CN202115613U - 一种自主越障六足机器人 - Google Patents

Abstract

一种自主越障六足机器人，包括载物台、支撑底板、依次对称分布在两侧的六条足臂。足臂整体在舵机带动下可绕竖直方向前后转动，足臂末端的四杆机构可实现上下往复运动。本实用新型利用复合检测思想，实时检测路面特征，并针对不同地面形态，通过控制六个足臂协调运动，实现直行、转弯和越障三种步态的自主切换。

Description

一种自主越障六足机器人

所属技术领域

本实用新型涉及一种机器人装置，具体涉及一种自主越障六足机器人。 

背景技术

随着机器人技术的不断应用，人们急需研制出更好更强的机器人去探索未知的野外空间和适应恶劣的工作环境，完成人类无法完成的任务。相对于传统的轮式移动机器人和履带式移动机器人，足式机器人具有明显的优势。它们能够很好的适应微小狭窄、凸凹不平或障碍物等非结构化环境，因此，能够完成人类无法完成的在线检查、探测与作业；并且足式机器人还具有良好的机动性，灵活性和对环境的适应能力。而在众多的足式机器人中，六足机器人因其协调性好，准确性高，被广泛关注和研究。 

目前，一些六足机器人已被研制出来，基本实现了简单的前行、后退、左右转弯以及原地转身等简单运动，但是其运动灵活性和环境适应性依然比较差，尤其是在未知环境中对路面形态的感知和自主越障的能力较差。因此，迫切需要一种能实时检测路面特征并针对不同地面形态自主越障的六足机器人。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具备自主越障功能的六足机器人。为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种自主越障六足机器人，由载物台、支撑底板、依次对称分布在两侧的左中足臂、左后足臂、右前足臂、右中足臂和右后足臂组成。载物台和支撑底板上下平行对齐，并通过铜柱固接。在支撑底板前端安装有一个舵机，该舵机的输出轴与旋转支架固连，第一红外传感器和第二红外传感器对称安装在旋转支架之上，两个红外传感器在舵机带动下可上下旋转用于判断前方是否有障碍物以及障碍物是否可越；在载物台的前端安装有摄像头固定架，摄像头安装在摄像头固定架之上，摄像头用于减小红外传感器的盲区，增加判断的准确性。六条足臂具有相同的结构，通过六条足臂的协调运动，可实现直线行走，转弯和翻越障碍物的功能。每条足臂上具有两个自由度，由两个舵机驱动，舵机上支撑架与舵机下支撑架通过铜柱相互固结；第一舵机竖直安装在舵机上支撑架和舵机下支撑架之间，带动足臂前后转动；第二舵机水平安装在舵机上支撑架和舵机下支撑架之间，其输出轴与曲柄一端固连，曲柄的另一端与连杆的一端铰连，连杆的另一端则与触地连杆的上部铰连，另外，固定连杆的一端与舵机下支撑架的侧板固连，其另一端则与触地连杆的中部铰连，这样便构成一个四杆结构，在第二舵机的带动下实现足臂的抬腿与松腿动作。在第一舵机的输出轴上安装有联轴器，在舵机下支撑板下方安装连接销轴，连接销轴与联轴器同轴，每条足臂都通过联轴器和连接销轴安装在载物台和支撑底板上。在触地连杆的末端安装有接触传感器，实时检测各足臂与路面的接触状态。整个装置以AVR单片机作为控制核心，外围电路包括传感器信号采集电路和电机驱动电路。传感器信号采集电路用于获取第一红外传感器、第二红 外传感器、摄像头和接触传感器的检测结果，电机驱动电路用于驱动每条足臂上的第一舵机和第二舵机，实现预定的动作。 

本实用新型利用复合检测思想，实时检测路面形态并针对不同的地面形态设计了三种行走步态：三角步态、转弯步态和越障步态，运用单片机和其外围电路收集传感器检测结果实现步态自主切换。在平整地面上，机器人运用传统的三角步态行走；遇到不可跨越的障碍物时，机器人运用转弯步态绕过障碍物；遇到可跨越的障碍物时，机器人运用越障步态越过障碍物。 

本实用新型具有如下优点： 

1)突破了机器人对地形的限制，可以在一定条件下跨越障碍物； 

2)可自主变向行走； 

3)实现步态间的自主切换； 

4)具有多传感器复合检测的功能。 

附图说明

图1为实用新型俯视图； 

图2为实用新型的示意图； 

图3为实用新型单条足臂结构示意图； 

图4为实用新型步态转换控制流程图。 

具体实施方式

现参照附图，结合实施例说明如下：本实用新型包括载物台1、支撑底板2和依次对称分布在两侧左前足臂3、左中足臂4、左后足臂5、右前足臂6、右中足臂7、右后足臂8，每条足臂通过联轴器25和连接销轴26与载物台1和支撑底2板连接，在竖直安装的第一舵机19带动下可实现前后转动，水平放置的第二舵机20可驱动足臂末端的四杆机构，实现抬起和放下的动作。六个足臂协调动作，可实现直线行走，转弯和翻越障碍物的动作。在红外传感器固定架11上安装有第一红外传感器12和第二红外传感器13，在摄像头固定架14上安装有摄像头15，触地连杆23末端装有碰触开关27。 

本实用新型针对地面形态自主切换步态的过程如下：启动机器后，舵机10逆时针转90度，使第一红外传感器12和第二红外传感器13处于竖直状态且第一红外传感器12位于下方，此时控制模块收集传感器的信息。若第二红外传感器13无信号且第一红外传感器12有信号，说明前方有可跨越的障碍物，程序切换到越障模式；若第二红外传感器13有信号，说明前方有不可跨越的障碍物，此时舵机10顺时针旋转90度，第一红外传感器12和第二红外13处于水平状态且第一红外传感器12位于左侧用于判断向那个方向转弯，若第二红外传感器13有信号向左转，进入左转弯步态，否则进入右转弯步态；若竖直状态和水平状态时都没信号时，说明路面平整，以三角步态直线行走。摄像头15在整个过程中实时检测，减小红外传感器的盲区，增加判断的准确性。 

Claims (3)

1.一种自主越障六足机器人，包括载物台(1)、支撑底板(2)、左前足臂(3)、左中足臂(4)、左后足臂(5)、右前足臂(6)、右中足臂(7)和右后足臂(8)，其特征在于，载物台(1)和支撑底板(2)上下平行对齐，并通过铜柱(9)固接，左前足臂(3)、左中足臂(4)、左后足臂(5)、右前足臂(6)、右中足臂(7)和右后足臂(8)依次对称安装在载物台(1)和支撑底板(2)的两侧；在支撑底板(2)前端安装有舵机(10)，舵机(10)的输出轴与旋转支架(11)固连，第一红外传感器(12)和第二红外传感器(13)对称安装在旋转支架(11)之上；在载物台(1)的前端安装有摄像头固定架(14)，摄像头(15)安装在摄像头固定架(14)之上。

2.根据权利要求1所述的自主越障六足机器人，其特征在于，所述的左前足臂(3)、左中足臂(4)、左后足臂(5)、右前足臂(6)、右中足臂(7)和右后足臂(8)具有相同的结构；舵机上支撑架(16)与舵机下支撑架(17)通过铜柱(18)相互固结，第一舵机(19)竖直安装在舵机上支撑架(16)和舵机下支撑架(17)之间，第二舵机(20)水平安装在舵机上支撑架(16)和舵机下支撑架(17)之间，曲柄(21)一端与第二舵机(20)的输出轴固连，其另一端与连杆(22)的一端铰连，连杆(22)的另一端则与触地连杆(23)的上部铰连，固定连杆(24)一端与舵机下支撑架(17)的侧板固连，其另一端则与触地连杆(23)的中部铰连；在第一舵机(19)的输出轴上安装有联轴器(25)，在舵机下支撑板(17)下方安装连接销轴(26)，连接销轴(26)与联轴器(25)同轴；在触地连杆(23)的末端安装有接触传感器(27)。

3.根据权利要求1所述的自主越障六足机器人，其特征在于，采用AVR单片机作为整个装置的控制核心，外围电路包括-传感器信号采集电路和电机驱动电路。 

Images