CN108555905A - 一种可群体工作的三足机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可群体工作的三足机器人，涉及机器人技术领域；三足机器人可在斜面上进行整体式工作和分布式工作，群体机器人中的机器人单元为同构机器人，机器人单元结构相同、功能相同。可群体工作的三足机器人的分布式工作为每台机器人单元散落在工作范围内进行单独工作。每台机器人单元之间进行通信传输，同时将收集到的信息返回给终端。每台机器人单元使用相同的控制方式和通信机制，进行协同作业。每台机器人单元可发出自身的帧信号给其它机器人，调节彼此的运作，实现更高效率的工作。整体式工作时，三台机器人通过腿部的永磁体组合成一台机器人，可完成大型运输的工作；在分布式工作时，可进行大范围内的探测作业。

Description

一种可群体工作的三足机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体地说，涉及一种可组群工作的三足机器人。

背景技术

随着工业生产技术的不断发展，机器人产业技术不断地在进行探索改变，对推动自动化产业的发展起着至关重要的作用。不同种类的机器人可以应用于不同工作场景，而绝大多数情况下为单个机器人或机器设备进行工作。单个机器人对于场景工作需求、信息获取和控制能力是有限的，对于复杂的工作任务和工作场景，其工作能力难以实现和满足。因此，人们考虑由多个机器人组成的群体系统通过协调、协作来完成单个机器人难以完成的。群体机器人比单个机器人具有更强的优越性，主要表现在：多个结构简单的机器人组合在一起的工作比涉及结构复杂的大型机器人更容易、成本低；通过信息共享，使得机器人的工作空间范围可以更大；可以通过各个单个机器人的空间位置设计，形成不同形态的大型机器人，使得机器人在特殊坏境和特殊空间中完成任务；使用群体机器人系统可以大幅度地节约时间和提高效率。

可群体工作的三足机器人可以实现分布式结构的运行，也可以实现整体式结构的运行。在不同工作环境下，两种形态灵活地进行转换，具有环境适应性强、任务能力范围大和任务完成效率高的特点。

中国发明专利105573316A公开了“一种自主编队移动群体机器人”，该移动群体机器人至少由两个机器人组成，拥有两种编队方式，即视觉编队和通信编队，根据需要采用不同的编队方式可以达到不同的目的；每个机器人单体都是一个完整独立的个体，灵活性好，智能化程度高，同时机器人成本低，体积小，稳定性好，性价比高。但是该机器人形体为圆柱形，在形态上以编队式进行工作，不能进行整体式工作，当工作环境中需要使用机器人进行大型运输等其它需要大型机器人工作时，不能完成任务；且该机器人只能在水平的工作平面上工作，不能在崎岖的平面和斜面上进行工作。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种可群体工作的三足机器人，该机器人可在斜面上进行整体式工作和分布式工作，群体机器人中的每台机器人单元为同构机器人，机器人结构相同、功能相同；在整体式工作时，可完成大型运输的工作；在分布式工作时，则可进行大范围内的探测工作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括多个结构相同的机器人单元，机器人单元之间通过机器人的一条机械腿上的永磁体连接组合,使三台机器人单元成为一台机器人，三台机器人其余六条机械腿协同运动，其特征在于所述机器人单元包括上底盖、下底板、机械腿机构、摄像头连接件、六角铜柱、上位机控制板和下位机控制板，上底盖和下底板为结构相同的三角形板，上底盖和下底板通过多根等长度六角铜柱固连，上位机控制板和摄像头连接件与上底盖的上表面相连接，下位机控制板与下底板的上表面相连接；

所述机械腿机构包括中前腿、左后腿和右后腿组成结构相同的机械腿，三条机械腿分别位于三角形的每个角的方位上，每条机械腿由摆动舵机、第一舵机连接件、第二舵机连接件、俯仰舵机、第三舵机连接件、第四舵机连接件、膝部俯仰舵机、第五舵机连接件、永磁体、橡胶轴承、L形连接件和真空发生器组成；摆动舵机、俯仰舵机、膝部舵机为单舵盘舵机，摆动舵机的舵盘与上底盖的角方位的圆弧同轴心，且与上底盖通过螺钉连接；第一舵机连接件与摆动舵机连接，第二舵机连接件与第一舵机连接件连接，摆动舵机与第二舵机连接件连接，第三舵机连接件与摆动舵机的舵盘连接，第四舵机连接件和第三舵机连接件连接，膝部舵机和第四舵机连接件连接，第五舵机连接件和膝部舵机的舵盘连接，永磁体和第五舵机连接件的侧边固连，L形连接件和第五舵机连接件通过橡胶轴承连接，真空发生器位于机械腿的端部，真空发生器和L形连接件连接；

所述上位机控制板与所述下位机控制板分别位于上底盖和下底板上中间部位，摄像头与上位机控制板相连接，摄像头对数据的读取返回给上位机控制板，上位机控制板对数据进行处理并进行判断，向下位机控制板发出信号，使下位机控制板控制相应的舵机运行。

机器人整体式协同工作至少由三台机器人单元组成。

有益效果

本发明提出的一种可群体工作的三足机器人，该机器人可在斜面上进行整体式工作和分布式工作，群体机器人的每台机器人单元为同构机器人，机器人单元结构相同、功能相同。可群体工作的三足机器人的分布式工作为每台机器人散落在工作范围内进行单独的探测工作。每台机器人单元之间进行通信传输，同时将收集到的信息返回给终端。每台机器人使用相同的控制方案和通信机制，进行协作工作。每台机器人单元可发出自身的帧信号给其它机器人，调整彼此的运作，实现更高效率的工作。在整体式工作时，可完成大型运输工作；在分布式工作时，则可进行大范围内的探测工作。

本发明可群体工作的三足机器人，工作的整体式作业模态为三台以上的单个机器人单元之间的协作工作。通过每台机器人单元上的一条机械腿上的永磁体，使三台机器人组合成一台机器人，三台机器人使用其余六条机械腿进行运动。在三台机器人组合成一台机器人后，新增的机器人单元与之前参与组合的机器人单元中的两台机器人进行组合。通过多台机器人的组合成三角形的网络结构形状协作。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种可群体工作的三足机器人作进一步详细说明。

图1为本发明三足机器人的机器人单元俯视图。

图2为本发明三足机器人的机器人单元主视图。

图3为本发明三足机器人的机器人单元右视图。

图4为本发明三足机器人的机器人单元立体图。

图5为本发明三足机器人的两台机器人单元组合的俯视图。

图6为本发明三足机器人的两台机器人单元组合的立体图。

图7为本发明三足机器人的三台机器人单元组合的俯视图。

图8为本发明三足机器人的三台机器人单元组合的立体图。

图中

1.上底盖 2.下底板 3.摄像头连接件 4.六角铜柱 5.上位机控制板 6.下位机控制板 7.摆动舵机 8.第一舵机连接件 9.第二舵机连接件 10.俯仰舵机 11.第三舵机连接件 12.第四舵机连接件 13.膝部舵机 14.第五舵机连接件 15.永磁体 16.L形连接件 17.真空发生器

具体实施方式

本实施例是一种可群体工作的三足机器人。

参阅图1～图8，本实施例可群体工作的三足机器人，由多个结构相同的机器人单元，机器人单元之间通过机器人的一条机械腿上的永磁体连接组合,使三台机器人单元成为一台机器人，三台机器人其余六条机械腿协同运动；其中，每台机器人单元包括上底盖1、下底板2、机械腿机构、摄像头连接件3、六角铜柱4、上位机控制板5和下位机控制板6。上底盖1和下底板2为相同结构的三角形状。上底盖1和下底板2通过三根六角铜柱4连接，上底盖1和下底板2之间的距离由六角铜柱4的长度进行控制。上位机控制板5和摄像头连接件3与上底盖1的上表面相连接，下位机控制板6与下底板2的上表面相连接。

机械腿机构包括中前腿、左后腿和右后腿三条结构相同的机械腿，机械腿安装连接在三角形的每个角的方位上。每条机械腿由前根部的摆动舵机7、第一舵机连接件8、第二舵机连接件9、后根部的俯仰舵机10、第三舵机连接件11、第四舵机连接件12、膝部舵机13、第五舵机连接件14、永磁体15、橡胶轴承、L形连接件16和真空发生器17组成。摆动舵机7、俯仰舵机10、膝部舵机13为单舵盘舵机。摆动舵机7的舵盘与上底盖1的角方位的圆弧同轴心，且与上底盖1通过螺栓连接。第一舵机连接件8与摆动舵机7连接，第二舵机连接件9与第一舵机连接件8连接，俯仰舵机10与第二舵机连接件9连接，第三舵机连接件11与俯仰舵机10的舵盘连接，第四舵机连接件12和第三舵机连接件11连接，膝部舵机13和第四舵机连接件12连接，第五舵机连接件14和膝部舵机的舵盘连接，永磁体15和第五舵机连接件14的侧边相连接，L形连接件16和第五舵机连接件15通过橡胶轴承连接，真空发生器位于机械腿的端部，真空发生器17和L形连接件16连接。

本实施例中可群体工作的三足机器人使用闭环控制模式，由上位机控制板5、下位机控制板6、舵机、摄像头组成；下位机控制板5与上位机控制板6相连接，摄像头与上位机控制板6相连接。摄像头进行对数据的读取返回给上位机控制板5，上位机控制板5对数据进行处理并进行判断，向下位机控制板6发出信号，使下位机控制板6控制相应的舵机运行。可群体工作的三足机器人使用异步通信模式。每台机器人单元都接收来自终端发出的信号，时刻做好接受帧信号的准备。此外，每台机器人单元时刻可以发出自身的帧信号给其它机器人，调整彼此的运作，实现高效率的工作。

可群体工作的三足机器人的整体式工作方式为三台及以上的机器人单元之间的协作工作。通过每台机器人单元的一条机械腿上的永磁体15，使三台机器人单元组合成一台机器人，三台机器人使用余下的六条机械腿进行运动。在三台机器人组合成一台机器人后，新增的机器人单元与之前参与组合的机器人中的两台机器人进行组合。通过多台机器人的组合协作，形成三角形的网络结构状，在网络结构状下，机器人的运动通过最外环的每台机器人的机械腿运动来完成，中间的各台机器人则主要负责完成运输工作。机器人所构成的网状结构也可在一些工作环境中作为临时的支撑结构，增强工作环境的结构强度，并且记录当地工作环境的信息。

可群体工作的三足机器人的分布式工作为每台机器人散落在工作范围内进行单独的探测工作。每台机器人之间进行通信传输，同时每台机器人的摄像头所收集到的信息返回给终端。

Claims (2)

1.一种可群体工作的三足机器人，包括多个结构相同的机器人单元，机器人单元之间通过机器人的一条机械腿上的永磁体连接组合,使三台机器人单元成为一台机器人，三台机器人其余六条机械腿协同运动，其特征在于:所述机器人单元包括上底盖、下底板、机械腿机构、摄像头连接件、六角铜柱、上位机控制板和下位机控制板，上底盖和下底板为结构相同的三角形板，上底盖和下底板通过多根等长度六角铜柱固连，上位机控制板和摄像头连接件与上底盖的上表面相连接，下位机控制板与下底板的上表面相连接；

所述机械腿机构包括中前腿、左后腿和右后腿组成结构相同的机械腿，三条机械腿分别位于三角形的每个角的方位上，每条机械腿由摆动舵机、第一舵机连接件、第二舵机连接件、俯仰舵机、第三舵机连接件、第四舵机连接件、膝部俯仰舵机、第五舵机连接件、永磁体、橡胶轴承、L形连接件和真空发生器组成；摆动舵机、俯仰舵机、膝部舵机为单舵盘舵机，摆动舵机的舵盘与上底盖的角方位的圆弧同轴心，且与上底盖通过螺钉连接；第一舵机连接件与摆动舵机连接，第二舵机连接件与第一舵机连接件连接，摆动舵机与第二舵机连接件连接，第三舵机连接件与摆动舵机的舵盘连接，第四舵机连接件和第三舵机连接件连接，膝部舵机和第四舵机连接件连接，第五舵机连接件和膝部舵机的舵盘连接，永磁体和第五舵机连接件的侧边固连，L形连接件和第五舵机连接件通过橡胶轴承连接，真空发生器位于机械腿的端部，真空发生器和L形连接件连接；

所述上位机控制板与所述下位机控制板分别位于上底盖和下底板上中间部位，摄像头与上位机控制板相连接，摄像头对数据的读取返回给上位机控制板，上位机控制板对数据进行处理并进行判断，向下位机控制板发出信号，使下位机控制板控制相应的舵机运行。

2.根据权利要求1所述的可群体工作的三足机器人，其特征在于:机器人整体式协同工作至少由三台机器人单元组成。