一种多运动模式仿生移动机器人制造技术

本发明专利技术公开一种多运动模式仿生移动机器人，其特征在于该机器人由机身平台、6条结构相同的机器腿、基于3G网络的视频监控系统和基于远程操作的双摇杆遥操控系统组成；所述机器腿具有4个关节部和一个轮部，每个关节部均由旋转角度为180度的大扭力舵机驱动，一台舵机负责驱动一个关节，轮部由旋转角度为360度的大扭力舵机驱动，可以整周转动；舵机旋转中心轴的两端均由轴承固定；六条机器腿对称布置于机器人机身平台的两侧，形成仿生机构；机器腿下端连杆采用直角倒L型设计，其一端与机身相连接，另一端与地面接触；视频监控系统主要包括发送端和接收端；遥操控系统针对6条机器腿遥操作控制，主要包括发送端和接收端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人技术，具体为一种多运动模式仿生移动机器人。
技术介绍
在移动机器人的行走机构中，研究较多的是轮式机器人、履带式机器人和具有仿生功能的腿式机器人(或称仿生机器人)。其中以轮式机器人的移动效率最高，运动灵活、控制和研制相对简单，但其地形适应能力相对较差；履带机器人对地形的适应能力较强，·负载能力较大，行走较为平稳，但转向行驶并不灵活，移动速度相对较慢；而仿生机器人具有腿式机构，其适应能力相对最强，但其效率较低。参考上述移动机器人的优缺点，有些机器人的移动机构，将轮式移动机构和腿式移动机构相结合，组合成了轮腿式移动机器人，增强了移动机器人在复杂路况环境下的道路适应性和通过性，即轮腿式移动机器人兼具有仿生机器人和轮式移动机器人的优点，可在不同环境下采用不同的行进策略，极大地提高了移动机器人的前进速度和地形适应能力，成为当今室外机器人发展的一个主要方向。仿生移动机器人是指可模仿多种动物运动的移动机器人，包括四足哺乳动物、六足昆虫和八足爬行动物等。仿生移动机器人机构模型基于多足移动机构而建立，因此具有良好的稳定性，可灵活运动，不易于发生侧翻倾覆等，具有较强的应用性，针对此类移动机器人的研究也较多。多运动模式仿生机器人通过变换关节构造，可实现多种运动模式之间的转换，例如昆虫运动模式和哺乳动物运动模式之间的转换等，因此其整体机构具有变形功能，属可重构机构及仿生可重构工程范畴。此类移动机器人的灵活运动能力、地形适应能力等均能得到进一步地提闻，正逐渐成为关注的热点。多运动模式仿生机器人系统设计要解决的实质问题是，通过对机器人的工作环境、要实现的具体功能等技术指标进行综合性能分析，设计出一套最优机械腿，使机器腿能够在相应的控制指令下实现规定的动作。移动机器腿系统设计的首要问题是确定其机构的行进和构形方式，单一的行进方式主要有轮式、腿式和履带式。但单一的行进方式不能满足复杂地形的要求，因而现在大都采用两种以上行进方式的复合行进方式，这样的机器人平台对复杂地形具有更强的适应能力。近些年比较典型的轮腿移动机器人主要有1，美国“好奇号”火星探测车，该机器人为六轮腿移动机器人，具有轮式机器人及腿式机器人的特点，其地形适应能力得到提高，但由于这类机器人采用悬架机构，其灵活移动性能仍受到局限，行进效率不高，且地形适应能力及越障能力等也具有局限性；2，美国JPL实验室的ATHLETE六轮腿移动机器人，这类机器越障能力较强，可以灵活移动，并可完成多种运动功能，适应多种地形，但受其动力学性能影响，其动作效率较低，又因其机构构形简单、电机数目较多，整机能耗较大；3，日本千叶大学研制的halluc II移动机器人，因具有“变形”功能，其移动能力进一步得到提高，可实现轮、腿、轮腿复合式运动，但此机器人控制系统较复杂，同样也存在能耗、体积等问题
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种多运动模式仿生移动机器人，该机器人具有六条结构相同的机器腿和直角倒L型连杆及变形关节，每条腿均采用大扭力电机，相互配合，可实现5个自由度的驱动，整条机器腿为开链串联机构，通过调节6条腿上各关节角度，实现机器腿在多种模式之间的转换，以提高机器人对不同地形的适应能力。在实现所述功能要求的前提下，本专利技术机器人采用3G点对点通信网络，具有远程实时监控功能，并依据人机工程学原理，采用双摇杆进行远程无线控制，因此控制相对简单，该机器人同时具有承载能力强，质量轻，体积小，模块化便于装备等特点。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，设计一种多运动模式仿生移动机器人，其特征在于该机器人由机身平台、6条结构相同的机器腿、基于3G网络的视频监控系统和基于远程操作的双摇杆遥操控系统组成；所述机器腿具有4个关节部和一个轮部，共5个自由度，每个关节部均由旋转角度为180度的大扭力舵机驱动，一台舵机负责驱动一个关节，轮部由旋转角度为360度的大扭力舵机驱动，可以整周转动；舵机旋转中心轴的两端均由轴承固定；六条机器腿对称布置于机器人机身平台的两侧，形成仿生机构；所述机器腿下端连杆采用直角倒L型设计，其一端与机身相连接，另一端与地面接触；所述视频监控系统基于3G网络，主要包括发送端和接收端；接收端主要是USB摄像头、arm9开发板、3G无线网卡和电源模块；发送端主要是液晶显示器、arm9开发板、3G无线网卡和电源模块；所述遥操控系统针对所述的6条机器腿进行遥操作控制，主要包括发送端和接收端；发送端主要是两个控制摇杆、AD采集模块、单片机处理模块和无线串口发射模块；接收端主要是无线串口接收模块、单片机、CPLD模块、光电耦合模块和电机。与现有技术相比，本专利技术机器人采用轮腿复合式结构，采用双摇杆进行遥操作控制、控制协议的制定使得控制过程相对简单，在平整地面上采用轮式方法行进，能耗大幅降低；在复杂地形下采用轮腿复合协调运动的方式法进行移动，效率大为提高。本专利技术机器人由于特殊的结构设计，通过变形关节和直角倒L型连杆结构的腿部设计，可使机器人能够更加充分利用机器人自身关节和结构特点，进一步提高了机器人的灵活性，不仅可跨越一定高度的障碍，还可跨越一定长度的凹坑；同时倒L型连杆设计可降低机器人整体重心，利于机器人快速稳定行动，不易发生侧覆倾翻；也尽可能地降低了机器人的整体高度，从而利于穿越狭小缝隙，提高移动能力；直角倒L型连杆设计还有利于爬坡运动，具有较强的地形适应能力和道路通过能力。附图说明图I为本专利技术多运动模式仿生移动机器人的一种实施例的整体三维结构示意图。图2为本专利技术多运动模式仿生移动机器人单条机器腿一种实施例的机构原理示意图。图3为本专利技术多运动模式仿生移动机器人单条机器腿一种实施例的完整装配三维结构模型图。图4为本专利技术多运动模式仿生移动机器人一种实施例的3G网络点对点视频采集的流程图的发送端系统图。图5为本专利技术多运动模式仿生移动机器人一种实施例的3G网络点对点视频监控系统显示的流程图的接收端系统图。图6为本专利技术多运动模式仿生移动机器人一种实施例的遥操作系统控制端流程图。图7为本专利技术多运动模式仿生移动机器人一种实施例的遥操作系统接收端流程图。具体实施例方式下面结合实施例及其附图详细叙述本专利技术。实施例是以本专利技术所述技术方案为前提进行的具体实施说明，给出了详细的实施方式和过程。但本专利技术申请的权利要求保护范围不限于所述实施例的描述范围。 本专利技术设计的多运动模式仿生移动机器人(以下简称机器人，参见图1-7)，主要采用连杆机构作为传动机构，采用电机加支架相联接的方式驱动关节转角变化。具体机构特征是本专利技术机器人从整体运动关系看可分为三个组成部分，即负责机器人本体运动及支撑关系的机器人本体机械结构、负责实现移动机器人基于3G网络的视频监控系统和负责实现远距离无线控制的遥操作控制系统。本专利技术机器人本体实施例共由6条机构相同的机器腿组成，属于模块化设计，且机械设计相对简易，便于实现快速拆装，便于机器人应对实际工作环境的需要。本专利技术机器人所述每一条机器腿的结构都相同，均为连杆机构(参见图1-3)，实施例共有15个不同的零件参与整条机器腿的组装，包括关节二舵机连接板11、固定轴与大腿连杆12、支撑板13、关节三用连接板14、关节三用舵机15、直角倒L型连杆16、小腿用连接板17、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多运动模式仿生移动机器人，其特征在于该机器人由机身平台、6条结构相同的机器腿、基于3G网络的视频监控系统和基于远程操作的双摇杆遥操控系统组成；所述机器腿具有4个关节部和一个轮部，共5个自由度，每个关节部均由旋转角度为180度的大扭力舵机驱动，一台舵机负责驱动一个关节，轮部由旋转角度为360度的大扭力舵机驱动，可以整周转动；舵机旋转中心轴的两端均由轴承固定；六条机器腿对称布置于机器人机身平台的两侧，形成仿生机构；所述机器腿下端连杆采用直角倒L型设计，其一端与机身相连接，另一端与地面接触；所述视频监控系统基于3G网络，主要包括发送端和接收端；接收端主要是USB摄像头、arm9开发板、3G无线网卡和电源模块；发送端主要是液晶显示器、arm9开发板、3G无线网卡和电源模块；所述遥操控系统针对所述的6条机器腿进行遥操作控制，主要包括发送端和接收端；发送端主要是两个控制摇杆、AD采集模块、单片机处理模块和无线串口发射模块；接收端主要是无线串口接收模块、单片机、CPLD模块、光电耦合模块和电机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张明路，宋孟军，张小俊，孙凌宇，张建华，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：