CN111252157A - 一种仿生蜘蛛行走机器人 - Google Patents

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刘帅
孟岩
高泽飞
单榕
赵伟
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李彦刚
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Abstract

本发明属于机器人领域，具体公开了一种仿生蜘蛛行走机器人，包括躯身、第一行走机构、第二行走机构与检测机构，所述躯身内具有电池模块与控制模块，躯身底端部四角装设有第一行走机构；所述第一行走机构为仿生行走爪且与电池模块、控制模块连接，第一行走机构包括肢底座、支臂、支臂舵机、支爪舵机与行走爪体，肢底座通过连接轴与躯身连接，肢底座远离躯身的端部连接支臂舵机；所述支爪舵机位于支臂舵机端部一侧，支臂连于支臂舵机、支爪舵机之间，支爪舵机上装设有行走爪体。本发明具有高韧性、耐摩擦、耐震动的优点，机器人可应用于复杂的探测区域，通过第一行走机构、第二行走机构可适应于不同的区域。

Description

一种仿生蜘蛛行走机器人
技术领域
本发明涉及机器人领域，具体为一种仿生蜘蛛行走机器人。
背景技术
机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。在事故现场中，许多条件限制人类到达；在科研中，工作人员难以进入狭小的空间给某些方面的信息采集和研究带来了不便；在军事上，侦察兵进入敌区探测敌情存在很大的生命危险；在恐怖事件中，随时爆炸的炸弹给排爆人员造成了极大的心理压力。针对上述难题，蜘蛛探测仿生机器人的研究制作，是模拟昆虫的运动形态开发设计的一种仿生机器人，可以代替人类在恶劣复杂的环境中进行所需的勘探等操作。
传统的仿生机器人结构相对复杂，而且虽然行动灵活，但是不能适应于不同的区域，而且行走时容易磨损，使用寿命短，不利于勘探与探测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种仿生蜘蛛行走机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种仿生蜘蛛行走机器人，包括躯身、第一行走机构、第二行走机构与检测机构，所述躯身内具有电池模块与控制模块，躯身底端部四角装设有第一行走机构；所述第一行走机构为仿生行走爪且与电池模块、控制模块连接，第一行走机构包括肢底座、支臂、支臂舵机、支爪舵机与行走爪体，肢底座通过连接轴与躯身连接，肢底座远离躯身的端部连接支臂舵机；所述支爪舵机位于支臂舵机端部一侧，支臂连于支臂舵机、支爪舵机之间，支爪舵机上装设有行走爪体；所述第二行走机构为行走履带且与电池模块、控制模块连接，第二行走机构装设于躯身底部且位于四个行走爪体之间的区域，第二行走机构包括伸缩杆、履带结构与减震支撑结构。
优选的，履带结构具有架体、装设于架体一侧且由行走电机驱动的主动轮，以及装设于架体另一侧且通过履带与主动轮联动的从动轮。
优选的，架体上装设有减震支撑结构，减震支撑结构包括支撑板、支撑组件与安装块，支撑板横向设置且其两端部分别位于主动轮、从动轮处；所述支撑板上设置有两组支撑槽，且每组均包括两支撑槽。
优选的，支撑组件包括导向杆、导向座、缓震杆与安装座，导向杆装设于支撑槽内，导向杆上套设有弹簧与导向座，导向座端部连接弹簧，导向座上铰装有缓震杆。
优选的，缓震杆伸出支撑槽并斜向设置，缓震杆端部铰连安装座一侧。
优选的，伸缩杆安装于躯身底端两侧，伸缩杆输出端连接支撑板。
优选的，安装座顶部固接安装块，位于支撑槽上的两安装块之间连有安装板，安装板连于两伸缩杆之间。
优选的，检测机构与电池模块、控制模块连接，检测机构包括探测模块、地形检测模块与处理模块，探测模块、地形检测模块与处理模块连接且用于地形与障碍物探测，处理模块用于对探测信息进行处理并得到处理结果，其将根据处理结果发送控制指令至控制模块。
优选的，架体与减震支撑结构均为碳纤维材料制成，碳纤维材料具有耐高温、抗摩擦、导电、强度高的优点。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明具有高韧性、耐摩擦、耐震动的优点，机器人可应用于复杂的探测区域，通过第一行走机构、第二行走机构可适应于不同的区域，第一行走机构、第二行走机构可进行切换，即通过检测机构检测地形与障碍物，检测机构基于处理结果发送控制指令至控制模块，由控制模块控制第一行走机构、第二行走机构进行切换，其中，第一行走机构为传统的蜘蛛行走机构，第二行走机构为履带式行走机构，履带式行走机构不使用时藏于躯身底部，履带式行走机构行走时，通过伸缩杆带动履带结构、减震支撑结构向下移动，履带结构由行走电机驱动，并在主动轮、从动轮的配合下运转，而减震支撑结构则是为履带结构提供减震支撑，在机器人振动时，多个缓震杆转动，同时使导向座沿导向杆移动并压缩弹簧，实现减震效果。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明图1中A的放大结构示意图；
图3为本发明的俯视图。
图中：1、躯身；2、肢底座；3、支臂；4、支臂舵机；5、支爪舵机；6、行走爪体；7、伸缩杆；8、架体；9、主动轮；10、履带；11、从动轮；12、支撑板；121、支撑槽；13、支撑组件；131、导向杆；132、导向座；133、缓震杆；134、安装座；135、弹簧；14、安装块；15、安装板；16、检测机构；161、探测模块；162、地形检测模块；163、处理模块。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种仿生蜘蛛行走机器人，包括躯身1、第一行走机构、第二行走机构与检测机构16，所述躯身1内具有电池模块与控制模块，躯身1底端部四角装设有第一行走机构；所述第一行走机构为仿生行走爪且与电池模块、控制模块连接，第一行走机构包括肢底座2、支臂3、支臂舵机4、支爪舵机5与行走爪体6，肢底座2通过连接轴与躯身1连接，肢底座2远离躯身1的端部连接支臂舵机4；所述支爪舵机5位于支臂舵机4端部一侧，支臂3连于支臂舵机4、支爪舵机5之间，支爪舵机5上装设有行走爪体6；所述第二行走机构为行走履带且与电池模块、控制模块连接，第二行走机构装设于躯身1底部且位于四个行走爪体6之间的区域，第二行走机构包括伸缩杆7、履带结构与减震支撑结构。
进一步的，履带结构具有架体8、装设于架体8一侧且由行走电机驱动的主动轮9，以及装设于架体8另一侧且通过履带10与主动轮9联动的从动轮11。
进一步的，架体8上装设有减震支撑结构，减震支撑结构包括支撑板12、支撑组件13与安装块14，支撑板12横向设置且其两端部分别位于主动轮9、从动轮11处；所述支撑板12上设置有两组支撑槽121，且每组均包括两支撑槽121。
进一步的，支撑组件13包括导向杆131、导向座132、缓震杆133与安装座134，导向杆131装设于支撑槽121内，导向杆131上套设有弹簧135与导向座132，导向座132端部连接弹簧135，导向座132上铰装有缓震杆133。
进一步的，缓震杆133伸出支撑槽121并斜向设置，缓震杆133端部铰连安装座134一侧。
进一步的，伸缩杆7安装于躯身1底端两侧，伸缩杆7输出端连接支撑板12。
进一步的，安装座134顶部固接安装块14，位于支撑槽121上的两安装块14之间连有安装板15，安装板15连于两伸缩杆7之间。
进一步的，检测机构16与电池模块、控制模块连接，检测机构16包括探测模块161、地形检测模块162与处理模块163，探测模块161、地形检测模块162与处理模块163连接且用于地形与障碍物探测，处理模块163用于对探测信息进行处理并得到处理结果，其将根据处理结果发送控制指令至控制模块。
进一步的，架体8与减震支撑结构均为碳纤维材料制成。
工作原理：
本发明机器人可应用于复杂的探测区域，通过第一行走机构、第二行走机构可适应于不同的区域，第一行走机构、第二行走机构可进行切换，即通过检测机构16检测地形与障碍物，检测机构16基于处理结果发送控制指令至控制模块，由控制模块控制第一行走机构、第二行走机构进行切换，其中，第一行走机构为传统的蜘蛛行走机构，第二行走机构为履带式行走机构，履带式行走机构不使用时藏于躯身底部，履带式行走机构适用于泥泞、雨、雪、冰等路面，履带式行走机构受力面积加大，增大摩擦，抓地力变好，相对地面的压强减小，不容易造成陷轮；履带式行走机构行走时，通过伸缩杆带动履带结构、减震支撑结构向下移动，履带结构由行走电机驱动，并在主动轮9、从动轮的配合下运转，而减震支撑结构则是为履带结构提供减震支撑，在机器人振动时，多个缓震杆133转动，同时使导向座132沿导向杆131移动并压缩弹簧134，实现减震效果，具有高韧性、耐摩擦、耐震动的优点。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种仿生蜘蛛行走机器人，其特征在于，包括躯身(1)、第一行走机构、第二行走机构与检测机构(16)，所述躯身(1)内具有电池模块与控制模块，躯身(1)底端部四角装设有第一行走机构；所述第一行走机构为仿生行走爪且与电池模块、控制模块连接，第一行走机构包括肢底座(2)、支臂(3)、支臂舵机(4)、支爪舵机(5)与行走爪体(6)，肢底座(2)通过连接轴与躯身(1)连接，肢底座(2)远离躯身(1)的端部连接支臂舵机(4)；所述支爪舵机(5)位于支臂舵机(4)端部一侧，支臂(3)连于支臂舵机(4)、支爪舵机(5)之间，支爪舵机(5)上装设有行走爪体(6)；所述第二行走机构为行走履带且与电池模块、控制模块连接，第二行走机构装设于躯身(1)底部且位于四个行走爪体(6)之间的区域，第二行走机构包括伸缩杆(7)、履带结构与减震支撑结构。
2.根据权利要求1所述的一种仿生蜘蛛行走机器人，其特征在于：所述履带结构具有架体(8)、装设于架体(8)一侧且由行走电机驱动的主动轮(9)，以及装设于架体(8)另一侧且通过履带(10)与主动轮(9)联动的从动轮(11)。
3.根据权利要求2所述的一种仿生蜘蛛行走机器人，其特征在于：所述架体(8)上装设有减震支撑结构，减震支撑结构包括支撑板(12)、支撑组件(13)与安装块(14)，支撑板(12)横向设置且其两端部分别位于主动轮(9)、从动轮(11)处；所述支撑板(12)上设置有两组支撑槽(121)，且每组均包括两支撑槽(121)。
4.根据权利要求3所述的一种仿生蜘蛛行走机器人，其特征在于：所述支撑组件(13)包括导向杆(131)、导向座(132)、缓震杆(133)与安装座(134)，导向杆(131)装设于支撑槽(121)内，导向杆(131)上套设有弹簧(135)与导向座(132)，导向座(132)端部连接弹簧(135)，导向座(132)上铰装有缓震杆(133)。
5.根据权利要求4所述的一种仿生蜘蛛行走机器人，其特征在于：所述缓震杆(133)伸出支撑槽(121)并斜向设置，缓震杆(133)端部铰连安装座(134)一侧。
6.根据权利要求1所述的一种仿生蜘蛛行走机器人，其特征在于：所述伸缩杆(7)安装于躯身(1)底端两侧，伸缩杆(7)输出端连接支撑板(12)。
7.根据权利要求5所述的一种仿生蜘蛛行走机器人，其特征在于：所述安装座(134)顶部固接安装块(14)，位于支撑槽(121)上的两安装块(14)之间连有安装板(15)，安装板(15)连于两伸缩杆(7)之间。
8.根据权利要求1所述的一种仿生蜘蛛行走机器人，其特征在于：所述检测机构(16)与电池模块、控制模块连接，检测机构(16)包括探测模块(161)、地形检测模块(162)与处理模块(163)，探测模块(161)、地形检测模块(162)与处理模块(163)连接且用于地形与障碍物探测，处理模块(163)用于对探测信息进行处理并得到处理结果，其将根据处理结果发送控制指令至控制模块。
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