模块用于实现机器人的定位，所述摄像头用于采集环境图像。
[0015]与现有技术相比本专利技术具有以下优点：
[0016]本专利技术通过两个涡轮蜗杆减速电机驱动八足行走机构，即可机器人的横向行走、转向等基本动作；通过伸举舵机驱动伸举机构实现夹爪机构前举和下伸，通过夹取舵机的驱动实现抓取和放下动作。
[0017]本专利技术具有驱动结构简单易操作、转动灵活、动力传递效率高、仿生程度高、维修方便等特点。
[0018]本专利技术的八足行走机构能提供较稳定的运动轨迹，输出足的高灵活性对路况具有
广泛适应性，轮行走机构的快速运动使工作效率显著提高，方便机器人适应多环境作业，螯爪齿可以灵活开合，对实现全方位抓取实物十分有利；
[0019]本专利技术还配备了摄像头、GPS卫星定位模块、数字漫反射避障传感器、温湿度传感器和蓝牙模块，可用于探测作业。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术的八足行走状态下的正视图；
[0022]图3为本专利技术轮行走状态下的正视图；
[0023]图4为本专利技术螃蟹机体的结构示意图；
[0024]图5为本专利技术八足行走机构的结构示意图；
[0025]图6为本专利技术轮行走机构的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生螃蟹探测机器人，其特征在于：包括螃蟹机体(1)、八足行走机构(2)、轮行走机构(3)、螯爪机构(4)和控制系统(5)，所述八足行走机构(2)、轮行走机构(3)、螯爪机构(4)和控制系统(5)均安装在螃蟹机体(1)上，所述八足行走机构(2)和轮行走机构(3)分别用于仿生螃蟹探测机器人以不同的方式进行运动，所述螯爪机构(4)用于夹取物体，所述控制系统(5)用于控制八足行走机构(2)、轮行走机构(3)和螯爪机构(4)的动作，同时实现对现场环境的探测和定位；所述螯爪机构(4)有两套，左右对称设置在螃蟹机体(1)的上端面，所述螯爪机构(4)包括伸举机构和夹爪机构；所述伸举机构包括螯爪壳板(401)，所述螯爪壳板(401)为中空结构，所述螯爪壳板(401)固定设置在螃蟹机体(1)上，在所述螯爪壳板(401)上固定设置有伸举舵机(402)，在所述伸举舵机(402)的输出轴上固定连接有原动曲柄(403)，在所述原动曲柄(403)的另一端铰接有螯爪中间连杆(404)，所述螯爪中间连杆(404)的另一端与螯爪传动摇杆(405)的中部铰接，所述螯爪传动摇杆(405)的上端与螯爪壳板(401)的上部铰接，在所述螯爪传动摇杆(405)的中下部设置有滑槽(406)，在所述滑槽(406)内滑动设置有销钉(407)，在所述螯爪壳板(401)上设置有轨迹槽(408)，所述销钉(407)还滑动设置在轨迹槽(408)内；所述夹爪机构包括芯柄(409)，所述芯柄(409)的上端铰接在螯爪壳板(401)内腔的上部，在所述芯柄(409)上设置有随动槽(410)，所述销钉(407)还滑动设置在随动槽(410)内，在所述芯柄(409)的下端连接有夹爪端(411)，在所述夹爪端(411)的下端连接有臂架(412)，在所述臂架(412)上固定有夹取舵机(413)，所述夹取舵机(413)的输出轴与扭动曲柄(414)的中部固定连接，在所述扭动曲柄(414)的左右两端均铰接有扭动连杆(415)，在所述扭动连杆(415)的另一端铰接有夹齿(416)，所述夹齿(416)与臂架(412)的前端面滑动连接。2.根据权利要求1所述的一种仿生螃蟹探测机器人，其特征在于：所述螃蟹机体(1)包括底板(101)，在所述底板(101)上设置有机身盖板(102)。3.根据权利要求2所述的一种仿生螃蟹探测机器人，其特征在于：所述八足行走机构(2)包括两套前后对称的四足结构，所述四足结构包括蜗轮蜗杆减速电机(201)，所述蜗轮蜗杆减速电机(201)安装在机身盖板(102)上，在所述蜗轮蜗杆减速电机(201)的输出轴上安装有主传动齿轮(202)，在所述主传动齿轮(202)的左右两侧均啮合连接有中间圆柱齿轮(203)，在所述中间圆柱齿轮(203)的另一侧啮合连接有输出齿轮(204)，所述主传动齿轮(202)、中间圆柱齿轮(203)和输出齿轮(204)均转动连接在两个装腿板(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦慧斌，刘锴，吴征祥，王亮，赵帅，贾程翔，杨昊，徐飞扬，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：