CN106585762A - 仿生机器鼠 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机器人技术领域，具体提供一种仿生机器鼠。本发明旨在解决现有仿生机器鼠灵活性不高和驱动力不足等问题。为此目的，本发明的仿生机器鼠包括鼠头组件、前肢组件、鼠身组件以及后肢组件，所述后肢组件不包括板状底盘，但包括后足驱动组件、与后足驱动组件固定连接的舵机组件以及与舵机组件连接的鼠身安装架，后足驱动组件用于直接驱动仿生机器鼠前后移动和转向，舵机组件用于驱动鼠身安装架相对于舵机组件转动，鼠身安装架与鼠身组件连接，用于在舵机组件的驱动下带动鼠身组件相对于后肢组件转动。由于具有以上结构，所述仿生机器鼠能够解决现有仿生机器鼠灵活性不高以及驱动力不足的问题。

Description

仿生机器鼠
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体提供一种仿生机器鼠。
背景技术
当代机器人研究的领域已经从结构环境下的定点作业中走出来，向航空航天、星际探索、海洋探索、水下洞穴探索、军事侦察、军事攻击、军事防御、水下地下管道探测与维修、疾病检查治疗、抢险救灾等非结构环境下的自主作业方面发展，未来的机器人将在人类不能或难以到达的已知或未知环境里工作。仿生机器鼠是指模仿自然界中生物鼠的外部形状、运动原理和行为方式的系统，能从事生物特点工作的机器鼠。
目前，仿生机器鼠存在整体装置灵活性不高和驱动力不足的问题。为了确保所述仿生机器鼠的稳定性，在所述仿生机器鼠的前肢与后肢之间设置有底盘，这样设计带来的不便在于，底盘增加了所述仿生机器鼠的重量，降低了所述仿生机器鼠的灵活性。另外，驱动电机选择有刷电机并且通过齿轮传动，造成了整体结构繁复和驱动力不足的问题。
相应地，本领域需要一种新的仿生机器鼠来解决上述问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决目前的仿生机器鼠存在整体灵活性不高和驱动力不足等问题，本发明提供了一种仿生机器鼠，该仿生机器鼠包括鼠头组件、与所述鼠头组件连接的前肢组件、与所述前肢组件连接的鼠身组件以及与所述鼠身组件连接的后肢组件，其特征在于，所述后肢组件不包括板状底盘，并且所述后肢组件包括后足驱动组件、与所述后足驱动组件固定连接的舵机组件以及与所述舵机组件连接的鼠身安装架，所述后足驱动组件用于驱动所述仿生机器鼠前后移动和转向，所述舵机组件用于驱动所述鼠身安装架相对于所述舵机组件转动，所述鼠身安装架与所述鼠身组件连接，用于在所述舵机组件的驱动下带动所述鼠头组件、所述前肢组件和所述鼠身组件相对于所述后肢组件转动。
在上述的仿生机器鼠的优选技术方案中，所述后足驱动组件包括两个轮足、与所述轮足直接连接的两个驱动电机以及电机固定箱，所述驱动电机固定连接在所述电机固定箱的内部，每个所述驱动电机能够独立地直接驱动相应的轮足旋转，所述电机固定箱与所述舵机组件固定连接。
在上述的仿生机器鼠的优选技术方案中，所述前肢组件设置有脚轮，所述脚轮模拟生物鼠的前脚趾并且能够与所述轮足配合来保持所述仿生机器鼠的平衡以及提高所述仿生机器鼠的运动灵活性。
在上述的仿生机器鼠的优选技术方案中，所述舵机组件包括舵机安装架以及设置在所述舵机安装架内部并且与所述舵机安装架固定连接的舵机，所述舵机安装架与所述电机固定箱固定连接，所述舵机与所述鼠身安装架连接并且能够驱动所述鼠身安装架转动。
在上述的仿生机器鼠的优选技术方案中，所述仿生机器鼠还包括尾巴模拟装置，所述尾巴模拟装置连接到所述后肢组件，所述尾巴模拟装置上设置有位置传感器，所述位置传感器能够实现对所述仿生机器鼠行动的控制。
在上述的仿生机器鼠的优选技术方案中，所述后肢组件还包括腿关节装置，所述腿关节装置用于模拟生物鼠的后腿结构。
在上述的仿生机器鼠的优选技术方案中，所述腿关节装置包括后脚趾构件、第一连杆和第二连杆，所述后脚趾构件与所述电机固定箱固定连接，所述第一连杆的下端枢转地连接到所述后脚趾构件，所述第二连杆的下端枢转地连接到所述第一连杆的上端，所述第二连杆的上端与所述鼠身安装架枢转地连接。
在上述的仿生机器鼠的优选技术方案中，所述驱动电机是无刷电机。
在上述的仿生机器鼠的优选技术方案中，所述脚轮是万向脚轮。
本领域技术人员能够理解的是，在本发明的仿生机器鼠的优选技术方案中，所述仿生机器鼠包括鼠头组件、与所述鼠头组件连接的前肢组件、与所述前肢组件连接的鼠身组件以及与所述鼠身组件连接的后肢组件，所述后肢组件不包括板状底盘，但包括后足驱动组件、与所述后足驱动组件固定连接的舵机组件以及与所述舵机组件连接的鼠身安装架，所述后足驱动组件用于驱动所述仿生机器鼠前后移动和转向，所述舵机组件用于驱动所述鼠身安装架相对于所述舵机组件转动，所述鼠身安装架与所述鼠身组件连接，用于在所述舵机组件的驱动下带动所述鼠头组件、所述前肢组件和所述鼠身组件相对于所述后肢组件转动。所述后足驱动组件还包括驱动电机和轮足，所述驱动电机直接与所述轮足连接并且驱动所述轮足的转动，所述驱动电机采用无刷电机，所述无刷电机具有体积小、出力大、噪音小，准确性高等优点并且能够对所述轮足进行精准的控制。另外，所述后肢组件不包括板状底盘，降低了所述仿生机器鼠的整体重量，大幅度地提高了所述仿生机器鼠的灵活性。因此，本发明的仿生机器鼠能够解决目前的仿生机器鼠的灵活性不高以及驱动力不足等问题。
附图说明
图1是本发明的仿生机器鼠的总体结构示意图；
图2是本发明的仿生机器鼠的后肢组件的局部放大图；
图3是本发明的仿生机器鼠的后足驱动组件的局部放大图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“两侧”、“内部”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机器连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
首先参阅图1和图2，图1是本发明的仿生机器鼠的总体结构示意图；图2是本发明的仿生机器鼠的后肢组件4的局部放大图。如图1所示，所述仿生机器鼠包括鼠头组件1与所述鼠头组件1连接的前肢组件2、与所述前肢组件2连接的鼠身组件3以及与所述鼠身组件3连接的后肢组件4。如图1所示，所述后肢组件4不包括在整个机器鼠底部延伸的板状底盘，并且所述后肢组件4包括后足驱动组件41、与所述后足驱动组件41固定连接的舵机组件42以及与所述舵机组件42连接的鼠身安装架43，所述后足驱动组件41用于驱动所述仿生机器鼠前后移动和转向，所述舵机组件42用于驱动所述鼠身安装架43相对于所述舵机组件42转动，所述鼠身安装架43与所述鼠身组件3连接，用于在所述舵机组件42的驱动下带动所述鼠头组件1、所述前肢组件2和所述鼠身组件3相对于所述后肢组件4转动，从而实现仿生机器鼠的站立等动作。
接着参阅图3并继续参阅图2，图3是本发明的仿生机器鼠的后足驱动组件41的局部放大图。如图2和图3所示，所述后足驱动组件41包括两个轮足411、与所述轮足411直接连接的两个驱动电机413以及电机固定箱412，所述驱动电机413固定连接在所述电机固定箱412的内部，每个所述驱动电机413能够独立地直接驱动相应的轮足411旋转，所述电机固定箱412与所述舵机组件42固定连接。具体地，所述轮足411设置有两个并且分别位于所述电机固定箱412的两侧，所述驱动电机413设置有两个并且固定连接到所述电机固定箱412的内部，所述驱动电机413的电机轴4131穿过所述电机固定箱412与所述轮足411连接，从而驱动所述两个轮足411独立转动，并因此实现所述机器鼠的移动和差速转向。优选地，所述驱动电机413采用无刷伺服电机，所述无刷伺服电机具有体积小、力矩大、噪音小、准确性高等优点，能够对所述轮足411进行精准的控制。通过每个所述驱动电机413对所述轮足411的单独驱动，能够使所述仿生机器鼠做出转向的动作，即当左侧轮足的速度小于右侧轮足旋转速度时，所述仿生机器鼠进行左转，从而可以通过对每个所述驱动电机413的控制实现所述仿生机器鼠完成不同程度的转向。同样地，通过每个所述驱动电机413对所述轮足411的单独驱动，能够使所述仿生机器鼠做出前进、后退和倒退中转向的动作，很好地实现了所述仿生机器鼠的灵活行动。
重新参阅图1，在去掉现有技术中的厚重底盘的情况下，所述前肢组件2设置有脚轮21，所述脚轮21模拟生物鼠的前脚趾并且能够与所述轮足411配合来保持所述仿生机器鼠的平衡以及提高所述仿生机器鼠的运动灵活性。优选地，所述脚轮21采用万向轮，这样选择的好处在于能够大幅度减小所述机器鼠前肢组件2与地面的摩擦力，增强了所述机器鼠的灵活性以及移动速度。除此之外，通过所述脚轮21与所述轮足421前后的支撑和配合，能够使所述仿生机器鼠在去掉底盘的情况下仍能很好地保持平衡。
继续参阅图2，所述机器鼠在移动过程中，所述轮足411不断与地面摩擦，为了降低轮足411的磨损程度以及避免出现所述轮足411打滑的现象，可以在所述轮足411的圆周处设置套件(图中未示出)，所述套件与所述轮足411的圆周紧密地贴合，所述套件可以采用橡胶制成。当然，采用橡胶制作的套件并不是唯一的实施方式，很明显也可以选择其他材料替代。另一方面，为了防止所述套件在所述机器鼠移动过程或者转向动作时脱落或者发生偏移，可以在所述轮足411的圆周处设置与所述套件匹配的凹槽，使所述凹槽与所述轮足411稳定地接合。
继续参阅图2和图1，如图2所示，所述舵机组件42包括舵机安装架421以及设置在所述舵机安装架421内部并且与所述舵机安装架421固定连接的舵机422，所述舵机安装架421与所述电机固定箱412固定连接，所述舵机422与所述鼠身安装架43连接并且能够驱动所述鼠身安装架43转动。优选地，所述舵机422通过螺栓与所述舵机安装架421固定地连接，所述舵机安装架421通过螺栓与所述电机固定箱412的上表面固定地连接。采用金属齿轮的舵机，这样选择的好处在于，金属齿舵机具有扭力大、强度高以及不易发生滑齿的优点，另一方面，舵机422的电机采用无刷直流电机，从而使舵机422在工作中产生的噪音小并且能够精确控制所述鼠身安装架43。再者，如图1和图2所示，所述鼠身安装架43可以设计成H型，所述H型安装架的中间横梁可以穿过所述机器鼠鼠身3，从而使所述机器鼠鼠身3与所述鼠身安装架43稳固地连接。
继续参阅图1和图2，所述机器鼠后肢组件还包括尾巴模拟装置45，所述尾巴模拟装置45连接到所述后肢组件4，所述尾巴模拟装置45上设置有位置传感器(图中未示出)，所述位置传感器能够实现对所述仿生机器鼠精确定位和行动控制。具体地，所述尾巴模拟装置与所述舵机安装架421固定地连接。通过对所述尾巴模拟装置45安装位置传感器，使所述机器鼠具备了类似人类的知觉功能和反应能力，所述机器鼠的外形与真实生物鼠也更加接近。
最后参阅图1和图2，所述机器鼠后肢组件4还包括腿关节44，所述腿关节用于模拟生物鼠的后腿结构。具体地，所述腿关节44包括后脚趾构件441、第一连杆442和第二连杆443，所述后脚趾构件441与所述电机固定箱412固定连接，所述第一连杆442的下端枢转地连接到所述后脚趾构件441，所述第二连杆443的下端枢转地连接到所述第一连杆442的上端，所述第二连杆443的上端与所述鼠身安装架43枢转地连接。优选地，所述第一连杆442和所述第二连杆443采用塑料连接件制作而成，用于模拟生物鼠的大小腿。当所述机器鼠从卧姿转变成站立姿态时，所述鼠身安装架43抬高，所述腿关节44被拉动从而使所述第一连杆442和所述第二连杆443之间的角度变大，很贴切地模拟了生物鼠从四肢着地到站立姿态时腿部的变化。为了确保所述机器鼠站立时的稳定性，可以增加陀螺仪和加速度传感器来保持平衡。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种仿生机器鼠，所述仿生机器鼠包括鼠头组件、与所述鼠头组件连接的前肢组件、与所述前肢组件连接的鼠身组件以及与所述鼠身组件连接的后肢组件，
其特征在于，所述后肢组件不包括板状底盘，并且所述后肢组件包括后足驱动组件、与所述后足驱动组件固定连接的舵机组件以及与所述舵机组件连接的鼠身安装架，所述后足驱动组件用于驱动所述仿生机器鼠前后移动和转向，所述舵机组件用于驱动所述鼠身安装架相对于所述舵机组件转动，所述鼠身安装架与所述鼠身组件连接，用于在所述舵机组件的驱动下带动所述鼠头组件、所述前肢组件和所述鼠身组件相对于所述后肢组件转动。
2.根据权利要求1所述的仿生机器鼠，其特征在于，所述后足驱动组件包括两个轮足、与所述轮足直接连接的两个驱动电机以及电机固定箱，所述驱动电机固定连接在所述电机固定箱的内部，每个所述驱动电机能够独立地直接驱动相应的轮足旋转，所述电机固定箱与所述舵机组件固定连接。
3.根据权利要求2所述的仿生机器鼠，其特征在于，所述前肢组件设置有脚轮，所述脚轮模拟生物鼠的前脚趾并且能够与所述轮足配合来保持所述仿生机器鼠的平衡以及提高所述仿生机器鼠的运动灵活性。
4.根据权利要求3所述的仿生机器鼠，其特征在于，所述舵机组件包括舵机安装架以及设置在所述舵机安装架内部并且与所述舵机安装架固定连接的舵机，所述舵机安装架与所述电机固定箱固定连接，所述舵机与所述鼠身安装架连接并且能够驱动所述鼠身安装架转动。
5.根据权利要求4所述的仿生机器鼠，其特征在于，所述仿生机器鼠还包括尾巴模拟装置，所述尾巴模拟装置连接到所述后肢组件，所述尾巴模拟装置上设置有位置传感器，所述位置传感器能够实现对所述仿生机器鼠行动的控制。
6.根据权利要求5所述的仿生机器鼠，其特征在于，所述后肢组件还包括腿关节装置，所述腿关节装置用于模拟生物鼠的后腿结构。
7.根据权利要求6所述的仿生机器鼠，其特征在于，所述腿关节装置包括后脚趾构件、第一连杆和第二连杆，所述后脚趾构件与所述电机固定箱固定连接，所述第一连杆的下端枢转地连接到所述后脚趾构件，所述第二连杆的下端枢转地连接到所述第一连杆的上端，所述第二连杆的上端与所述鼠身安装架枢转地连接。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的仿生机器鼠，其特征在于，所述驱动电机是无刷电机。
9.根据引用权利要求3至7中任一项的权利要求8所述的仿生机器鼠，其特征在于，所述脚轮是万向脚轮。
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