CN110539821A - 一种带有自动循迹功能的小型气动四足机器人 - Google Patents

一种带有自动循迹功能的小型气动四足机器人 Download PDF

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俞滨
黄智鹏
黄敦浩
康岩
孔祥东
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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Abstract

本发明公开一种带有自动循迹功能的小型气动四足机器人，包括机械结构、气动系统和控制系统；机械结构包括第一组铝板、第二组铝板和一组夹板，夹板设置于第一组铝板内；气动系统包括支腿气缸、伸缩气缸和单轴气动缸，支腿气缸和伸缩气缸均设置有两组，每组支腿气缸的顶部连接有一组伸缩气缸，第一组铝板和第二组铝板的底部分别与两组伸缩气缸连接；第一组铝板和第二组铝板通过单轴气动缸连接，夹板连接有单轴气动缸；控制系统安装于机械结构上，包括单片机、继电器和光传感器。本发明结构简单、操作方便，可以保证机器人主体与地面始终平行，还可根据前一机器人发出的信号实现自动循迹功能。

Description

一种带有自动循迹功能的小型气动四足机器人
技术领域
本发明涉及流体传动技术领域，特别是涉及一种带有自动循迹功能的小型气动四足机器人。
背景技术
近年来，依托社会发展趋势，机器人技术发展迅速，越来越多的机器人逐渐进入到了社会生活中的各个领域，为人们生活提供了极大的便利。随着气动技术以及机电液一体化技术的发展，机器人技术开始与气动技术相结合，气动机器人应运而生，而且由于气动机器人具有结构简单操作方便的优点，非常适合初学者掌握并进行研究，对于初学者理解机器人和机电液一体化技术有着非常大的帮助，可以为学习者起到良好的引导作用，为以后从事更加专业化、复杂化以及更加有针对性的机器人打下良好的基础；并且机器人工作时往往需要沿着固定轨道或者轨迹工作。
因此，提出一种带有自动循迹功能的小型气动四足机器人，以满足上述要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有自动循迹功能的小型气动四足机器人，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种带有自动循迹功能的小型气动四足机器人，包括机械结构、气动系统和控制系统；所述机械结构包括第一组铝板、第二组铝板和一组夹板，所述夹板设置于第一组铝板内；所述气动系统包括支腿气缸、伸缩气缸和单轴气动缸，所述支腿气缸和伸缩气缸均设置有两组，每组所述支腿气缸的顶部连接有一组所述伸缩气缸，所述第一组铝板和所述第二组铝板的底部分别与两组所述伸缩气缸连接；所述第一组铝板和所述第二组铝板通过单轴气动缸连接，所述夹板连接有单轴气动缸；所述控制系统安装于所述机械结构上，包括单片机、继电器和光传感器，所述单片机与所述继电器和光传感器连接，所述继电器连接电磁阀，用于控制所述气动系统的动作。
优选的，所述第一组铝板包括通过螺栓连接的第一铝板和第二铝板，所述第二铝板位于所述第一铝板之上；所述第二组铝板包括通过螺栓连接的第三铝板和第四铝板，所述第四铝板位于所述第三铝板之上；所述第一铝板和所述第二铝板的底部分别通过螺栓与两组所述伸缩气缸连接，所述第二铝板和所述第四铝板通过两个所述单轴气动缸连接。
优选的，所述夹板设置于所述第一铝板和第二铝板之间，包括第一夹板和第二夹板，所述第一夹板和第二夹板分别连接有一个所述单轴气动缸。
优选的，所述支腿气缸和伸缩气缸采用双轴气动缸。
优选的，每组所述支腿气缸均设置有两个，每个所述支腿气缸的顶端均通过连接件连接有一个所述伸缩气缸。
优选的，所述光传感器安装于铝板上，用于检测前一个机器人传过来的信号，并将信号传递给单片机。
优选的，两组所述支腿气缸通过两个电磁阀控制。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明带有自动循迹功能的小型气动四足机器人，结构简单、操作方便，腿部结构可以保证机器人主体与地面始终平行；机器人安装光传感器，可以根据前一个机器人发出的信号实现自动循迹功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明带有自动循迹功能的小型气动四足机器人的整体三维图；
图2为本发明带有自动循迹功能的小型气动四足机器人的控制原理图；
其中，1.1，第一双轴气动缸；1.2，第二双轴气动缸；1.3，第三双轴气动缸；1.4，第四双轴气动缸；2.1，第五双轴气动缸；2.2，第六双轴气动缸；2.3，第七双轴气动缸；2.4，第八双轴气动缸；3.1，第一单轴气动缸；3.2，第二单轴气动缸；4.1，第三单轴气动缸；4.2，第四单轴气动缸；5.1，第一铝板；5.2，第二铝板；5.3，第三铝板；5.4，第四铝板；6.1第一夹板；6.2第二夹板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1-2所示，本实施例提供一种带有自动循迹功能的小型气动四足机器人，包括机械结构、气动系统和控制系统；所述机械结构包括第一组铝板、第二组铝板和一组夹板，所述夹板设置于第一组铝板内；
所述气动系统包括支腿气缸、伸缩气缸和单轴气动缸，所述支腿气缸和伸缩气缸均设置有两组，每组所述支腿气缸的顶部连接有一组所述伸缩气缸，所述第一组铝板和所述第二组铝板的底部分别与两组所述伸缩气缸连接；所述第一组铝板和所述第二组铝板通过单轴气动缸连接，所述夹板设置有两个，夹板连接有单轴气动缸；
所述控制系统安装于所述机械结构上，包括单片机、继电器和光传感器，所述单片机与所述继电器和光传感器连接，所述继电器连接电磁阀，用于控制所述气动系统的动作；具体地，单片机可以安装于电路板上，而且连接有电压转换器。
在本实施例中，所述第一组铝板包括通过螺栓连接的第一铝板5.1和第二铝板5.2，所述第二铝板5.2位于所述第一铝板5.1之上；所述第二组铝板包括通过螺栓连接的第三铝板5.3和第四铝板5.4，所述第四铝板5.4位于所述第三铝板5.3之上；所述第一铝板5.1和所述第二铝板5.2的底部分别通过螺栓与两组所述伸缩气缸连接，所述第二铝板5.2和所述第四铝板5.4通过第三单轴气动缸4.1和第四单轴气动缸4.2连接。
在本实施例中，所述夹板设置于所述第一铝板5.1和第二铝板5.2之间，包括第一夹板6.1和第二夹板6.2，所述第一夹板6.1和第二夹板6.2分别连接有第一单轴气动缸3.1和第二单轴气动缸3.2。
在本实施例中，所述支腿气缸和伸缩气缸采用双轴气动缸。
在本实施例中，每组所述支腿气缸均设置有两个，每个所述支腿气缸的顶端均通过连接件连接有一个所述伸缩气缸，具体地，如图1所示，连接件包括L型连接板，L型连接板的两个面分别与支腿气缸和伸缩气缸连接；其中支腿气缸包括第一双轴气动缸1.1、第二双轴气动缸1.2、第三双轴气动缸1.3和第四双轴气动缸1.4；伸缩气缸则包括第五双轴气动缸2.1、第六双轴气动缸2.2、第七双轴气动缸2.3和第八双轴气动缸2.4。
在本实施例中，所述光传感器安装于铝板上，用于检测前一个机器人传过来的信号，并将信号传递给单片机，再通过单片机输出信号，控制机器人做出相应的移动，从而控制机器人的自动循迹移动；优选的，光传感器安装于下层的铝板上。
在本实施例中，两组的四个所述支腿气缸通过两个电磁阀控制，交叉动作，始终保持动作时两个支撑杆着地，可保证机器人主体部分与地面始终平行。
本实施例中机器人行走过程如下：
前进动作包括以下步骤：
1、第一双轴气动缸1.1和第三双轴气动缸1.3缩回，脱离地面；
2、第五双轴气动缸2.1伸出，带动第一双轴气动缸1.1(也就是右前方支腿)前进；
3、第一双轴气动缸1.1和第三双轴气动缸1.3伸出，与地面接触；
4、第二双轴气动缸1.2和第四双轴气动缸1.4缩回，脱离地面；
5、第六双轴气动缸2.2伸出，带动第二双轴气动缸1.2(也就是左前方支腿)前进；
6、第二双轴气动缸1.2和第四双轴气动缸1.4伸出，与地面接触；
7、第五双轴气动缸2.1、第六双轴气动缸2.2缩回，同时第七双轴气动缸2.3、第八双轴气动缸2.4伸出，带动机器人主体向前移动；
8、第一双轴气动缸1.1和第三双轴气动缸1.3缩回，脱离地面；
9、第七双轴气动缸2.3缩回，带动第三双轴气动缸1.3也就是左后方支腿前进；
10、第一双轴气动缸1.1和第三双轴气动缸1.3伸出，与地面接触；
11、第二双轴气动缸1.2和第四双轴气动缸1.4缩回，脱离地面；
12、双轴气动缸第八双轴气动缸2.4缩回，带动第四双轴气动缸1.4也就是右后方支腿前进；
13、双轴气动缸第二双轴气动缸1.2，第四双轴气动缸1.4伸出，与地面接触。
至此完成机器人前进过程一个周期的动作，重复单个周期动作即可实现机器人的持续前进动作。
后退动作包括以下步骤：
1、第一双轴气动缸1.1、第三双轴气动缸1.3缩回，脱离地面；
2、第七双轴气动缸2.3伸出，带动第三双轴气动缸1.3也就是左后方支腿后退；
3、第一双轴气动缸1.1、第三双轴气动缸1.3伸出，与地面接触；
4、第二双轴气动缸1.2、第四双轴气动缸1.4缩回，脱离地面；
5、第八双轴气动缸2.4伸出，带动第四双轴气动缸1.4也就是右后方支腿后退；
6、第二双轴气动缸1.2、第四双轴气动缸1.4伸出，与地面接触；
7、第七双轴气动缸2.3、第八双轴气动缸2.4缩回，同时第五双轴气动缸2.1、第六双轴气动缸2.2伸出，带动机器人主体向后移动；
8、第一双轴气动缸1.1、第三双轴气动缸1.3缩回，脱离地面；
9、第五双轴气动缸2.1缩回，带动第一双轴气动缸1.1也就是右前方支腿后退；
10、第一双轴气动缸1.1、第三双轴气动缸1.3伸出，与地面接触；
11、第二双轴气动缸1.2、第四双轴气动缸1.4缩回，脱离地面；
12、第六双轴气动缸2.2缩回，带动第二双轴气动缸1.2也就是左前方支腿后退；
13、第二双轴气动缸1.2、第四双轴气动缸1.4伸出，与地面接触。
至此完成机器人后退过程一个周期的动作，重复单个周期动作即可实现机器人的持续后退动作。
机器人转向过程说明：
左转动作：
1、第一双轴气动缸1.1、第三双轴气动缸1.3缩回，脱离地面；
2、第三单轴气动缸4.1伸出，带动机器人前半部分左转；
3、第一双轴气动缸1.1、第三双轴气动缸1.3伸出，与地面接触；
4、第二双轴气动缸1.2、第四双轴气动缸1.4缩回，脱离地面；
5、第三单轴气动缸4.1缩回，带动机器人后半部分左转；
6、第二双轴气动缸1.2、第四双轴气动缸1.4伸出，与地面接触。
至此完成机器人左转动作。
右转动作：
1、第二双轴气动缸1.2、第四双轴气动缸1.4缩回，脱离地面；
2、第四单轴气动缸4.2伸出，带动机器人前半部分右转；
3、第二双轴气动缸1.2、第四双轴气动缸1.4伸出，与地面接触；
4、第一双轴气动缸1.1、第三双轴气动缸1.3缩回，脱离地面；
5、第四单轴气动缸4.2缩回，带动机器人后半部分右转；
6、第一双轴气动缸1.1、第三双轴气动缸1.3伸出，与地面接触。
至此完成机器人右转动作。
机器人夹取过程如下：
夹取动作：到达指定地点时，第一单轴气动缸3.1、第二单轴气动缸3.2伸出，带动第一夹板6.1、第二夹板6.2夹紧，完成夹取动作。下放动作：到达指定地点时，第一单轴气动缸3.1、第二单轴气动缸3.2缩回，完成下放动作。
机器人循迹原理如下：
机器人装有光传感器，可接收前一个机器人发出的信号，此时单片机发出控制信号，控制机器人做出相应的动作，使得机器人可以沿着前一个机器人的行进轨迹自动循迹移动。
如图2所示，本实施例中单片机控制原理如下：
光感启动模块DO接口与STM32单片机PC6接口相连接，将光传感器接收的前一个机器人发出的光信号传入单片机；左、右循迹模块DO接口分别与STM32单片机PC6、PC5接口相连接，将轨迹左右偏差信号传递给单片机；STM32单片机PB11-PB14接口与四路继电器相连接，发出信号控制机器人四条支腿的动作；STM32单片机PB10接口与单路继电器相连接，控制机器人实现转向动作；蓝牙模块RX、TX接口分别与STM32单片机UTX、URX接口相连接，用于与手机实现蓝牙连接，接受手机端的控制信号。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种带有自动循迹功能的小型气动四足机器人，其特征在于：包括机械结构、气动系统和控制系统；所述机械结构包括第一组铝板、第二组铝板和一组夹板，所述夹板设置于第一组铝板内；所述气动系统包括支腿气缸、伸缩气缸和单轴气动缸，所述支腿气缸和伸缩气缸均设置有两组，每组所述支腿气缸的顶部连接有一组所述伸缩气缸，所述第一组铝板和所述第二组铝板的底部分别与两组所述伸缩气缸连接；所述第一组铝板和所述第二组铝板通过单轴气动缸连接，所述夹板连接有单轴气动缸；所述控制系统安装于所述机械结构上，包括单片机、继电器和光传感器，所述单片机与所述继电器和光传感器连接，所述继电器连接电磁阀，用于控制所述气动系统的动作。
2.根据权利要求1所述的带有自动循迹功能的小型气动四足机器人，其特征在于：所述第一组铝板包括通过螺栓连接的第一铝板和第二铝板，所述第二铝板位于所述第一铝板之上；所述第二组铝板包括通过螺栓连接的第三铝板和第四铝板，所述第四铝板位于所述第三铝板之上；所述第一铝板和所述第二铝板的底部分别通过螺栓与两组所述伸缩气缸连接，所述第二铝板和所述第四铝板通过两个所述单轴气动缸连接。
3.根据权利要求2所述的带有自动循迹功能的小型气动四足机器人，其特征在于：所述夹板设置于所述第一铝板和第二铝板之间，包括第一夹板和第二夹板，所述第一夹板和第二夹板分别连接有一个所述单轴气动缸。
4.根据权利要求1所述的带有自动循迹功能的小型气动四足机器人，其特征在于：所述支腿气缸和伸缩气缸采用双轴气动缸。
5.根据权利要求4所述的带有自动循迹功能的小型气动四足机器人，其特征在于：每组所述支腿气缸均设置有两个，每个所述支腿气缸的顶端均通过连接件连接有一个所述伸缩气缸。
6.根据权利要求1所述的带有自动循迹功能的小型气动四足机器人，其特征在于：所述光传感器安装于铝板上，用于检测前一个机器人传过来的信号，并将信号传递给单片机。
7.根据权利要求6所述的带有自动循迹功能的小型气动四足机器人，其特征在于：两组所述支腿气缸通过两个电磁阀控制。
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