CN110154008A - 基于拟态的蛇形/四足机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人领域，具体涉及一种可在四足形态和蛇形态之间变换的机器人。包括机器人本体。两段蛇形结构构成的蛇形‑四足机器人，两段结构通过两对相互对应的吸盘式电磁铁和横向对接槽连接，电磁铁正常工作时，在磁力作用下，吸盘式电磁铁和横向对接槽连接实现相互连接。组合成为四足机器人。通过纵向对接槽和锁杆连接采用锁闩旋转固定的方法，在锁杆进入纵向对接槽后，前部的锁闩顺时针旋转90度后卡住倒圆锥内的槽位。锁杆不能退出纵向对接槽，达到连接的目的。组合成为蛇形机器人。解决现有机器人无法适应多种环境变换的问题，提供一种可在四足形态和蛇形态之间进行变换的机器人。

Description

基于拟态的蛇形/四足机器人

技术领域

本发明属于机器人领域，具体涉及一种可在四足形态和蛇形态之间变换的机器人。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，四足机器人应用领域更加广泛。足式机器人的运动轨迹是一系列离散的足印，对地形的适应性较强，对地形的破坏程度也小，足式机器人的腿部具有多个自由度，使运动的灵活性大大增强。

但在面对某些狭窄的地形时，四足机器人的宽度可能会限制其前进，此时需要对其进行变形，以适应多变的环境。

蛇形机器人能够适应各种复杂地形，平均分配自己的体重；具有自封闭的结构；可以凭借自身的能力钻孔、爬悬崖或者进入狭窄的裂隙去进行探测活动。非结构环境下的作业和运动对机器人的性能和运动形式提出了非常严格的要求，蛇型机器人可完美解决这一问题。蛇形机器人也适合于完成灾难救援任务。

发明内容

本发明是为了解决现有机器人无法适应多种环境变换的问题，提供一种可在蛇形态和四足形态之间进行变换的机器人。

为了达到上述目的，本发明采取下列技术方案：蛇形-四足机器人，其特征在于，由两段蛇形结构构成，包括机器人本体A和机器人本体B，

所述的机器人本体A如图6所示，中部设置有控制芯片，控制芯片安装在一字支架上，一字支架设有两根对置的第一驱动器，第一驱动器一侧装有横向速接口，第一驱动器并与腿部相连，每根腿部与机器人本体之间设有能够驱动腿部左右摆动的第一关节，所述的第一关节和腿部之间设有能够驱动腿部相对于第一关节前后摆动的第二关节，所述的机器人本体A一侧均安装有第三关节，所述的第三关节安装有机械式速接公口，所述机械式速接公口由锁杆组成，所述第三关节通过旋转90°，能够驱动机械式速接公口上面的锁杆移动到合适的对接位置。

所述的机器人本体B如图6所示，中部设置有控制芯片，控制芯片安装在一字支架上，一字支架设有两根对置的第一驱动器，第一驱动器一侧装有横向速接口，第一驱动器并与腿部相连，每根腿部与机器人本体之间设有能够驱动腿部左右摆动的第一关节，所述的第一关节和腿部之间设有能够驱动腿部相对于第一关节前后摆动的第二关节，所述的机器人本体一侧均安装有第三关节，所述的第三关节安装有机械式速接母口，机械式速接母口由第四驱动器，锁闩和纵向对接槽组成，所述第三关节通过旋转90°，能够驱动机械式速接母口上的纵向对接槽移动到合适的对接位置。

在上述的蛇形-四足机器人中，所述的腿部如图7所示，包括短U支架，长U支架，小U支架，斜U支架，机械式速接公母口，所述的短U支架上端和长 U支架正交相连，所述长U支架与第二关节相连，所述第二关节一端连接有斜U 支架，所述的第二关节一端与机械式速接公母口之间设有能够使机械式速接公母口相对于第二关节左右摆动的第三关节。

在上述的蛇形-四足机器人中，所述本体一字支架固定有能够驱动短U 支架左右摆动的第一驱动器，所述第一驱动器两端输出轴安装在短U支架上，所述的短U支架与长U支架正交相连，所述长U支架与能够驱动斜U支架上下摆动第二驱动器两端输出轴固定，所述第二驱动器与小U支架固定相连，所述小U支架与斜U支架正交相连。所述一端斜U支架固定有第三驱动器两端输出轴，所述第三驱动器与小U支架固定相连，所述小U支架固定有机械式速接公母口。

在上述的蛇形-四足机器人中，在蛇形态时，机械式速接公母口连接采用锁闩旋转固定的方法。在锁杆进入纵向对接槽后，前部的锁闩顺时针旋转90 度后卡住倒锁杆。使锁杆不能退出纵向对接槽，达到连接的目的。

在上述的蛇形-四足机器人中，在四足态时，所述横向速接口由吸盘式电磁铁和横向对接槽组成，吸盘式电磁铁正常工作时，在磁力作用下，吸盘式电磁铁和横向对接槽连接实现相互连接。

在上述的蛇形-四足机器人中，机器人本体A和机器人本体B两段结构通过两对相互对应的吸盘式电磁铁和横向对接槽连接，组合成为四足机器人；通过纵向对接槽和锁杆连接，组合成为蛇形机器人。

在上述的蛇形-四足机器人中，所述本体A，本体B一字支架一边上固定有控制芯片。在上述的蛇形-四足机器人中，所述的第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器、第四驱动器、机械式速接公母口、横向速接口均与控制芯片相连，所述的控制芯片上连接无线模块。

进一步的，两段蛇形结构横向连接，构成四足机器人。

进一步的，两段蛇形结构纵向连接，构成蛇形机器人。

进一步的，锁闩机构由第四驱动器，锁闩和纵向对接槽构成。

进一步的，蛇形结构末端的锁杆和纵向对接槽在同一位置开有锁孔。

本发明的优点有：

1.横向连接时采用磁力连接的方式，响应速度快。

2.结合了四足机器人与蛇形机器人的优点，能够适应各种环境，应用范围广。

附图说明：

图1四足态

图2横向连接机构

图3锁闩结构

图4蛇态

图5拟态

图6机器人本体

图7机器人腿部

图8本发明提供的框图。

其中，1.斜U支架，2.长U支架，3.短U支架，4.一字支架，5小U 支架，6.第一驱动器，7.第二驱动器，8.第三驱动器，9.第一关节，10.第二关节，11.第三关节，12.控制芯片，13.横向对接槽，14.吸盘式电磁铁，15.第四驱动器，16.锁闩，17.纵向对接槽，18.锁杆，19.本体A，20.本体B，21无线通信模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图4蛇态变形为图1四足态：如图3所示，机器人19.本体A腿部的8.第三驱动器绕轴中心逆时针旋转为90°，机器人20.本体B腿部的8.第三驱动器绕轴中心顺时针旋转为90°。

当图2横向电控式速接口的14.吸盘式电磁铁进入13.横向对接槽后，14.吸盘式电磁铁打开，完成横向对接。变成拟态，如图5所示。

15.第四驱动器连接的16.锁闩绕轴中心逆时针旋转90°后放开纵向机械式速接公口中的18.锁杆。最后6.第一驱动器和7.第二驱动器绕轴中心变为45°，如图1所示四足态。

图1四足态变形为图4蛇态：

如图3所示机器人19.本体A处8.第三驱动器绕轴中心逆时针旋转为90°，机器人20.本体B处8.第三驱动器绕轴中心顺时针旋转为90°，接着6.第一驱动器和7.第二驱动器绕轴中心变为180°，这时机器人19.本体A腿部的18.锁杆插入20.本体B上的17.纵向对接槽，接着机器人20.本体B一端的15.第四驱动器连接的16.锁闩绕轴中心顺时针旋转为90°，卡住18.锁杆，变成拟态，如图 5所示。接着图2横向电控式速接口的14.吸盘式电磁铁关闭，最后，6.第一驱动器和7.第二驱动器和8.第三驱动器绕轴中心变为180°，变成图4.蛇态。

第一驱动器6、第二驱动器7、第三驱动器8、第四驱动器15、吸盘式电磁铁14、无线通信模块21与控制芯片12相连如图6所示。

作为优的，第一驱动器，第二驱动器和第三驱动器采用的伺服控制舵机型号相同。

控制电路能够通过无线通信模块与PC端或移动终端等装置连。

较优的，PC端开发软件使用可视化编程，降低编程难度，适应不同开发人员的使用。

较优的，PC端开发软件可以用于机器人后续的动作开发，

较优的，移动终端APP软件，配有三维视图，动作实时更新。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用1.斜U支架，2.长U支架，3.短U支架，4..一字支架，5小U支架，6.第一驱动器，7.第二驱动器，8.第三驱动器，9.第一关节， 10.第二关节，11.第三关节，12.控制芯片，13.横向对接槽，14.吸盘式电磁铁， 15.第四驱动器，16.锁闩，17.纵向对接槽，18.锁杆，19.本体A，20.本体B， 21.无线通信模块等术语，但是使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (6)

1.一种具有两段蛇形结构的蛇形-四足机器人，其特征在于：机器人由本体A(19)，本体B(20)和腿部构成；

本体A(19)本体B(20)由一字支架(4)，第一驱动器(6)，控制芯片(12)和横向电控式速接口构成；

机器人本体A(19)和本体B(20)中部设置有控制芯片(12)，控制芯片(12)安装在一字支架(4)上，一字支架(4)设有两根对置的第一驱动器(6)，第一驱动器(6)一侧装有横向电控式速接口；

其中横向电控式速接口由横向对接槽(13)和吸盘式电磁铁(14)构成；对于四足态时，机器人横向连接；横向电控式速接口工作，机器人的本体A(19)和本体B(20)两段结构通过两对相互对应的横向电控式速接口连接，电磁铁正常工作，在磁力作用下，吸盘式电磁铁(13)和横向对接槽(14)实现相互连接；

本体A(19)的腿部由斜U支架(1)，长U支架(2)，短U支架(3)，小U支架(5)，第二驱动器(7)，第三驱动器(8)和机械式速接公口构成；

其中机械式速接公口由锁杆(18)组成；

本体B(20)的腿部由斜U支架(1)，长U支架(2)，短U支架(3)，小U支架(5)，第二驱动器(7)，第三驱动器(8)和机械式速接母口构成；其中机械式速接母口由第四驱动器(15)，锁闩(16)，纵向对接槽(17)组成；对于蛇态时，机器人纵向连接；机械式速接公母口工作，锁杆(18)进入纵向对接槽(17)后，第四驱动器(15)顺时针旋转90°，使用所连接的锁闩(16)后卡住倒锁杆(18)的槽位，使锁杆(18)不能退出纵向对接槽(17)，达到锁闩(16)旋转固定连接。

2.根据权利要求1所述蛇形-四足机器人，其特征在于：本体A(19)腿部的锁杆(11)和本体B(20)上面纵向对接槽(9)在同一对接位置开有锁孔。

3.根据权利要求1所述蛇形-四足机器人，其特征在于：第一驱动器，第二驱动器和第三驱动器采用的伺服控制舵机型号相同，且可旋角度为180。

4.根据权利要求1所述蛇形-四足机器人，其特征在于：所述斜U支架(1)，长U支架(2)，短U支架(3)两端侧缘处均设有两个卡槽，每端的两个卡槽互相对称，可与第一驱动器(6)，第二驱动器(7)，第三驱动器(8)固定。

5.根据权利要求1所述蛇形-四足机器人，其特征在于：第一驱动器6与短U支架3构成第一关节9，第二驱动器7与长U支架2构成第二关节10，第三驱动器6与斜U支架1构成第三关节11。

6.根据权利要求1所述蛇形-四足机器人，其特征在于：第一驱动器6，第二驱动器7，第三驱动器，8，第四驱动器15，机械式速接公母口，横向电控式速接口均与控制芯片12相连，所述的控制芯片12上连接无线模块21。