CN111348118B - 一种仿生蚂蚁探测机器人 - Google Patents

Abstract

一种仿生蚂蚁探测机器人，包括头部、胸部和腹部，所述头部可伸缩连接在所述胸部的一端，所述腹部可伸缩连接在所述胸部的另一端；所述胸部包括胸部壳体、行走装置和传动装置，所述传动装置连接在所述胸部壳体内，所述行走装置包括多个蚁足，所述传动装置的输出端和多个所述蚁足相连接；所述头部上连接有探测装置；所述传动装置工作带动机器人行走；本发明的仿生蚂蚁探测机器人解决了灾后救援难，目的性不明确，救援不及时等问题，给救援人员提供了很大的帮助，节省很多时间，成本低，机器人运行精度高，灵敏性好，越障功能强大。

Description

一种仿生蚂蚁探测机器人

技术领域

本发明涉及特种机器人技术领域，具体涉及一种仿生蚂蚁探测机器人。

背景技术

我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一，灾害种类多，分布地域广，发生频率高，造成灾害损失严重。

我国虽然在重型机械的研究上取得了瞩目的成果，但是由于大型的机械在灾后的使用中受到外在环境的影响，无法发挥其应有的作用。我国在灾后生命探测这一领域，从目前的情形上看，缺少相关人员对探测装备研发的投入。因此，与国外对灾后生命探测的关注，存在很大的差距。

发明内容

本发明的目的在于提供一种仿生蚂蚁探测机器人，具有运行精度高、越障功能强等优点，能够有效的灾后救援不及时的问题。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一种仿生蚂蚁探测机器人，包括头部、胸部和腹部，所述头部可伸缩连接在所述胸部的一端，所述腹部可伸缩连接在所述胸部的另一端；

所述胸部包括胸部壳体、行走装置和传动装置，所述传动装置连接在所述胸部壳体内，所述行走装置包括多个蚁足，所述传动装置的输出端和多个所述蚁足相连接；

所述头部上连接有探测装置；所述传动装置工作带动机器人行走。

进一步的，所述行走装置还包括基座和第一舵机，所述基座连接在所述传动装置的输出端，所述舵机连接在所述基座上，所述蚁足和所述第一舵机相连接。

进一步的，所述蚁足包括前足和后足，所述后足的一端和第一舵机相连接，另一端通过第二舵机和所述前足相连接。

进一步的，所述蚁足有六根，六根蚁足对称分布在所述胸部壳体的两侧；其中，蚁足一、蚁足二、蚁足三依次位于胸部壳体的一侧，蚁足四、蚁足五和蚁足六依次位于胸部壳体的另一侧。

进一步的，所述传动装置包括两个第一伺服电机和多个传动齿轮；两个第一伺服电机均安装在所述胸部壳体内，其中一个所述第一伺服电机通过传动齿轮带动蚁足一、蚁足三和蚁足五运动，另一个所述第一伺服电机通过传动齿轮带动蚁足二、蚁足四和蚁足六运动。

进一步的，所述头部包括头部壳体，所述探测装置包括人体红外感应器和红外测距传感器，所述人体红外传感器和所述红外测距传感器均安装在所述头部壳体上。

进一步的，所述头部壳体内对称安装有头部舵机，其中一个所述头部舵机上安装有触须一号，另一个所述头部舵机上安装有触须二号；

所述触须一号贯穿所述头部壳体，并和位于所述头部壳体外的人体红外感应器相连接；所述触须二号贯穿所述头部壳体，并和位于所述头部壳体外的红外测距传感器相连接。

进一步的，所述头部壳体的两侧均连接有第一辅助足。

进一步的，所述腹部包括腹部壳体，所述腹部壳体的两侧均连接有第二辅助足。

进一步的，所述头部和腹部均通过伸缩装置和所述胸部连接；

所述伸缩装置包括第二伺服电机、主动齿轮、从动齿轮和丝杠；所述第二伺服电机安装在所述头部内，所述主动齿轮连接在所述第二伺服电机的输出端，所述从动齿轮和所述主动齿轮相啮合，所述丝杠的一端连接在所述从动齿轮的轴孔内，另一端和胸部壳体内连接的螺母螺纹连接。

根据上述技术方案，本发明的实施例至少具有以下效果：

1、本发明的仿生蚂蚁探测机器人解决了灾后救援难，目的性不明确，救援不及时等问题，给救援人员提供了很大的帮助，节省很多时间，成本低，机器人运行精度高，灵敏性好，越障功能强大；

2、本发明的机器人头部和腹部均通过伸缩装置和胸部相连接，伸缩装置的设置能够控制头部和腹部的伸出长度，提高了救援施工时本装置的适用性；

3、头部和腹部的两侧均连接有辅助足，辅助足的设置便于控制头部和腹部的运动；胸部上连接有蚁足，且本发明中的蚁足分为两段式，能够分别控制两段蚁足运动，提高了运行的精准度和灵敏性。

附图说明

图1为仿生蚂蚁探测机器人的整体示意图；

图2为仿生蚂蚁探测机器人的头部示意图；

图3为仿生蚂蚁探测机器人的腹部示意图；

图4为仿生蚂蚁探测机器人的胸部示意图。

其中：1、触须一号；2、红外测距传感器；3、触须二号；4、头部壳体；5、第一辅助足；6、第二舵机；7、后足；8、前足；9、胸部壳体；10、基座；11、第二辅助足；12、腹部壳体；13、人体红外感应器；14、从动齿轮；15、头部舵机；16、主动齿轮；17、第二伺服电机；18、丝杠；19、螺母；20、基座齿轮；21、谐波减速器；22、第一伺服电机；23、传动齿轮。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须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。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

一种仿生蚂蚁探测机器人，包括头部，胸部和腹部三部分；头部包括头部壳体4、探测装置、头部辅助行走装置和伸缩装置；胸部包括胸部壳体9、行走装置和传动装置；腹部包括腹部壳体12、腹部辅助行走装置和伸缩装置。在本实施例中探测装置在救援时用于探测生命等特征，行走装置用于机器人的行走。本发明具有灵活性高，跃障能力强的优点。

具体的，探测装置包括人体红外感应器13、红外测距传感器2、触须一号1、触须二号3和两个头部舵机15；人体红外感应器13安装于触须一号1上；触须一号1安装于头部舵机15上，由其控制转动；红外测距传感器2安装于触须二号3上；触须二号3安装于头部舵机15上，由其控制转动；两个触须伸出与头部壳体4的上侧。

头部辅助行走装置包括第一辅助足5（一对）、头部舵机15（一对）；第一辅助足5由头部舵机15控制转动，第一辅助足5分别安装于头部壳体4两侧。

腹部辅助行走装置包括第二辅助足11（一对）、腹部舵机（一对）；第二辅助足11由腹部舵机控制转动，第二辅助足11分别安装于腹部壳体12两侧。

伸缩装置包括第二伺服电机17、主动齿轮16、从动齿轮14和丝杠18；主动齿轮16与第二伺服电机17相连，从动齿轮14与主动齿轮16配合，丝杠18与从动齿轮14的轴孔固定配合，丝杠18与来自于胸部的螺母19配合；当电机运转时头部整体会相对于胸部前后运动。连接头部的伸缩装置中的第二伺服电机17安装在头部壳体4内，连接腹部的伸缩装置的第二伺服电机17安装在腹部壳体12内。

胸部壳体9内设有头部丝杠18螺母19和腹部螺母19，头部螺母19上连接有头部连接杆腹部螺母19上连接有腹部连接杆。头部螺母19与头部的丝杠18配合，头部连接杆一端与头部螺母19固定联接，一端与胸部壳体9固定连接。腹部螺母19与腹部的丝杠18配合；腹部连接杆一端与腹部螺母19固定联接，一端与胸部壳体9固定连接。胸部壳体9包围住除蚁足外的所有零件，防止灰尘或腐蚀性物质进去。

头部壳体4为包围住除辅助足，触须的一部分的中空壳，主要作用为支撑头部的零件，防止内部进入灰尘或腐蚀性物质。

行走装置包括蚁足、基座10；所述蚁足包括前足8、后足7、第二舵机6；前足8一端接触地面，第二舵机6固定安装于后足7的一端，其输出轴由前足8另一端相连；基座10上固定安装有第一舵机，第一舵机输出轴与后足7另一端相连；行走装置有六套，一共六根蚁足；如图所示，六根蚁足从左至右，从上至下编号为蚁足一、蚁足二、蚁足三、蚁足四、蚁足五和蚁足六，基座10从左至右，从上至下编号为1-6号基座10。

传动装置包括两个第一伺服电机22、两个谐波减速器21、六个基座齿轮20和八个传动齿轮23。基座10下都固定安装一个基座齿轮20，基座10上都安装有第一舵机，第一舵机和蚁足连接。1号基座10与3号基座10间由两个传动齿轮23啮合传动且其轴线位于一条线上；3号基座10与5号基座10间由两个传动齿轮23啮合传动且其轴线位于一条线上；2号基座10与4号基座10间由两个传动齿轮23啮合传动且其轴线位于一条线上；4号基座10与6号基座10间由两个传动齿轮23啮合传动且其轴线位于一条线上；1、3、5号基座10上连接的基座齿轮20与四个传动齿轮23位于同一水平面上；2、4、6号基座10上连接的基座齿轮20与四个传动齿轮23位于同一水平面上；两个水平面并不平行。两个第一伺服电机22的输出端均安装有谐波减速器21，两个谐波减速器21的输出端分别和2号基座10与4号基座10的基座齿轮20相连接。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (8)

1.一种仿生蚂蚁探测机器人，其特征在于，包括头部、胸部和腹部，所述头部可伸缩连接在所述胸部的一端，所述腹部可伸缩连接在所述胸部的另一端；

所述胸部包括胸部壳体(9)、行走装置和传动装置，所述传动装置连接在所述胸部壳体(9)内，所述行走装置包括多个蚁足，所述传动装置的输出端和多个所述蚁足相连接；

所述头部上连接有探测装置；所述传动装置工作带动机器人行走；

所述蚁足有六根，六根蚁足对称分布在所述胸部壳体(9)的两侧；其中，蚁足一、蚁足二、蚁足三依次位于胸部壳体(9)的一侧，蚁足四、蚁足五和蚁足六依次位于胸部壳体(9)的另一侧；

传动装置包括两个第一伺服电机(22)、两个谐波减速器(21)、六个基座齿轮(20)和八个传动齿轮(23)；

每个基座(10)下都固定安装一个基座齿轮(20)，基座(10)上都安装有第一舵机，第一舵机和六根蚁足连接；

1号基座(10)与3号基座(10)间由两个传动齿轮(23)啮合传动且其轴线位于一条线上；3号基座(10)与5号基座(10)间由两个传动齿轮(23)啮合传动且其轴线位于一条线上；2号基座(10)与4号基座(10)间由两个传动齿轮(23)啮合传动且其轴线位于一条线上；4号基座(10)与6号基座(10)间由两个传动齿轮(23)啮合传动且其轴线位于一条线上；1号基座(10)、3号基座(10)、5号基座(10)上连接的基座齿轮(20 )与四个传动齿轮(23)位于同一水平面上；2号基座(10)、4号基座(10)、6号基座(10)上连接的基座齿轮(20)与四个传动齿轮(23)位于同一水平面上；

两个第一伺服电机(22)的输出端均安装有谐波减速器(21)，两个谐波减速器21的输出端分别和2号基座(10)与4号基座(10)的基座齿轮(20)相连接；

两个第一伺服电机(22)均安装在所述胸部壳体(9)内，其中一个所述第一伺服电机(22)通过传动齿轮(23)带动蚁足一、蚁足三和蚁足五运动，另一个所述第一伺服电机(22)通过传动齿轮(23)带动蚁足二、蚁足四和蚁足六运动。

2.根据权利要求1所述的仿生蚂蚁探测机器人，其特征在于，所述行走装置还包括基座(10)和第一舵机，所述基座(10)连接在所述传动装置的输出端，所述舵机连接在所述基座上，所述蚁足和所述第一舵机相连接。

3.根据权利要求2所述的仿生蚂蚁探测机器人，其特征在于，所述蚁足包括前足(8)和后足(7)，所述后足(7)的一端和第一舵机相连接，另一端通过第二舵机(6)和所述前足(8)相连接。

4.根据权利要求1所述的仿生蚂蚁探测机器人，其特征在于，所述头部包括头部壳体(4)，所述探测装置包括人体红外感应器(13)和红外测距传感器(2)，所述人体红外感应器(13)和所述红外测距传感器(2)均安装在所述头部壳体(4)上。

5.根据权利要求4所述的仿生蚂蚁探测机器人，其特征在于，所述头部壳体(4)内对称安装有头部舵机(15)，其中一个所述头部舵机(15)上安装有触须一号(1)，另一个所述头部舵机(15)上安装有触须二号(3)；

所述触须一号(1)贯穿所述头部壳体(4)，并和位于所述头部壳体(4)外的人体红外感应器(13)相连接；所述触须二号(3)贯穿所述头部壳体(4)，并和位于所述头部壳体(4)外的红外测距传感器(2)相连接。

6.根据权利要求4所述的仿生蚂蚁探测机器人，其特征在于，所述头部壳体(4)的两侧均连接有第一辅助足(5)。

7.根据权利要求1所述的仿生蚂蚁探测机器人，其特征在于，所述腹部包括腹部壳体(12)，所述腹部壳体(12)的两侧均连接有第二辅助足(11)。

8.根据权利要求1所述的仿生蚂蚁探测机器人，其特征在于，所述头部和腹部均通过伸缩装置和所述胸部连接；

所述伸缩装置包括第二伺服电机(17)、主动齿轮(16)、从动齿轮(14)和丝杠(18)；所述第二伺服电机(17)安装在所述头部内，所述主动齿轮(16)连接在所述第二伺服电机(17)的输出端，所述从动齿轮(14)和所述主动齿轮(16)相啮合，所述丝杠(18)的一端连接在所述从动齿轮(14)的轴孔内，另一端和胸部壳体(9)内连接的螺母(19)螺纹连接。

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