CN110561997B - 一种探测用仿生鳄鱼机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种探测用仿生鳄鱼机器人，其主体由躯干部分、头部分、脚部分、尾部分、麻醉部分、爪部分等组成，躯干部分包括：躯干上盖、躯干体、后盖等；头部分包括：上颚、下颚、摄像头等；脚部分包括：大腿、小腿带、大腿连接等；尾部分包括：尾巴转盘、尾巴节、尾轴等；麻醉部分包括：转座、发射转盘、麻醉针等；爪部分包括：升降块、旋转爪盘、夹爪等；使用时，机器人通过脚部分进行行走，头部分在必要时进行攻击，头部分的摄像头对环境进行观察，躯干部分的激光雷达对环境进行探测，当遇到危险时，麻醉部分对危险生物进行射击，当需要取动物的蛋时，使用爪部分对蛋进行抓取。

Description

一种探测用仿生鳄鱼机器人

技术领域

本发明涉及生态环境探测技术领域，特别涉及一种探测用仿生鳄鱼机器人技术领域。

背景技术

现如今全世界环境遭到严重破坏，湿地动物的数量急剧减少，需要时刻对动物进行观测，必要时进行人工保护，以往此类工作主要通过人工进行，但是观测过程中，人有负伤甚至死亡的风险，现设计一种探测用仿生鳄鱼机器人。目前有关于仿生鳄鱼机器人的设计，例如专利申请号CN201320253940.2公开了一种智能仿生多功能机器鳄鱼，该装置可以进行模仿鳄鱼的操作，但功能单一，无法实现其他功能；例如专利号CN201320185253.1公开了水陆两栖远程智能勘测机器人，该机器人能实现简单的探测工作，但是实用性不强。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种探测用仿生鳄鱼机器人，其主体由躯干部分、头部分、脚部分、尾部分、麻醉部分、爪部分等组成；使用时，机器人通过脚部分进行行走，头部分在必要时进行攻击，头部分的摄像头对环境进行观察，躯干部分的激光雷达对环境进行探测，当遇到危险时，麻醉部分对危险生物进行射击，当需要取动物的蛋时，使用爪部分对蛋进行抓取。

本发明所使用的技术方案是：一种探测用仿生鳄鱼机器人，包括躯干部分、头部分、脚部分、尾部分、麻醉部分、爪部分。

躯干部分包括：躯干上盖、躯干体、颈部接头、第一步进电机、第一齿轮、激光雷达、电线、信号线、电源盒、后盖。

头部分包括：上颚、下颚、摄像头、颈部块、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第二步进电机、颈部连接、第一双向异步电机、后传送带、第三步进电机、联轴器、上颚丝杆、上滑动块、第一电缸、第四步进电机、下颚丝杆、前传送带。

脚部分包括：第五齿轮、大腿、第六齿轮、第七齿轮、第五步进电机、小腿带、第八齿轮、小腿、第九齿轮、第十齿轮、第十一齿轮、传动轴、脚掌、第六步进电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮、脚趾轴、脚趾、大腿连接、第二双向异步电机。

尾部分包括：第七步进电机、尾巴转盘、尾巴节、第八步进电机、尾巴头、第九步进电机、第三锥齿轮、第四锥齿轮、尾轴；麻醉部分包括：第二电缸、转座、发射转盘、第十步进电机、推动气缸、麻醉针。

爪部分包括：第十一步进电机、爪丝杆、升降块、第十二步进电机、旋转爪盘、第十三步进电机、第五锥齿轮、传动轴、夹爪。

所述的躯干部分的躯干上盖固定安装在躯干体上，第一步进电机固定安装在躯干体上，第一齿轮固定安装在第一步进电机上，颈部接头固定安装在躯干体上，激光雷达固定安装在躯干体上，电源盒固定安装在躯干体上，激光雷达和电源盒之间固定安装有电线和信号线，后盖固定安装在躯干体上。

所述的头部分的摄像头固定安装在上颚上，上颚与下颚转动安装，颈部块与上颚转动安装，第二齿轮固定安装在上颚上，第三齿轮通过滚动轴承转动安装在颈部块上，第二步进电机固定安装在颈部块上，第四齿轮固定安装在第二步进电机上，第二齿轮与第三齿轮啮合，第三齿轮与第四齿轮啮合，颈部块与颈部连接转动安装，双向异步电机固定安装在颈部连接上，后传送带缠绕在第一双向异步电机和颈部连接与躯干体连接的轴外侧，前传送带缠绕在第一双向异步电机和颈部块与颈部连接的轴外侧，第三步进电机固定安装在上颚上，上颚丝杆与第三步进电机通过联轴器固定安装，上滑动块与上颚丝杆采用螺纹连接，第一电缸转动安装在上滑动块上，第一电缸底部转动安装在下滑动块上，下滑动块与下颚丝杆采用螺纹连接，下颚丝杆与第四步进电机通过联轴器固定安装，第四步进电机固定安装在下颚上。

所述的脚部分的第五齿轮固定安装在大腿连接上，大腿连接与躯干体通过滚动轴承转动安装，第五齿轮与第一齿轮啮合，大腿与大腿连接转动安装，第六齿轮固定安装在大腿上，第五步进电机固定安装在大腿上，第七齿轮固定安装在第五步进电机上，第六齿轮与第七齿轮啮合，小腿与大腿通过转轴转动安装，第二双向异步电机固定安装在小腿上，小腿带缠绕在第二双向异步电机与转轴外侧，第八齿轮固定安装在第二双向异步电机上，第九齿轮与第十齿轮固定安装在传动轴上，传动轴与脚掌通过滚动轴承转动安装，脚掌与小腿通过转轴转动安装，第十一齿轮固定安装在此转轴上，第十一齿轮与第十齿轮啮合，第九齿轮与第八齿轮啮合，第六步进电机固定安装在脚掌上，第一锥齿轮固定安装在第六步进电机上，第二锥齿轮固定安装在脚趾轴上，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，脚趾与脚掌通过脚趾轴转动安装。

所述的尾部分的第七步进电机固定安装在躯干体上，尾巴转盘固定安装在第七步进电机上，尾巴节与尾巴转盘通过第八步进电机转动安装，尾巴节与尾巴节之间通过第八步进电机转动安装，第九步进电机固定安装在尾巴头上，第三锥齿轮固定安装在第九步进电机上，第四锥齿轮固定安装在尾轴上，第三锥齿轮与第四锥齿轮啮合，尾巴头与尾巴节通过尾轴转动安装。

所述的麻醉部分的第二电缸与躯干体通过轴转动安装，转座与第二电缸转动安装，第十步进电机、推进气缸固定安装在转座上，发射转盘固定安装在第十步进电机顶部，麻醉针安放在发射转盘内。

所述的爪部分的第十一步进电机固定安装在躯干上盖上，爪丝杆一端固定安装在第十一步进电机上，另一端转动安装在躯干体上，升降块与爪丝杆通过螺纹连接，升降块与躯干上盖滑动安装，第十二步进电机固定安装在升降块上，旋转爪盘固定安装在第十二步进电机上，第十三步进电机固定安装在旋转爪盘上，夹爪通过传动轴转动安装在旋转爪盘上，第十三步进电机与传动轴固定安装，第五锥齿轮固定安装在传动轴上，第五锥齿轮之间相互啮合。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：(1)躯干部分上安装的激光雷达，能够全面获取机器人周边的图像信息和热信息，为探测的主要工具；(2)头部分的上颚和下颚可以通过第一电缸实现张合功能，配合摄像头能够对危险动物进行撕咬；(3)脚部分模仿鳄鱼的行走关节，能够实现行走的功能；(4)尾部分采用若干结构相同的尾巴节进行安装，使得尾巴的长度可以更改；(5)麻醉部分含有并联机械臂结构，使得麻醉针能够更好的进行瞄准。

附图说明

图1为本发明的整体装配结构示意图。

图2为本发明的底部结构示意图。

图3为本发明的躯干部分结构示意图。

图4为本发明的头部分顶部结构示意图。

图5为本发明的头部分咬合部分结构示意图。

图6为本发明的头部分颈部结构示意图。

图7为本发明的脚部分结构示意图。

图8为本发明的尾部分结构示意图。

图9为本发明的麻醉部分结构示意图。

图10为本发明的抓取部分与躯干部分安装结构示意图。

图11为本发明的抓取部分结构示意图。

附图标号：1-躯干部分；2-头部分；3-脚部分；4-尾部分；5-麻醉部分；6-爪部分；101-躯干上盖；102-躯干体；103-颈部接头；104-第一步进电机；105-第一齿轮；106-激光雷达；107-电线；108-信号线；109-电源盒；110-后盖；201-上颚；202-下颚；203-摄像头；204-颈部块；205-第二齿轮；206-第三齿轮；207-第四齿轮；208-第二步进电机；209-颈部连接；210-第一双向异步电机；211-后传送带；212-第三步进电机；213-联轴器；214-上颚丝杆；215-上滑动块；216-第一电缸；217-第四步进电机；218-下颚丝杆；219-前传送带；301-第五齿轮；302-大腿；303-第六齿轮；304-第七齿轮；305-第五步进电机；306-小腿带；307-第八齿轮；308-小腿；309-第九齿轮；310-传动轴；311-第十齿轮；312-第十一齿轮；313-脚掌；314-第六步进电机；315-第一锥齿轮；316-第二锥齿轮；317-脚趾轴；318-脚趾；319-大腿连接；320-第二双向异步电机；401-第七步进电机；402-尾巴转盘；403-尾巴节；404-第八步进电机；405-尾巴头；406-第九步进电机；407-第三锥齿轮；408-第四锥齿轮；409-尾轴；501-第二电缸；502-转座；503-发射转盘；504-第十步进电机；505-推动气缸；506-麻醉针；601-第十一步进电机；602-爪丝杆；603-升降块；604-第十二步进电机；605-旋转爪盘；606-第十三步进电机；607-第五锥齿轮；608-传动轴；609-夹爪。

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。

实施例：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示的一种探测用仿生鳄鱼机器人，包括躯干部分1、头部分2、脚部分3、尾部分4、麻醉部分5、爪部分6。

躯干部分1的躯干上盖101固定安装在躯干体102上，第一步进电机104固定安装在躯干体102上，第一齿轮105固定安装在第一步进电机104上，颈部接头103固定安装在躯干体102上，激光雷达106固定安装在躯干体102上，电源盒109固定安装在躯干体102上，激光雷达106和电源盒109之间固定安装有电线107和信号线108，后盖110固定安装在躯干体102上。

所述的头部分2的摄像头203固定安装在上颚201上，上颚201与下颚202转动安装，颈部块204与上颚201转动安装，第二齿轮205固定安装在上颚201上，第三齿轮206通过滚动轴承转动安装在颈部块204上，第二步进电机208固定安装在颈部块204上，第四齿轮207固定安装在第二步进电机208上，第二齿轮205与第三齿轮206啮合，第三齿轮206与第四齿轮207啮合，颈部块204与颈部连接209转动安装，双向异步电机210固定安装在颈部连接209上，后传送带211缠绕在第一双向异步电机210和颈部连接209与躯干体102连接的轴外侧，前传送带219缠绕在第一双向异步电机210和颈部块204与颈部连接209的轴外侧，第三步进电机212固定安装在上颚201上，上颚丝杆214与第三步进电机212通过联轴器213固定安装，上滑动块215与上颚丝杆214采用螺纹连接，第一电缸216转动安装在上滑动块215上，第一电缸216底部转动安装在下滑动块上，下滑动块与下颚丝杆218采用螺纹连接，下颚丝杆218与第四步进电机217通过联轴器固定安装，第四步进电机217固定安装在下颚202上。

脚部分3的第五齿轮301固定安装在大腿连接319上，大腿连接319与躯干体102通过滚动轴承转动安装，第五齿轮301与第一齿轮105啮合，大腿302与大腿连接319转动安装，第六齿轮303固定安装在大腿302上，第五步进电机305固定安装在大腿302上，第七齿轮304固定安装在第五步进电机305上，第六齿轮303与第七齿轮304啮合，小腿308与大腿302通过转轴转动安装，第二双向异步电机320固定安装在小腿308上，小腿带306缠绕在第二双向异步电机320与转轴外侧，第八齿轮307固定安装在第二双向异步电机320上，第九齿轮309与第十齿轮311固定安装在传动轴310上，传动轴310与脚掌313通过滚动轴承转动安装，脚掌313与小腿308通过转轴转动安装，第十一齿轮312固定安装在此转轴上，第十一齿轮312与第十齿轮311啮合，第九齿轮309与第八齿轮307啮合，第六步进电机314固定安装在脚掌313上，第一锥齿轮315固定安装在第六步进电机314上，第二锥齿轮316固定安装在脚趾轴317上，第一锥齿轮315与第二锥齿轮316啮合，脚趾318与脚掌313通过脚趾轴317转动安装。

尾部分4的第七步进电机401固定安装在躯干体102上，尾巴转盘402固定安装在第七步进电机401上，尾巴节403与尾巴转盘402通过第八步进电机404转动安装，尾巴节403与尾巴节403之间通过第八步进电机404转动安装，第九步进电机406固定安装在尾巴头405上，第三锥齿轮407固定安装在第九步进电机406上，第四锥齿轮408固定安装在尾轴409上，第三锥齿轮407与第四锥齿轮408啮合，尾巴头405与尾巴节403通过尾轴409转动安装。

麻醉部分5的第二电缸501与躯干体102通过轴转动安装，转座502与第二电缸501转动安装，第十步进电机504、推进气缸505固定安装在转座502上，发射转盘503固定安装在第十步进电机504顶部，麻醉针506安放在发射转盘503内。

爪部分6的第十一步进电601机固定安装在躯干上盖101上，爪丝杆602一端固定安装在第十一步进电机601上，另一端转动安装在躯干体102上，升降块603与爪丝杆602通过螺纹连接，升降块603与躯干上盖101滑动安装，第十二步进电604机固定安装在升降块603上，旋转爪盘605固定安装在第十二步进电机604上，第十三步进电机606固定安装在旋转爪盘605上，夹爪609通过传动轴608转动安装在旋转爪盘605上，第十三步进电机606与传动轴608固定安装，第五锥齿轮607固定安装在传动608轴上，第五锥齿轮607之间相互啮合；所述的转动关节包括旋转轴310、步进电机104、滚动轴承以及若干固定器件，转动关节和转动关节之间通过转动杆连接。

本发明中还设置有控制箱，第一电缸216、第二电缸501、第一步进电机104、第二步进电机208、第三步进电机212、第四步进电机217、第五步进电机305、第六步进电机314、第七步进电机401、第八步进电机404、第九步进电机406、第十步进电机504、第十一步进电机601、第十二步进电机604、第十三步进电机606、第一双向异步电机210、第二双向异步电机320均通过控制箱来控制，在使用时，脚部分3控制机器人的移动，第一步进电机104转动控制大腿连接318与躯干体102的角度、第五步进电机305转动控制大腿302转动、第六步进电机314转动控制脚趾318转动，第二双向异步电机320转动控制小腿308转动，从而达到机器人行走的目的，当遇到危险时，头部分2和尾部分4以及麻醉部分5可发动攻击，头部分2的第二步进电机208转动、第一双向异步电机210转动将口部到达攻击目标附近，随后第三步进电机212转动带动上颚丝杆214转动，第四步进电机217转动带动下颚丝杆218转动，第一电缸216伸缩控制上颚201和下颚202进行咬合；尾部分4的第七步进电机401转动、第八步进电机404、第九步进电机406转动控制尾巴进行抽击；麻醉部分5的第二电缸501伸缩将麻醉针506对准攻击目标，随后推动气缸505推动，将麻醉针506射出，随后第十步进电机504转动，将新的麻醉针506旋转到推动气缸505前方，准备下一次射击；当机器人需要对动物蛋进行采集时，爪部分6的第十一步进电机601转动将升降块603下降到最底部，随后第十二步进电机604转动将夹爪609调整到合适位置，随后第十三步进电机606转动控制夹爪609将蛋夹起，随后第十一步进电机601转动将蛋提起。

Claims (1)

1.一种探测用仿生鳄鱼机器人，包括躯干部分(1)、头部分(2)、脚部分(3)、尾部分(4)、麻醉部分(5)、爪部分(6)，其特征在于：

所述的躯干部分(1)包括：躯干上盖(101)、躯干体(102)、颈部接头(103)、第一步进电机(104)、第一齿轮(105)、激光雷达(106)、电线(107)、信号线(108)、电源盒(109)、后盖(110)，所述的躯干上盖(101)固定安装在躯干体(102)上，第一步进电机(104)固定安装在躯干体(102)上，第一齿轮(105)固定安装在第一步进电机(104)上，颈部接头(103)固定安装在躯干体(102)上，激光雷达(106)固定安装在躯干体(102)上，激光雷达(106)和电源盒(109)之间固定安装有电线(107)和信号线(108)；

所述的头部分(2)包括：上颚(201)、下颚(202)、摄像头(203)、颈部块(204)、第二齿轮(205)、第三齿轮(206)、第四齿轮(207)、第二步进电机(208)、颈部连接(209)、第一双向异步电机(210)、后传送带(211)、第三步进电机(212)、联轴器(213)、上颚丝杆(214)、上滑动块(215)、第一电缸(216)、第四步进电机(217)、下颚丝杆(218)、前传送带(219)，所述的摄像头(203)固定安装在上颚(201)上，上颚(201)与下颚(202)转动安装，颈部块(204)与上颚(201)转动安装，第二齿轮(205)固定安装在上颚(201)上，第三齿轮(206)通过滚动轴承转动安装在颈部块(204)上，第二步进电机(208)固定安装在颈部块(204)上，第四齿轮(207)固定安装在第二步进电机(208)上，第二齿轮(205)与第三齿轮(206)啮合，第三齿轮(206)与第四齿轮(207)啮合，颈部块(204)与颈部连接(209)转动安装，第一双向异步电机(210)固定安装在颈部连接(209)上，第三步进电机(212)固定安装在上颚(201)上，上颚丝杆(214)与第三步进电机(212)通过联轴器(213)固定安装，第一电缸(216)转动安装在上滑动块(215)上，第一电缸(216)底部转动安装在下滑动块上，第四步进电机(217)固定安装在下颚(202)上；

所述的脚部分(3)包括：第五齿轮(301)、大腿(302)、第六齿轮(303)、第七齿轮(304)、第五步进电机(305)、小腿带(306)、第八齿轮(307)、小腿(308)、第九齿轮(309)、第十齿轮(311)、第十一齿轮(312)、传动轴(310)、脚掌(313)、第六步进电机(314)、第一锥齿轮(315)、第二锥齿轮(316)、脚趾轴(317)、脚趾(318)、大腿连接(319)、第二双向异步电机(320)，所述的第五齿轮(301)固定安装在大腿连接(319)上，大腿连接(319)与躯干体(102)通过滚动轴承转动安装，第五齿轮(301)与第一齿轮(105)啮合，大腿(302)与大腿连接(319)转动安装，第六齿轮(303)固定安装在大腿(302)上，第五步进电机(305)固定安装在大腿(302)上，第七齿轮(304)固定安装在第五步进电机(305)上，第六齿轮(303)与第七齿轮(304)啮合，小腿(308)与大腿(302)通过转轴转动安装，第二双向异步电机(320)固定安装在小腿(308)上，第八齿轮(307)固定安装在第二双向异步电机(320)上，第九齿轮(309)与第十齿轮(311)固定安装在传动轴(310)上，脚掌(313)与小腿(308)通过转轴转动安装，第十一齿轮(312)固定安装在脚掌(313)与小腿(308)之间的转轴上，第十一齿轮(312)与第十齿轮(311)啮合，第九齿轮(309)与第八齿轮(307)啮合，第六步进电机(314)固定安装在脚掌(313)上，第一锥齿轮(315)固定安装在第六步进电机(314)上，第二锥齿轮(316)固定安装在脚趾轴(317)上，第一锥齿轮(315)与第二锥齿轮(316)啮合，脚趾(318)与脚掌(313)通过脚趾轴(317)转动安装；

所述的尾部分(4)包括：第七步进电机(401)、尾巴转盘(402)、尾巴节(403)、第八步进电机(404)、尾巴头(405)、第九步进电机(406)、第三锥齿轮(407)、第四锥齿轮(408)、尾轴(409)，所述的第七步进电机(401)固定安装在躯干体(102)上，尾巴转盘(402)固定安装在第七步进电机(401)上，尾巴节(403)与尾巴转盘(402)通过第八步进电机(404)转动安装，尾巴节(403)与尾巴节(403)之间通过第八步进电机(404)转动安装，第九步进电机(406)固定安装在尾巴头(405)上，第三锥齿轮(407)固定安装在第九步进电机(406)上，第四锥齿轮(408)固定安装在尾轴(409)上，第三锥齿轮(407)与第四锥齿轮(408)啮合，尾巴头(405)与尾巴节(403)通过尾轴(409)转动安装；

所述的麻醉部分(5)包括：第二电缸(501)、转座(502)、发射转盘(503)、第十步进电机(504)、推动气缸(505)、麻醉针(506)，所述的第二电缸(501)与躯干体(102)通过轴转动安装，转座(502)与第二电缸(501)转动安装，第十步进电机(504)、推动 气缸(505)固定安装在转座(502)上，发射转盘(503)固定安装在第十步进电机(504)顶部；

所述的爪部分(6)包括：第十一步进电机(601)、爪丝杆(602)、升降块(603)、第十二步进电机(604)、旋转爪盘(605)、第十三步进电机(606)、第五锥齿轮(607)、传动轴(608)、夹爪(609)，所述的第十一步进电机(601)固定安装在躯干上盖(101)上，爪丝杆(602)一端固定安装在第十一步进电机(601)上，另一端转动安装在躯干体(102)上，升降块(603)与躯干上盖(101)滑动安装，第十二步进电机(604)固定安装在升降块(603)上，旋转爪盘(605)固定安装在第十二步进电机(604)上，第十三步进电机(606)固定安装在旋转爪盘(605)上，夹爪(609)通过传动轴(608)转动安装在旋转爪盘(605)上，第十三步进电机(606)与传动轴(608)固定安装，第五锥齿轮(607)固定安装在传动轴(608)上，第五锥齿轮(607)之间相互啮合；

所述的电源盒(109)固定安装在躯干体(102)上；所述的后盖(110)固定安装在躯干体(102)上；所述的后传送带(211)缠绕在第一双向异步电机(210)和颈部连接(209)与躯干体(102) 连接的轴外侧，前传送带(219)缠绕在第一双向异步电机(210)和颈部块(204)与颈部连接(209)的轴外侧；所述的上滑动块(215)与上颚丝杆(214)采用螺纹连接；所述的下滑动块与下颚丝杆(218)采用螺纹连接，下颚丝杆(218)与第四步进电机(217)通过联轴器固定安装；所述的小腿带(306)缠绕在第二双向异步电机(320)与转轴外侧；所述的传动轴(310)与脚掌(313)通过滚动轴承转动安装；所述的发射转盘(503)内设置有麻醉针(506)；

所述的升降块(603)与爪丝杆(602)通过螺纹连接。

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