CN106218747B - 太阳能仿生机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能仿生机器人，其特征在于，具有：躯体，包括壳体和设置在壳体内的驱动单元、电池以及控制器；头部，与躯体的前侧面连接；偶数条机械腿，设置在壳体的底部，与驱动单元连接；以及太阳能自动折叠部，包括固定连接在壳体内的平移单元、与平移单元连接的伸缩单元以及与伸缩单元固定连接的太阳能电池板，其中，壳体设置有至少一个大于太阳能电池板的窗口，头部设置有摄像头。本发明的太阳能仿生机器人不仅能够在山丘、高原、沙漠等条件恶劣的地区作为一款交通工具满足人们的出行和物质的运输，而且能够利用太阳能进行发电并储存起来，在不补充能量的情况下长时间运作，结构简单、运输效率高。

Description

太阳能仿生机器人

技术领域

本发明涉及仿生机器人技术领域，具体涉及一种太阳能仿生机器人。

背景技术

机器人技术正在快速发展，代替人类在复杂和危险的环境中工作的移动机器人引起越来越多的关注。基于机械结构，腿式机器人可分为步行机器人和爬行机器人，与爬行动物的机器人相比，步行机器人几乎与躯干垂直的腿被认为更适应载重。步行机器人可以有效地承受更大的载重，具有联合执行机构的步行机器人具有良好的行走速度和运输能力。因此，基于哺乳类动物的仿生机器人的研究已成为机器人领域的重要发展方向，特别是可具有长续航能力的远程作业的机器人。

骆驼躯体高大，极其能忍饥挨饿，它可以在没有水和食物的的条件下生存数周之久，它所需要的大部分能量储存在躯体的双峰之中。另外，骆驼的特点使它能够长期作为沙漠地区的交通工具。但是动物毕竟会受到环境和气候的影响，在恶劣的环境下长期行走，必然会影响其作为交通工具的运输效率，甚至中途生病死去，不能够顺利完成任务。

另外，在山丘、高原等条件恶劣、人烟稀少的地区，传统的交通工具不能满足人们的出行和物质的运输条件，而且人们长时间出行，对食物和水的需求是一个很大的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种不仅能够和骆驼一样在沙漠地区作为一款交通工具，而且能够利用太阳能进行发电长时间运行，并且能够在山丘、高原等人烟稀少的地区携带食物和水供人们使用的太阳能仿生机器人。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种太阳能仿生机器人，其特征在于，具有：躯体，包括壳体和设置在壳体内的驱动单元、电池以及控制器；头部，与躯体的前侧面连接，用于监测；偶数条机械腿，设置在壳体的底部，与驱动单元连接，偶数条机械腿在控制器的控制下协调动作来行动；以及太阳能自动折叠部，包括固定连接在壳体内的平移单元、与平移单元连接的伸缩单元以及与伸缩单元固定连接的太阳能电池板，其中，壳体设置有至少一个大于太阳能电池板的窗口，用于太阳能电池板的伸缩，头部设置有摄像头。

在本发明提供的太阳能仿生机器人中，还可以具有这样的特征：其中，驱动单元与机械腿通过侧摆铰座相互连接，用于机械腿的左右摆动。

在本发明提供的太阳能仿生机器人中，还可以具有这样的特征：其中，机械腿至少有4条。

在本发明提供的太阳能仿生机器人中，还可以具有这样的特征：其中，机械腿包括相互铰接的髋关节、大腿、小腿以及脚掌，髋关节与侧摆铰座铰接。

在本发明提供的太阳能仿生机器人中，还可以具有这样的特征：其中，机械腿还包括四个伺服液压缸，分别对应地设置在侧摆铰座与髋关节、髋关节与大腿、大腿与小腿、小腿与脚掌之间，用于对应地驱动侧摆铰座与髋关节、髋关节与大腿、大腿与小腿、小腿与脚掌转动。

在本发明提供的太阳能仿生机器人中，还可以具有这样的特征：其中，脚掌呈马蹄形。

在本发明提供的太阳能仿生机器人中，还可以具有这样的特征：其中，脚掌由橡胶制成。

在本发明提供的太阳能仿生机器人中，还可以具有这样的特征：其中，壳体的底部还设置有相互平行的两条支撑板。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的太阳能仿生机器人，因为躯体具有壳体和设置在壳体内的驱动单元、电池以及控制器；头部具有摄像头；太阳能自动折叠部具有平移单元、伸缩单元以及太阳能电池板，同时太阳能仿生机器人还具有偶数条机械腿，这样，一方面伸缩单元能够在平移单元上滑动，太阳能电池板能够在伸缩单元带动下在壳体上伸缩，即太阳能电池板能够在壳体上伸缩并根据太阳光的变化移动来充分利用太阳能，另一方面，控制器控制壳体内的驱动单元，使得偶数条机械腿在驱动单元的带动下协调动作，所以本发明的太阳能仿生机器人不仅能够在山丘、高原、沙漠等条件恶劣的地区作为一款交通工具满足人们的出行和物质的运输，而且能够利用太阳能进行发电并储存起来，在不补充能量的情况下长时间运作，结构简单、运输效率高。

附图说明

图1是本发明的实施例中太阳能仿生机器人的结构示意图；

图2是本发明的实施例中躯体的结构示意图；

图3是本发明的实施例中头部的结构示意图；

图4是本发明的实施例中机械腿的结构示意图；

图5是本发明的实施例中太阳能太阳能自动折叠部的示意图；以及

图6是本发明的实施例中太阳能仿生机器人在太阳能自动折叠部展开状态时的示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的太阳能仿生机器人作具体阐述。

图1是本发明的实施例中太阳能仿生机器人的结构示意图。

如图1所示，在本实施例中，太阳能仿生机器人100用来在沙漠中代替骆驼来运输人员或物品，它包括躯体10、头部20、机械腿30以及太阳能自动折叠部40。

图2是本发明的实施例中躯体的结构示意图。

如图2所示，躯体10包括壳体11、驱动单元12、电池13、逆变器14、控制器15、储物箱16、支撑板17以及侧摆铰座18。

壳体11为梯形框架结构，壳体11的前侧面设置有一个矩形开口，壳体11的左侧面和右侧面分别设置有两个大于太阳能自动折叠部40的窗口，壳体11由不锈钢材料制成。

驱动单元12包含内燃机121、油箱122、液压站123以及油泵124，内燃机121通过联轴器连接液压站123，液压站123将内燃机121提供的动力转化为液压能驱动太阳能仿生机器人100运作，液压站123从油箱中抽取液压油并将其输入至液压油路中。

电池13设置在壳体11的内部，在本实施例中，电池13为蓄电池13。

逆变器14设置在壳体11的内部。

控制器15与驱动单元12、电池13、逆变器14连接，用来控制驱动单元12、电池13、逆变器14的运作，控制器15完成太阳能仿生机器人100的正逆解运算，发出太阳能仿生机器人100运动轨迹的指令，控制器15发出的数字信号经过逆变器14的转换后，将模拟信号传送至液压站123。

储物箱16设置在壳体11上，它的下半部分设置在壳体11内，上半部分设置在壳体11外，储物箱16包含箱体161和与箱体161一侧边铰接的箱盖162，箱体161的上半部分为锥形结构，箱体161的下半部分方形，箱体161的内侧采用聚氨酯材料制成。此外，储物箱16采用半导体车箱的原理进行制冷，利用美固P24L半导体材料构成的P-N结形成热电偶对，制冷范围为-5～65℃。在本实施例中，储物箱16有两个，两个储物箱16均匀分布在壳体11的前后。

支撑板17与壳体11的底部焊接，在本实施例中，支撑板17有两条，且互相平行设置。

侧摆铰座18设置在壳体11的底部，在本实施例中，侧摆铰座18有四个，分别设置在壳体11的左右两边。

图3是本发明的实施例中头部的结构示意图。

如图3所示，头部20与壳体11的前侧面通过螺栓连接，它包括电动云台21和摄像头22。

电动云台21包含固定座211、上下摆臂212以及左右摆臂213。

固定座211通过螺栓固定在壳体11的前侧面上，固定座211上端设置为圆柱形壁筒，其内设置有步进电机(图中未显示)，该壁筒侧面设置有端盖214，该端盖214固定于固定座211侧壁上；

上下摆臂212与固定座211形成转动副，上下摆臂212设置成圆柱形结构，横向两端设置有连接轴，该连接轴通过联轴器与设置在固定座211中的步进电机连接，在步进电机的带动下，上下摆臂212可进行上下摆动，

左右摆臂213与上下摆臂212的纵向两端与通过旋转轴连接形成一左右转动副，上下摆臂212的内侧设置有步进电机(图中未显示)，该步进电机通过联轴器连接于左右摆臂213上，在步进电机的带动下可进行左右摆动，左右摆臂213前端设置有半圆形固定架216，两个步进电机在控制器15的控制下可进行联动，从而使得电动云台21全方位的转动。

摄像头22安装在半圆形固定架216上，在控制器15的控制下可自动扫描监视区域。

图4是本发明的实施例中机械腿的结构示意图。

如图4所示，机械腿30设置在壳体11的底部，它通过侧摆铰座18铰接在壳体11的底部，它包含髋关节31、大腿32、小腿33、脚掌34以及四个伺服液压缸35(其中一个未画出)。在本实施例中，机械腿30有4条，此外，机械腿30还可以为6条、8条、12条，脚掌34呈马蹄形，脚掌34采用橡胶制成。

髋关节31与壳体11通过侧摆铰座18铰接，髋关节31与大腿32相互铰接，大腿32与小腿33相互铰接，小腿33与脚掌34相互铰接，四个伺服液压缸35分别对应地设置在侧摆铰座18与髋关节31、髋关节31与大腿32、大腿32与小腿33、小腿33与脚掌34之间，用来对应的驱动髋关节31与大腿32、大腿32与小腿33、小腿33与脚掌34转动、弯曲，并且四个伺服液压缸35与液压站123通过液压油路连通。

图5是本发明的实施例中太阳能太阳能自动折叠部的示意图。

如图5所示，太阳能自动折叠部40包括平移单元41、伸缩单元42以及太阳能电池板43。

平移单元41通过螺栓横向固定在壳体11的内部，用来使太阳能自动折叠部40水平移动，在本实施例中，平移单元42为滑轨42。

伸缩单元42通过螺栓固定在平移单元41上，它能够在平移单元41上滑动，同时，伸缩单元42能够进行伸展与收缩，在本实施例中，伸缩单元为可伸缩的四杆机构。

太阳能电池板43通过螺栓固定在四杆机构上，能够随着伸缩单元42的伸展收缩在壳体11的窗口上伸展与收缩，并且太阳能电池板43随着四杆机构在滑轨42上水平移动而移动，太阳能电池板43吸收太阳光发电产生电能，并将电能存储在蓄电池13中。

图6是本发明的实施例中太阳能仿生机器人在太阳能自动折叠部展开状态时的示意图。

本实施例的太阳能仿生机器人100的工作过程如下：

当阳光充足时，四杆机构在滑轨42沿窗口方向上滑动，同时四杆机构伸展，太阳能电池板43在四杆机构的伸展下展开，并与壳体11上表面平行，如图6所示，这样太阳能电池板43充分利用太阳光进行发电，将电能存储在蓄电池13中；同时控制器15控制内燃机121运转，液压泵站123将内燃机121的动力转化为液压能，并从油箱122中抽取液压油并将其输入到液压油路中，再输入到伺服液压缸35内，从而驱动髋关节31、大腿32、小腿33运作，使得太阳能仿生机器人100运转。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的太阳能仿生机器人，因为躯体具有壳体和设置在壳体内的驱动单元、蓄电池电池以及控制器；头部具有摄像头；太阳能自动折叠部具有滑轨、四杆机构以及太阳能电池板，同时太阳能仿生机器人还具有四条机械腿，这样，一方面四杆机构能够在滑轨上滑动，太阳能电池板能够在四杆机构的带动下在壳体上伸缩，即太阳能电池板能够在壳体上伸缩并根据太阳光的变化移动来充分利用太阳能，另一方面，控制器控制壳体内的驱动单元，使得4条机械腿在驱动单元的带动下协调动作，所以本实施例的太阳能仿生机器人不仅能够在山丘、高原、沙漠等条件恶劣的地区作为一款交通工具满足人们的出行和物质的运输，而且能够利用太阳能进行发电并储存起来，在不补充能量的情况下长时间运作，结构简单、运输效率高。

此外，在本实施例中，因为机械腿通过侧摆铰座与驱动单元连接，这样，太阳能仿生机器人不仅能够前后运动，而且能够侧向移动，对前方道路危险情况时，能够及时避开。

此外，在本实施例中，因为在侧摆铰座与髋关节之间设置有伺服液压缸，这样可以驱动髋关节，在机器人行走的过程中，如果瞬间失去平衡，机器人可以通过控制液压缸来调整姿态，防止摔倒。

此外，在本实施例中，脚掌呈马蹄形，并且由橡胶制成，这样，太阳能仿生机器人在沙漠中运作时，不会深陷沙中，能够较好的保护整个躯体。

此外，在本实施例中，储物箱采用保温材料制成，这样，能够对食物进行制冷、保鲜。

另外，在本实施例中，头部采用电动云台和摄像头，这样，太阳能仿生机器人能够实时观察周围环境，监测周围危险情况。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种太阳能仿生机器人，其特征在于，具有：

躯体，包括壳体和设置在所述壳体内的驱动单元、电池以及控制器；

头部，与所述躯体的前侧面连接，用于监测；

偶数条机械腿，设置在所述壳体的底部，与所述驱动单元连接，偶数条所述机械腿在所述控制器的控制下协调动作来行动；以及

太阳能自动折叠部，包括固定连接在所述壳体内的平移单元、与所述平移单元连接的伸缩单元以及与所述伸缩单元固定连接的太阳能电池板，

其中，所述壳体设置有至少一个大于所述太阳能电池板的窗口，用于所述太阳能电池板的伸缩，

所述头部设置有摄像头以及电动云台，

所述电动云台具有两个固定座、上下摆臂以及左右摆臂，

两个所述固定座分别固定设置在所述壳体的前侧面上，所述固定座上设置有圆柱形壁筒，

所述上下摆臂呈横向设置，两端分别安装在两个所述圆柱形壁筒上且能够相对于所述固定座上下转动，

所述左右摆臂的一端可左右转动地安装在所述上下摆臂上，另一端设置有半圆形固定架，

所述摄像头固定设置在所述半圆形固定架上，

所述平移单元为滑轨，该滑轨的长度方向沿朝向所述窗口的方向设置，

所述伸缩单元为可伸缩的四杆机构，该四杆机构滑动安装在所述滑轨上，

所述太阳能电池板固定设置在所述四杆机构上。

2.根据权利要求1所述的太阳能仿生机器人，其特征在于：

其中，所述驱动单元与所述机械腿通过侧摆铰座相互连接，用于所述机械腿的左右摆动。

3.根据权利要求1所述的太阳能仿生机器人，其特征在于：

其中，所述躯体还包括至少一个储物箱，该储物箱由保温材料制成，

所述储物箱的下半部分为矩形结构且设置在所述壳体内，

所述储物箱的上半部分为锥形结构且设置在所述壳体外。

4.根据权利要求2所述的太阳能仿生机器人，其特征在于：

其中，所述机械腿包括相互铰接的髋关节、大腿、小腿以及脚掌，所述髋关节与所述侧摆铰座铰接。

5.根据权利要求4所述的太阳能仿生机器人，其特征在于：

其中，所述机械腿还包括四个伺服液压缸，分别对应地设置在所述侧摆铰座与所述髋关节、所述髋关节与所述大腿、所述大腿与所述小腿、所述小腿与所述脚掌之间，用于对应地驱动所述侧摆铰座与所述髋关节、所述髋关节与所述大腿、所述大腿与所述小腿、所述小腿与所述脚掌转动、弯曲。

6.根据权利要求4所述的太阳能仿生机器人，其特征在于：

其中，所述脚掌呈马蹄形。

7.根据权利要求4所述的太阳能仿生机器人，其特征在于：

其中，所述脚掌由橡胶制成。