CN110194229B - 新型仿螃蟹机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型仿螃蟹机器人，属于仿生机器人技术领域。具体技术方案如下：一种新型仿螃蟹机器人，包括上壳体、下壳体、两只机械手、八条机械腿，上壳体与下壳体固定连接构成仿螃蟹壳体，两只机械手和八条机械腿分别对称均布连接在下壳体的两侧，机械手位于机械腿的前部，所述仿螃蟹机器人还包括控制系统、两个摄像头、若干个螺旋桨及多个控制开关，所述两个摄像头安装在所述仿螃蟹壳体的两个眼睛位置，所述若干个螺旋桨分别安装在所述下壳体底部和每条机械腿上，每个所述螺旋桨均与一个控制开关电连接，所述多个控制开关和两个摄像头均与所述控制系统电连接，本发明具有隐蔽性好，运行速度快的优点，具有很高的实用价值。

Description

新型仿螃蟹机器人
技术领域
本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种新型仿螃蟹机器人。
背景技术
近年来，随着国际海洋资源的开采，海洋领域的争端初显，为维护我国海洋权益，对于海洋的监督力度的逐渐加大，海洋机器人的作用越来越凸显，仿生类机器人因其隐蔽性好的优点被广泛的应用在军事和民用领域，因此能够适应复杂海况的仿生机器人更是备受欢迎。但由于海底环境具有复杂、不可预测的特点，且有海流、海洋生物等干扰，对海底机器人地面适应能力、灵活性、稳定性具有很高的要求。现在的仿生机器人大多缺少应对复杂海况的能力。
发明内容
针对海洋探索过程中对海底机器人高地面适应性、高灵活性的要求，本发明提供一种新型适应复杂海况且可实现海底快速爬行运动的高隐蔽性仿螃蟹机器人。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种新型仿螃蟹机器人，包括上壳体、下壳体、两只机械手、八条机械腿，所述上壳体与下壳体固定连接构成仿螃蟹壳体，所述两只机械手和八条机械腿分别对称均布连接在所述下壳体的两侧，所述机械手位于机械腿的前部，所述仿螃蟹机器人还包括控制系统、两个摄像头、若干个螺旋桨及多个控制开关，所述两个摄像头安装在所述仿螃蟹壳体的两个眼睛位置，所述若干个螺旋桨分别安装在所述下壳体底部和每条机械腿上，每个所述螺旋桨均与一个控制开关电连接，每个螺旋桨均由一个控制开关控制，所述多个控制开关和两个摄像头均与所述控制系统电连接，所述控制系统安装在所述仿螃蟹壳体的内部。
进一步的，所述机械腿包括依次相连的腿一级关节、腿二级关节、腿三级关节、腿四级关节和腿五级关节，所述腿一级关节固定连接在所述下壳体上，所述腿一级关节与腿二级关节、腿二级关节与腿三级关节、腿三级关节与腿四级关节之间均为转动连接，所述腿四级关节与腿五级关节固定连接。
进一步的，所述螺旋桨安装在所述腿三级关节上，所述控制开关安装在所述腿一级关节上。
进一步的，腿二级关节、腿三级关节、腿四级关节近仿螃蟹壳体的一端均安装有一关节电机Ⅰ，所述腿二级关节上的关节电机Ⅰ驱动腿二级关节相对于腿一级关节转动，所述腿三级关节上的关节电机Ⅰ驱动腿三级关节相对于腿二级关节转动，所述腿四级关节上的关节电机Ⅰ驱动腿四级关节相对于腿三级关节转动，所有所述关节电机Ⅰ与所述控制系统电连接。
进一步的，所述腿五级关节的非连接端为圆锥体。
进一步的，所述机械手包括依次相连的手一级关节、手二级关节、手三级关节、手四级关节、手指驱动机构和若干个手指关节，所述手一级关节固定连接在所述下壳体上，所述手一级关节与手二级关节、手二级关节与手三级关节、手三级关节与手四级关节之间均为转动连接，所述手四级关节通过手指驱动机构与所述若干个手指关节连接。
进一步的，每个所述手指关节均包括手指关节Ⅰ和手指关节Ⅱ，手指关节Ⅰ和手指关节Ⅱ两相邻端固定连接，所述手指关节Ⅰ和手指关节Ⅱ之间的夹角为锐角；所述手指驱动机构包括电动推杆、套筒、若干个连杆、连接板Ⅰ和连接板Ⅱ，所述电动推杆安装在所述手四级关节上，所述电动推杆的轴向与所述手四级关节的轴向相同，所述套筒的一端固定连接在电动推杆的端部，另一端垂直固定在所述连接板Ⅰ上表面的中部，每个所述连杆的一端垂直固定在所述连接板Ⅰ下表面的周边，每个所述连杆的另一端与一个手指关节Ⅰ远离手指关节Ⅱ的一端连接，每个所述手指关节Ⅰ和手指关节Ⅱ固定连接处均与所述连接板Ⅱ转动连接。
进一步的，所述手指驱动机构还包括导向轴，所述导向轴的一端垂直固定在所述连接板Ⅱ上表面的中部，导向轴的另一端穿过连接板Ⅰ中部设置的通孔和套筒并对套筒的上下运动起导向作用。
进一步的，所述手二级关节、手三级关节、手四级关节近仿螃蟹壳体的一端均安装有一关节电机Ⅱ，所述手二级关节上的关节电机Ⅱ驱动手二级关节相对于手一级关节转动，所述手三级关节上的关节电机Ⅱ驱动手三级关节相对于手二级关节转动，所述手四级关节上的关节电机Ⅱ驱动手四级关节相对于手三级关节转动，所有所述关节电机Ⅱ均与所述控制系统电连接。
进一步的，所述控制系统为单片机。
相比于现有技术，本发明具有如下优点：
本发明公开的新型仿螃蟹机器人，采用仿生外壳，具有十分优异的隐蔽性，可良好的执行监测功能，同时能够适应水陆两栖等工作状态，机动性好，在风浪较大时，其可以采用在海底运动，在风浪较小的情况下可以采用推进器推动的方式，到达指定目标，采取多种运动方式，适合复杂海况；另外，仿螃蟹机器人整体结构可拆卸，方便维护保养。
附图说明
图1：新型仿螃蟹机器人的总体图；
图2：新型仿螃蟹机器人壳体底部视图；
图3：新型仿螃蟹机器人机械手装置图；
图4：新型仿螃蟹机器人机械腿装置图；
图5：螃蟹壳体内部示意图；
图6：手指驱动机构结构示意图；
图中：1、上壳体，2、下壳体，3、机械手，4、机械腿，5、控制系统，6、摄像头，7、螺旋桨，8、控制开关，9、关节电机Ⅰ，10、关节电机Ⅱ，41、腿一级关节，42、腿二级关节，43、腿三级关节，44、腿四级关节，45、腿五级关节，31、手一级关节，32、手二级关节，33、手三级关节，34、手四级关节，35、手指驱动机构，36、手指关节，351、电动推杆，352、套筒，353、连杆，354、连接板Ⅰ，355、连接板Ⅱ，356、导向轴，361、手指关节Ⅰ，362、手指关节Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图1-6对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
具体实施方式一
一种新型仿螃蟹机器人，包括上壳体1、下壳体2、两只机械手3、八条机械腿4，所述上壳体1与下壳体2固定连接构成仿螃蟹壳体，所述两只机械手3和八条机械腿4分别对称均布连接在所述下壳体2的两侧，所述机械手3位于机械腿4的前部，所述仿螃蟹机器人还包括控制系统5、两个摄像头6、若干个螺旋桨7及多个控制开关8，所述两个摄像头6安装在所述仿螃蟹壳体的两个眼睛位置，所述若干个螺旋桨7分别安装在所述下壳体2底部和每条机械腿4上，每个所述螺旋桨7均与一个控制开关8电连接，每个螺旋桨7均由一个控制开关8控制，所述多个控制开关8和两个摄像头6均与所述控制系统5电连接，所述控制系统5安装在所述仿螃蟹壳体的内部。
进一步的，所述机械腿4包括依次相连的腿一级关节41、腿二级关节42、腿三级关节43、腿四级关节44和腿五级关节45，所述腿一级关节41固定连接在所述下壳体2上，所述腿一级关节41与腿二级关节42、腿二级关节42与腿三级关节43、腿三级关节43与腿四级关节44之间均为转动连接，所述腿四级关节44与腿五级关节45固定连接。
进一步的，所述螺旋桨7安装在所述腿三级关节43上，所述控制开关8安装在所述腿一级关节41上。
进一步的，腿二级关节42、腿三级关节43、腿四级关节44近仿螃蟹壳体的一端均安装有一关节电机Ⅰ9，所述腿二级关节42上的关节电机Ⅰ9驱动腿二级关节42相对于腿一级关节41前后360°转动，所述腿三级关节43上的关节电机Ⅰ9驱动腿三级关节43相对于腿二级关节42前后360°转动，所述腿四级关节44上的关节电机Ⅰ9驱动腿四级关节44相对于腿三级关节43左右360°转动，所有所述关节电机Ⅰ9与所述控制系统5电连接。
进一步的，所述腿五级关节45的非连接端为圆锥体。
进一步的，所述机械手3包括依次相连的手一级关节31、手二级关节32、手三级关节33、手四级关节34、手指驱动机构35和若干个手指关节36，所述手一级关节31固定连接在所述下壳体2上，所述手一级关节31与手二级关节32、手二级关节32与手三级关节33、手三级关节33与手四级关节34之间均为转动连接，所述手四级关节34通过手指驱动机构35与所述若干个手指关节36连接。
进一步的，每个所述手指关节36均包括手指关节Ⅰ361和手指关节Ⅱ362，手指关节Ⅰ361和手指关节Ⅱ362两相邻端固定连接，所述手指关节Ⅰ361和手指关节Ⅱ362之间的夹角为锐角；所述手指驱动机构35包括电动推杆351、套筒352、若干个连杆353、连接板Ⅰ354和连接板Ⅱ355，所述电动推杆351安装在所述手四级关节34上，所述电动推杆351的轴向与所述手四级关节34的轴向相同，所述套筒352的一端固定连接在电动推杆351的端部，所述套筒352的另一端垂直固定在所述连接板Ⅰ354上表面的中部，每个所述连杆353的一端垂直固定在所述连接板Ⅰ354下表面的周边，每个所述连杆353的另一端与一个手指关节Ⅰ361远离手指关节Ⅱ362的一端连接，每个所述手指关节Ⅰ361和手指关节Ⅱ362固定连接处均与所述连接板Ⅱ355通过销轴转动连接。
进一步的，所述手指驱动机构35还包括导向轴356，所述导向轴356的一端垂直固定在所述连接板Ⅱ355上表面的中部，导向轴356的另一端穿过连接板Ⅰ354中部设置的通孔和套筒352并对套筒352的上下运动起导向作用。
进一步的，所述手二级关节32、手三级关节33、手四级关节34近仿螃蟹壳体的一端均安装有一关节电机Ⅱ10，所述手二级关节32上的关节电机Ⅱ10驱动手二级关节32相对于手一级关节31前后360°转动，所述手三级关节33上的关节电机Ⅱ10驱动手三级关节33相对于手二级关节32前后360°转动，所述手四级关节34上的关节电机Ⅱ10驱动手四级关节34相对于手三级关节33左右360°转动，所有所述关节电机Ⅱ(10)均与所述控制系统5电连接。
进一步的，所述控制系统5为单片机。
进一步的，本发明的关节电机属于现有技术，能够实现机器人关节的转动。
具体工作时：仿螃蟹机器人下壳体2上的螺旋桨7可以使仿螃蟹机器人能够快速的上浮和下潜，在水中做垂向的升沉运动，机械手3可以提供抓取操作，机械腿4和下壳体2上的螺旋桨7的配合可以使仿螃蟹机器人灵活性更强，当机械腿4单独作用时，其可以在海底进行快速的爬行，可以摆脱风浪对其运动的影响，同时机械腿4和机械手3的外形设计也保证了其良好的抓地性，机械手3和机械腿4的连接方式可以使其能够进行前后或左右360°的旋转，这种旋转方式为仿螃蟹机器人提供了多方向可选择的前进角度，机械腿4上安装的小型螺旋桨7进行旋转，可以为仿螃蟹提供前后360°全方位的动力，航行速度也可以得到保证，海底环境复杂多变，仿螃蟹机器人灵活的运动能力使其能够适应复杂海况。
仿螃蟹机器人的眼睛位置安装高清摄像头6，作为机器人的视觉核心，高清摄像头6通过将观测到的信息进行比对，并进行远程传输，可以通过远程操作控制其到达指定工作位置。
在风浪较大的环境时，仿螃蟹机器人主要是下潜到海底进行工作，利用八个机械腿4进行前进到指定目标海域，当风浪已经超过其工作条件时，八个机械腿4可以牢固的插入海底，强大的抓地性保证了其不会受到海浪的影响，当风浪较小时，其主要通过旋转八个机械腿4，进而使其上的八个小型螺旋桨7旋转产生的推力为其提供前进的动力，同时八个小型螺旋桨7的差速旋转可以控制前进的方向，机械腿4和机械手3的关节设计可以保证其能够产生前后或左右360°的旋转，对于狭窄区域，可将机械腿4回收到下壳体2两侧，通过主体的螺旋桨7的旋转为其提供动力，进而避免被卡住。

Claims (8)

1.一种新型仿螃蟹机器人，包括上壳体(1)、下壳体(2)、两只机械手(3)、八条机械腿(4)，所述上壳体(1)与下壳体(2)固定连接构成仿螃蟹壳体，所述两只机械手(3)和八条机械腿(4)分别对称均布连接在所述下壳体(2)的两侧，所述机械手(3)位于机械腿(4)的前部，其特征在于：所述仿螃蟹机器人还包括控制系统(5)、两个摄像头(6)、若干个螺旋桨(7)及多个控制开关(8)，所述两个摄像头(6)安装在所述仿螃蟹壳体的两个眼睛位置，所述若干个螺旋桨(7)分别安装在所述下壳体(2)底部和每条机械腿(4)上，每个所述螺旋桨(7)均与一个控制开关(8)电连接，每个螺旋桨(7)均由一个控制开关(8)控制，所述多个控制开关(8)和两个摄像头(6)均与所述控制系统(5)电连接，所述控制系统(5)安装在所述仿螃蟹壳体的内部；
所述机械手(3)包括依次相连的手一级关节(31)、手二级关节(32)、手三级关节(33)、手四级关节(34)、手指驱动机构(35)和若干个手指关节(36)，所述手一级关节(31)固定连接在所述下壳体(2)上，所述手一级关节(31)与手二级关节(32)、手二级关节(32)与手三级关节(33)、手三级关节(33)与手四级关节(34)之间均为转动连接，所述手四级关节(34)通过手指驱动机构(35)与所述若干个手指关节(36)连接；
每个所述手指关节(36)均包括手指关节Ⅰ(361)和手指关节Ⅱ(362)，手指关节Ⅰ(361)和手指关节Ⅱ(362)两相邻端固定连接，所述手指关节Ⅰ(361)和手指关节Ⅱ(362)之间的夹角为锐角；所述手指驱动机构(35)包括电动推杆(351)、套筒(352)、若干个连杆(353)、连接板Ⅰ(354)和连接板Ⅱ(355)，所述电动推杆(351)安装在所述手四级关节(34)上，所述电动推杆(351)的轴向与所述手四级关节(34)的轴向相同，所述套筒(352)的一端固定连接在电动推杆(351)的端部，另一端垂直固定在所述连接板Ⅰ(354)上表面的中部，每个所述连杆(353)的一端垂直固定在所述连接板Ⅰ(354)下表面的周边，每个所述连杆(353)的另一端与一个手指关节Ⅰ(361)远离手指关节Ⅱ(362)的一端连接，每个所述手指关节Ⅰ(361)和手指关节Ⅱ(362)固定连接处均与所述连接板Ⅱ(355)转动连接。
2.根据权利要求1所述的新型仿螃蟹机器人，其特征在于：所述机械腿(4)包括依次相连的腿一级关节(41)、腿二级关节(42)、腿三级关节(43)、腿四级关节(44)和腿五级关节(45)，所述腿一级关节(41)固定连接在所述下壳体(2)上，所述腿一级关节(41)与腿二级关节(42)、腿二级关节(42)与腿三级关节(43)、腿三级关节(43)与腿四级关节(44)之间均为转动连接，所述腿四级关节(44)与腿五级关节(45)固定连接。
3.根据权利要求2所述的新型仿螃蟹机器人，其特征在于：所述螺旋桨(7)安装在所述腿三级关节(43)上，所述控制开关(8)安装在所述腿一级关节(41)上。
4.根据权利要求2所述的新型仿螃蟹机器人，其特征在于：腿二级关节(42)、腿三级关节(43)、腿四级关节(44)近仿螃蟹壳体的一端均安装有一关节电机Ⅰ(9)，所述腿二级关节(42)上的关节电机Ⅰ(9)驱动腿二级关节(42)相对于腿一级关节(41)转动，所述腿三级关节(43)上的关节电机Ⅰ(9)驱动腿三级关节(43)相对于腿二级关节(42)转动，所述腿四级关节(44)上的关节电机Ⅰ(9)驱动腿四级关节(44)相对于腿三级关节(43)转动，所有所述关节电机Ⅰ(9)与所述控制系统(5)电连接。
5.根据权利要求2所述的新型仿螃蟹机器人，其特征在于：所述腿五级关节(45)的非连接端为圆锥体。
6.根据权利要求1所述新型仿螃蟹机器人，其特征在于：所述手指驱动机构(35)还包括导向轴(356)，所述导向轴(356)的一端垂直固定在所述连接板Ⅱ(355)上表面的中部，导向轴(356)的另一端穿过连接板Ⅰ(354)中部设置的通孔和套筒(352)并对套筒(352)的上下运动起导向作用。
7.根据要求1所述的新型仿螃蟹机器人，其特征在于：所述手二级关节(32)、手三级关节(33)、手四级关节(34)近仿螃蟹壳体的一端均安装有一关节电机Ⅱ(10)，所述手二级关节(32)上的关节电机Ⅱ(10)驱动手二级关节(32)相对于手一级关节(31)转动，所述手三级关节(33)上的关节电机Ⅱ(10)驱动手三级关节(33)相对于手二级关节(32)转动，所述手四级关节(34)上的关节电机Ⅱ(10)驱动手四级关节(34)相对于手三级关节(33)转动，所有所述关节电机Ⅱ(10)均与所述控制系统(5)电连接。
8.根据权利要求1所述的新型仿螃蟹机器人，其特征在于：所述控制系统(5)为单片机。
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