CN101923349A - 智能蜘蛛机器人装置 - Google Patents

Abstract

智能蜘蛛机器人装置包括机械平台、控制主机、至少一个摄像头，所述机械平台设有蛛腹、进行姿态调整和行走的电动机，所述控制主机包括：电动机控制装置、微处理器、通讯电路板，微处理器包括8--64位微电脑，通讯电路板设有含低至G2通讯电路或手机电路或其它无线遥控器电路，所述电动机控制装置与电动机相连，摄像头信号与微处理器相连，摄像头信号与通讯电路板相连，通讯电路板与微处理器电信号相连，控制主机安装在蛛腹里。可以远程遥控或按程序自主调整身体姿态、判断行走路线、行走方式和完成其它工作任务。

Description

智能蜘蛛机器人装置

技术领域

本发明涉及一种机器人装置，尤其是一种可远程遥控或按程序自主调整身体姿态和判断行走路线以及完成其它工作任务的智能蜘蛛。

背景技术

现有机器人品种繁多千奇百怪，具有能在60°以上的斜坡和巨石星落棋布的工作面上行走的机器人还没有出现。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种能在60°以上的斜坡和巨石星落棋布的工作面上行走，代替人完成一定任务的机器人装置。

本发明采用如下技术方案，包括机械平台、控制主机、至少一个摄像头，所述机械平台设有蛛腹、进行姿态调整和行走的电动机，所述控制主机包括：电动机控制装置、微处理器、通讯电路板，微处理器包括8--64位微电脑，通讯电路板设有含低至G2通讯电路或手机电路或其它无线遥控器电路，所述电动机控制装置与电动机相连，摄像头信号与微处理器相连，摄像头信号与通讯电路板相连，通讯电路板与微处理器电信号相连，控制主机安装在蛛腹里。本方案是用摄像头观察路面、工作面，用通讯电路板传递信息，用微处理器按程序计算前进路线、行走方式、工作方式或执行遥控指令，控制电动机顺转、反转和停止。

作为本发明的一种改进，所述机械平台还设有伸缩杆，所述伸缩杆包括：第九电动机、第十电动机、第十一电动机、第九蜗杆、第九蜗轮、起卧螺杆、卧杆帽、帽螺钉、滑槽板、活动轴、带孔件、至少一根伸杆、螺旋顶杆件和旋转体，所述螺旋顶杆件包括螺旋钢丝或由一小段一小段互连螺杆构成的螺杆，第九电动机固定在蛛腹上，第九蜗杆固定在第九电动机转子轴上，第九蜗轮和第十电动机固定在旋转体上，起卧螺杆穿过第十电动机转子轴心，起卧螺杆与卧杆帽相连，卧杆帽与帽螺钉相连，帽螺钉与滑槽板相连，滑槽板与伸杆相连，活动轴与旋转体相连，活动轴与带孔件相连，带孔件固定在第十一电动机上，伸杆套在第十一电动机转子轴外圆上与第十一电动机相连，螺旋顶杆件穿过第十一电动机转子轴心直达伸杆。本方案是为了便于用摄像头进行隐蔽或仔细观察，或放置其它设备。

作为本发明的又一种改进，所述机械平台还设有旋转关节，所述旋转关节由1--2个关节构成，第一关节包括第二轴、第二蜗轮、第二电动机、第二蜗杆和固定架，第二蜗轮固定在第二轴上，第二蜗杆固定在第二电动机转子轴上，第二蜗杆与第二蜗轮相啮合，第二电动机固定在固定架或蛛腹上；第二关节包括第十四蜗杆、第十四蜗轮、第十四电动机和第九轴，第十四蜗杆固定在第十四电动机转子轴上，第十四蜗轮和第九轴固定在固定架上，第十四蜗杆与第十四蜗轮相啮合，第十四电动机固定在蛛腹上。本方案是为了增强蜘蛛适应环境能力。

作为本发明的再一种改进，所述机械平台的旋转关节还设有一至多个活动节，所述一至多个活动节包括：第一活动节、第一电动机、第一蜗杆、第一蜗轮和第一轴，第一电动机固定在第二轴上，第一蜗杆固定在第一电动机转子轴上，第一蜗轮与第一轴相连，第一轴与第二轴相连，第一蜗轮固定在第一活动节上，第一蜗杆与第一蜗轮相啮合；第二活动节、第三轴、第三电动机、第三蜗杆、第三蜗轮，第一活动节与第三轴相连，第三电动机固定在第一活动节上，第三蜗杆固定在第三电动机转子轴上，第三蜗轮与第三轴相连，第三蜗轮固定在第二活动节上，第三蜗杆与第三蜗轮相啮合；第三活动节、第四轴、第四电动机、第四蜗杆和第四蜗轮，第四轴与第二活动节相连，第四电动机固定在第二活动节上，第四蜗杆固定在第四电动机转子轴上，第四蜗轮与第四轴相连，第四蜗轮固定在第三活动节上，第四蜗杆与第四蜗轮相啮合。本方案是为了让蜘蛛能做高难度动作或完成复杂任务。

作为本发明的进一步改进，所述第一活动节设有上活动节、下活动节、第五电动机、第五蜗杆、至少一个第五蜗轮、至少一个螺杆、至少一个定位件和至少一个螺纹孔的紧固板，第五电动机固定在上活动节上，定位件固定在上活动节上，紧固板固定在下活动节上，第五蜗杆固定在第五电动机转子轴上，螺杆固定在第五蜗轮上，螺杆与定位件相连，螺杆与紧固板相连，第五蜗杆与第五蜗轮相啮合。本方案是使蜘蛛具有自断臂逃走能力。

作为本发明的又进一步改进，所述第三活动节还设有第六电动机、第七电动机、第五轴，第六轴，第六蜗杆、第七蜗杆、第六蜗轮、第七蜗轮、前爪和后爪，第六电动机和第七电动机和第五轴和第六轴固定在第三活动节上，第六蜗杆固定在第六电动机转子轴上，第七蜗杆固定在第七电动机转子轴上，第六蜗轮固定在前爪上，第六蜗轮与第五轴相连，第七蜗轮固定在后爪上，第七蜗轮与第六轴相连，第六蜗杆与第六蜗轮相啮合，第七蜗杆与第七蜗轮相啮合。本方案是使蜘蛛具有抓紧物体和抓住物体悬空行走能力，或完成只有用爪才能完成的工作任务。

作为本发明的还进一步改进，所述第三活动节还设有第一段活动节、第二段活动节、第八电动机、第八蜗杆、第八蜗轮、第七轴和连接板，第七轴一端固定在第一段活动节上另一端固定在第八蜗轮上，连接板固定在第二段活动节上，第八电动机固定在第二段活动节上，第八蜗杆固定在第八电动机转子轴上，第八蜗杆与第八蜗轮相啮合。本方案是为了使蜘蛛用爪旋转物体。

作为本发明的再进一步改进，所述第一活动节还设有不转活动节、可转动活动节，第十二电动机、第十二蜗杆、第十二蜗轮、第八轴和连接件，第十二电动机固定在不转活动节上，第十二蜗杆固定在第十二电动机转子轴上，第十二蜗轮固定在可转动活动节上，第八轴的一端固定在第十二蜗轮上、另一端与连接件相连，连接件固定在不转活动节上，第十二蜗杆与第十二蜗轮相啮合。本方案是为了使蜘蛛更灵活。

作为本发明的再进一步改进，所述控制主机还设有外部存贮器、陀螺仪、潮湿度和温度传感器，外部存贮器、陀螺仪、潮湿度和温度传感器与微处理器电信号相连。本方案是为了扩大存贮信息量和自己调整姿态以及对环境选择能力。

采用本发明具有如下优点：

1、本发明能够遥控或按程序设计自行行走。

2、本发明能够在60°以上的斜坡和巨石星落棋布的工作面上行走，代替人完成一定任务。

3、本发明能够抓住物体悬空行走。

4、本发明具有自断臂逃走能力。

5、本发明能够滚翻、翻越障碍物或完成从自己身体上装卸物品等复杂任务。

图面说明

1、图1，是本发明结构示意图。

2、图2，是本发明前爪和后爪结构示意图。

3、图3，是本发明的第一活动节自分离成两段结构示意图。

4、图4，是本发明伸缩杆的结构示意图。

5、图5，是本发明电信号连接示意图。

6、图6，是本发明装配一个活动节结构示意图。

7、图7，是本发明第三活动节前端可旋转结构示意图。

8、图8，是本发明第三活动节前端有吸附盘结构示意图。

9、图9，是本发明具有第一活动节和第三活动节的蜘蛛结构示意图。

10、图10，是本发明汇流环结构示意图。

11、图11，是本发明第一活动节可旋转示意图。

12、图12，是本发明电动机断路和堵转检测电路原理示意图。

13、图13，是本发明电动机控制装置电路原理示意图。

14、图14，是本发明旋转关节结构示意图。

具体实施方式

如图5、6，包括机械平台、控制主机、至少一个摄像头20，所述机械平台设有蛛腹25、进行姿态调整和行走的电动机8，所述控制主机包括：电动机控制装置26、微处理器21、通讯电路板23，微处理器21包括8--64位微电脑，通讯电路板设有含低至G2通讯电路或手机电路或其它无线遥控器电路，所述电动机控制装置26与电动机8相连，摄像头20信号与微处理器21相连，摄像头20信号与通讯电路板23相连，通讯电路板23与微处理器21电信号相连，控制主机安装在蛛腹25里。本方案是用摄像头20观察路面、工作面，用通讯电路板23传递信息，用微处理器21按程序计算前进路线、行走方式、工作方式或执行遥控指令、控制电动机8顺转、反转和停止。

如图4，所述机械平台还设有伸缩杆，所述伸缩杆包括：第九电动机60、第十电动机65、第十一电动机55、第九蜗杆59、第九蜗轮58、起卧螺杆64、卧杆帽63、帽螺钉62、滑槽板61、活动轴53、带孔件54、至少一根伸杆52、螺旋顶杆件50和旋转体56，所述螺旋顶杆件50包括螺旋钢丝或由一小段一小段互连螺杆构成的螺杆，第九电动机60固定在蛛腹25上，第九蜗杆59固定在第九电动机60转子轴上，第九蜗轮58和第十电动机65固定在旋转体56上，起卧螺杆64穿过第十电动机65转子轴心，起卧螺杆64与卧杆帽63相连，卧杆帽63与帽螺钉62相连，帽螺钉62与滑槽板61相连，滑槽板61与伸杆52相连，活动轴53与旋转体56相连，活动轴53与带孔件54相连，带孔件54固定在第十一电动机55上，伸杆52套在第十一电动机55转子轴外圆上与第十一电动机55相连，螺旋顶杆件50穿过第十一电动机55转子轴心直达伸杆52、51、49。本方案是为了便于用摄像头20进行隐蔽或仔细观察，或放置其它设备。

如图14，所述机械平台还设有旋转关节，所述旋转关节由1--2个关节构成，第一关节包括第二轴1、第二蜗轮3、第二电动机4、第二蜗杆2和固定架106，第二蜗轮3固定在第二轴1上，第二蜗杆2固定在第二电动机4转子轴上，第二蜗杆2与第二蜗轮3相啮合，第二电动机4固定在固定架106或蛛腹25上；第二关节包括第十四蜗杆103、第十四蜗轮105、第十四电动机102和第九轴104，第十四蜗杆103固定在第十四电动机102转子轴上，第十四蜗轮102和第九轴104固定在固定架上，第十四蜗杆103与第十四蜗轮105相啮合，第十四电动机102固定在蛛腹25上。本方案是为了增强蜘蛛适应环境能力。

如图1、图9，所述机械平台的旋转关节还设有一至多个活动节，所述一至多个活动节包括：第一活动节9、第一电动机8、第一蜗杆7、第一蜗轮6和第一轴5，第一电动机8固定在第二轴1上，第一蜗杆7固定在第一电动机8转子轴上，第一蜗轮6与第一轴5相连，第一轴5与第二轴1相连，第一蜗轮6固定在第一活动节9上，第一蜗杆7与第一蜗轮6相啮合；第二活动节14、第三轴12、第三电动机10、第三蜗杆11、第三蜗轮13，第一活动节9与第三轴12相连，第三电动机10固定在第一活动节9上，第三蜗杆11固定在第三电动机10转子轴上，第三蜗轮13与第三轴10相连，第三蜗轮13固定在第二活动节14上，第三蜗杆11与第三蜗轮13相啮合；第三活动节19、第四轴17、第四电动机15、第四蜗杆16和第四蜗轮18，第四轴17与第二活动节14相连，第四电动机15固定在第二活动节14上，第四蜗杆16固定在第四电动机15转子轴上，第四蜗轮18与第四轴17相连，第四蜗轮18固定在第三活动节19上，第四蜗杆16与第四蜗轮18相啮合。本方案是为了让蜘蛛能做高难度动作或完成复杂任务。

如图3，所述第一活动节9设有上活动节40、下活动节39、第五电动机46、第五蜗杆48、至少一个第五蜗轮43、至少一个螺杆44、至少一个定位件45和至少一个螺纹孔的紧固板41，第五电动机46固定在上活动节40上，定位件45固定在上活动节40上，紧固板41固定在下活动节39上，第五蜗杆48固定在第五电动机46转子轴上，螺杆44固定在第五蜗轮43上，螺杆44与定位件45相连，螺杆44与紧固板41相连，第五蜗杆48与第五蜗轮43相啮合。本方案是使蜘蛛具有自断臂逃走能力。

如图2，所述第三活动节19还设有第六电动机28、第七电动机38、第五轴34，第六轴36，第六蜗杆27、第七蜗杆37、第六蜗轮33、第七蜗轮35、前爪31和后爪30，第六电动机28和第七电动机38和第五轴34和第六轴36固定在第三活动节19上，第六蜗杆27固定在第六电动机28转子轴上，第七蜗杆37固定在第七电动机38转子轴上，第六蜗轮33固定在前爪31上，第六蜗轮33与第五轴34相连，第七蜗轮35固定在后爪30上，第七蜗轮35与第六轴36相连，第六蜗杆27与第六蜗轮33相啮合，第七蜗杆37与第七蜗轮35相啮合。本方案是使蜘蛛具有抓紧物体和抓住物体悬空行走能力，或完成只有用爪才能完成的工作任务。

如图7，所述第三活动节19还设有第一段活动节70、第二段活动节76、第八电动机74、第八蜗杆73、第八蜗轮75、第七轴72和连接板71，第七轴72一端固定在第一段活动节70上另一端固定在第八蜗轮75上，连接板71固定在第二段活动节76上，第八电动机74固定在第二段活动节76上，第八蜗杆73固定在第八电动机74转子轴上，第八蜗杆73与第八蜗轮75相啮合。本方案是为了使蜘蛛第三活动节的第一段活动节爪能够旋转。

如图11，所述第一活动节9还设有不转活动节98、可转动活动节93，第十二电动机97、第十二蜗杆95、第十二蜗轮94、第八轴96和连接件99，第十二电动机97固定在不转活动节98上，第十二蜗杆95固定在第十二电动机97转子轴上，第十二蜗轮94固定在可转动活动节93上，第八轴96的一端固定在第十二蜗轮94上、另一端与连接件99相连，连接件99固定在不转活动节98上，第十二蜗杆95与第十二蜗轮94相啮合。本方案是为了使蜘蛛更灵活。

如图5，所述控制主机还设有外部存贮器22、陀螺仪、潮湿度和温度传感器，外部存贮器22、陀螺仪、潮湿度和温度传感器与微处理器电信号相连。本方案是为了扩大存贮信息量和自己调整姿态以及对环境选择能力。

如图10，所述第三活动节19的第一段活动节70与第二段活动节76接触处设有汇流环，所述汇流环包括上绝缘板90、下绝缘板88、铜环67、86、87和接触簧片89，上绝缘板90安装在第一段活动节70上，下绝缘板88安装在第二段活动节76上，、铜环67、86、87安装在上绝缘板90上，接触簧片89安装在下绝缘板88上，凡是能作大角度旋转处也可以安装汇流环。本方案是为了使蜘蛛或被抓住的物体作大于360°的旋转。

如图12，所述的电动机32是包括本发明的一切电动机，都可以设有电动机断路和堵转检测电路，断路和堵转检测电路包括检测电阻66、电阻47、电阻42、电阻68、电阻77、第一比较器78、第二比较器79、中间电路80、中间电路100和开关组101，电动机32的一端头与检测电阻66的一端头、第一比较器78的+和第二比较器79的-相连，开关组101、电阻47和电阻68的一端头与电源92+极相连，电阻47的另一端头和电阻42的一端头与第一比较器78的-相连，电阻68的另一端头和电阻77的一端头与第二比较器79的+相连，检测电阻66、电阻42和电阻77的另一端头与电源负极相连接地，开关组101的另一端头与电动机32的另一端头相连，第一比较器78与中间电路80相连，第二比较器79与中间电路100相连，中间电路80、中间电路100与微处理器21相连。电动机正常工作状态下第一比较器78和第二比较器79的输出为0，电动机32呈断路状态时第二比较器79的输出为1，经中间电路100送到微处理器21，电动机堵转状态时第一比较器78的输出为1，经中间电路100送到微处理器21，微处理器21都会首先发指令关断电动机32电源或诊断故障后再启动电动机32。

如图13，所述电动机控制装置就是控制电动机32顺转、反转和停止的装置，包括开关81、开关82、开关83、开关84、开关85和开关电路，开关81、开关83与开关85的一个端头相连，开关82、开关84的一个端头与电源92正极相连，电源92负极与开关85的另一个端头相连，开关81、开关84的另一个端头与电动机32的一个端头相连，开关82、开关83的另一个端头与电动机32的另一个端头相连，开关81的控制端、开关82的控制端、开关83的控制端、开关84的控制端和开关85的控制端与开关电路相连，开关电路信号与微处理器21相连。

如图8，所述第三活动节19可以设有吸附盘、真空泵81、软管77、真空泵控制装置82，所述吸附盘包括密封圈80、吸盘79和气嘴78，软管77的一端与气嘴78相连，软管77的另一端与真空泵81相连，密封圈80与吸盘79相连，真空泵81与真空泵控制装置82相连，真空泵控制装置82与微处理器21电信号相连。本方案是用于在墙壁或山崖上行走。

本发明还可以用螺杆和用齿轮传动。

本发明还可以安装发电机。

本发明不局限上述实施例的具体结构，其它同类结构的等效变换，均落入本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能蜘蛛机器人装置，其特征在于包括机械平台、控制主机、至少一个摄像头，

所述机械平台设有蛛腹、进行姿态调整和行走的电动机，

所述控制主机包括：电动机控制装置、微处理器、通讯电路板，微处理器包括8--64位微电脑，通讯电路板设有含低至G2通讯电路或手机电路或其它无线遥控器电路，所述电动机控制装置与电动机相连，摄像头信号与微处理器相连，摄像头信号与通讯电路板相连，通讯电路板与微处理器电信号相连，控制主机安装在蛛腹里。

2.根据权利要求1所述的一种智能蜘蛛机器人装置，其特征在于：所述机械平台还设有伸缩杆，所述伸缩杆包括：第九电动机、第十电动机、第十一电动机、第九蜗杆、第九蜗轮、起卧螺杆、卧杆帽、帽螺钉、滑槽板、活动轴、带孔件、至少一根伸杆、螺旋顶杆件和旋转体，所述螺旋顶杆件包括螺旋钢丝或由一小段一小段互连螺杆构成的螺杆，第九电动机固定在蛛腹上，第九蜗杆固定在第九电动机转子轴上，第九蜗轮和第十电动机固定在旋转体上，起卧螺杆穿过第十电动机转子轴心，起卧螺杆与卧杆帽相连，卧杆帽与帽螺钉相连，帽螺钉与滑槽板相连，滑槽板与伸杆相连，活动轴与旋转体相连，活动轴与带孔件相连，带孔件固定在第十一电动机上，伸杆套在第十一电动机转子轴外圆上与第十一电动机相连，螺旋顶杆件穿过第十一电动机转子轴心直达伸杆。

3.根据权利要求1所述的一种智能蜘蛛机器人装置，其特征在于：所述机械平台还设有旋转关节，所述旋转关节由1--2个关节构成，第一关节包括第二轴、第二蜗轮、第二电动机、第二蜗杆和固定架，第二蜗轮固定在第二轴上，第二蜗杆固定在第二电动机转子轴上，第二蜗杆与第二蜗轮相啮合，第二电动机固定在固定架或蛛腹上；第二关节包括第十四蜗杆、第十四蜗轮、第十四电动机和第九轴，第十四蜗杆固定在第十四电动机转子轴上，第十四蜗轮和第九轴固定在固定架上，第十四蜗杆与第十四蜗轮相啮合，第十四电动机固定在蛛腹上。

4.根据权利要求3所述的一种智能蜘蛛机器人装置，其特征在于：所述机械平台的旋转关节还设有一至多个活动节，所述一至多个活动节包括：第一活动节、第一电动机、第一蜗杆、第一蜗轮和第一轴，第一电动机固定在第二轴上，第一蜗杆固定在第一电动机转子轴上，第一蜗轮与第一轴相连，第一轴与第二轴相连，第一蜗轮固定在第一活动节上，第一蜗杆与第一蜗轮相啮合；第二活动节、第三轴、第三电动机、第三蜗杆、第三蜗轮，第一活动节与第三轴相连，第三电动机固定在第一活动节上，第三蜗杆固定在第三电动机转子轴上，第三蜗轮与第三轴相连，第三蜗轮固定在第二活动节上，第三蜗杆与第三蜗轮相啮合；第三活动节、第四轴、第四电动机、第四蜗杆和第四蜗轮，第四轴与第二活动节相连，第四电动机固定在第二活动节上，第四蜗杆固定在第四电动机转子轴上，第四蜗轮与第四轴相连，第四蜗轮固定在第三活动节上，第四蜗杆与第四蜗轮相啮合。

5.根据权利要求4所述的一种智能蜘蛛机器人装置，其特征在于：所述第一活动节设有上活动节、下活动节、第五电动机、第五蜗杆、至少一个第五蜗轮、至少一个螺杆、至少一个定位件和至少一个螺纹孔的紧固板，第五电动机和定位件固定在上活动节上，紧固板固定在下活动节上，第五蜗杆固定在第五电动机转子轴上，螺杆固定在第五蜗轮上，螺杆与定位件相连，螺杆与紧固板相连，第五蜗杆与第五蜗轮相啮合。

6.根据权利要求4所述的一种智能蜘蛛机器人装置，其特征在于：所述第三活动节还设有第六电动机、第七电动机、第五轴，第六轴，第六蜗杆、第七蜗杆、第六蜗轮、第七蜗轮、至少一个前爪和至少一个后爪，第六电动机和第七电动机和第五轴和第六轴固定在第三活动节上，第六蜗杆固定在第六电动机转子轴上，第七蜗杆固定在第七电动机转子轴上，第六蜗轮固定在前爪上，第六蜗轮与第五轴相连，第七蜗轮固定在后爪上，第七蜗轮与第六轴相连，第六蜗杆与第六蜗轮相啮合，第七蜗杆与第七蜗轮相啮合。

7.根据权利要求4所述的一种智能蜘蛛机器人装置，其特征在于：所述第三活动节还设有第一段活动节、第二段活动节、第八电动机、第八蜗杆、第八蜗轮、第七轴和连接板，第七轴一端固定在第一段活动节上、另一端固定在第八蜗轮上，连接板固定在第二段活动节上，第八电动机固定在第二段活动节上，第八蜗杆固定在第八电动机转子轴上，第八蜗杆与第八蜗轮相啮合。

8.根据权利要求4所述的一种智能蜘蛛机器人装置，其特征在于：所述第一活动节还设有不转活动节、可转动活动节，第十二电动机、第十二蜗杆、第十二蜗轮、第八轴和连接件，第十二电动机固定在不转活动节上，第十二蜗杆固定在第十二电动机转子轴上，第十二蜗轮固定在可转动活动节上，第八轴的一端固定在第十二蜗轮上、另一端与连接件相连，连接件固定在不转活动节上，第十二蜗杆与第十二蜗轮相啮合。

9.根据权利要求1所述的一种智能蜘蛛机器人装置，其特征在于：所述控制主机还设有外部存贮器、陀螺仪、潮湿度和温度传感器，外部存贮器、陀螺仪、潮湿度和温度传感器与微处理器电信号相连。

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