CN206781911U - 一种六足机器人 - Google Patents

Abstract

一种六足机器人，包括机身本体、六条机械腿和驱动控制单元，所述机械腿包括第一舵机、包括第二舵机、第三舵机、髋关节架、大腿、小腿；在六条机械腿中的四条机械腿上设有电机和轮子，所述设有电机和轮子的机械腿以两条为一组，每组机械腿的两条机械腿相对设置同一直线上，所述电机固定小腿上，轮子的轴套与电机的转轴固定连接。该设计结合轮式机器人和多足机器人各自优点，使得六足机器人不但可以在平坦路面进行轮式驱动前行以及差速转弯的功能，还可以满足具有轮式结构机器人在复杂地势进行爬行，原地转弯等功能，并且该结构可以降低多足机器人在平坦地面的步态设计难度，减低控制的复杂性。

Description

一种六足机器人

技术领域

本实用新型涉及一种六足机器人。

背景技术

随着科技的迅速发展，机器人被广泛应用到探索、救援、生产等各个不同的领域中。并且机器人的种类也越来越多，功能越来越完善，但均各有各自的优点以及缺点。

轮式机器人和履带式机器人，结构简单，但是它们行走时对路面要求高，不能适应各种复杂环境。仿多足昆虫的多足机器人以复杂精妙的肢体结构和简易灵巧的运动控制策略，使其能轻易地穿越了各种复杂的自然地形，多足机器人的越障能力远远高于轮式机器人以及履带式机器人。多足机器人在运动时仅需要一些离散的点来供其落足，从而成功通过崎岖、松软或泥泞的地面。多足机器人还可以通过调节自身重心而避免倾覆，具有更高的稳定性。多足步行机器人在环境适应性和运动灵活性方面更具优势，也因其在复杂地表上更强的行走能力而受到了广泛重视。

现有的仿多足昆虫机器人多是使用舵机驱动的机械腿运动，机械腿的结构简单，未对昆虫的腿部各个关节进行细致地模拟；并且现有的多足机器人通过多足机械腿爬行前进，在平面路面时，爬行速度有限，大大降低了机器人使用的距离和时长。如申请号为201110451677.3，申请日为2011.12.29，授权公告日为2013.08.07的中国发明专利公开了一种多足步行机器人脚，该机器人腿包括多足步行机器人脚机械装置和多足步行机器人脚测力装置组成。多足步行机器人脚机械装置包括球形足端、减震测力部分和小腿脚连接件组成。减震测力部分由球形足端连接件、脚连接件、脚部套筒、减震压缩弹簧、压垫、固定螺钉组成。多足步行机器人脚测力装置由压力传感器和信号采集处理器组成。在实际运行时，由于依靠大腿和小腿枢接，虽然能够依靠减震装置减震，但却无法实现差速转弯、原地转弯、行走模式切换等复杂功能。

发明内容

本实用新型所解决的技术问题是提供一种六足机器人，能够结合轮式机器人和多足机器人各自优点，该具有轮式结构的六足机器人不但可以在平坦路面进行轮式驱动前行以及差速转弯的功能，还可以满足具有轮式结构机器人在复杂地势进行爬行，原地转弯等功能，并且该结构可以降低多足机器人在平坦地面的步态设计难度，减低控制的复杂性。

为解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种六足机器人，包括机身本体、六条机械腿和驱动控制单元，驱动控制单元设置在机身本体内，在机身本体上设有三组腿部连接位，每组腿部连接位的两个腿部连接位相对设置在同一直线上，六条机械腿分别与六个腿部连接位相枢接，所述机械腿包括第一舵机、第二舵机、第三舵机、髋关节架、大腿、小腿；所述第一舵机与第二舵机固定在髋关节架的两侧，所述第一舵机的转轴垂直设置，第一舵机的转轴枢接所述腿部连接位，所述第二舵机的转轴水平设置，第二舵机的转轴枢接所述大腿的一端，所述大腿的另一端固定连接第三舵机，所述第三舵机的转轴与小腿的一端相枢接，所述小腿的另一端设有支撑脚；在六条机械腿中的四条机械腿上设有电机和轮子，所述设有电机和轮子的机械腿以两条为一组，每组机械腿的两条机械腿相对设置同一直线上，所述电机固定在小腿上，轮子的轴套与电机的转轴固定连接；所述第一舵机、第二舵机、第三舵机、电机与驱动控制单元电连接。

由于第一舵机的转轴垂直设置，第一舵机的转轴枢接腿部连接位，仿照多足昆虫腰关节。第一舵机与第二舵机固定在髋关节架的两侧，第二舵机的转轴枢接大腿的一端，仿照多足昆虫的髋关节。第二舵机的转轴枢接大腿的一端，大腿的另一端固定连接第三舵机，仿照多足昆虫的大腿结构。第二舵机的转轴枢接大腿的一端，大腿的另一端固定连接第三舵机，仿照多足昆虫的大腿结构。第三舵机的转轴与小腿的一端相枢接，小腿的另一端设有支撑脚，仿照多足昆虫的小腿结构。

在机械腿的基础上，于机械腿的小腿结构处增加一电机，并驱动轮子的运动。通过轮式姿态的转化，实现该六足机器人的轮式驱动。

作为改进，所述驱动控制单元包括驱动转换模块、红外控制模块、超声波控制模块。

作为改进，在所述支撑脚的侧面设有红外感应器，所述红外感应器与驱动控制单元电连接。用于探测腿部下方的距离，避免六足机器人作业时从高处堕落造成危险。

作为改进，在所述机身本体上设有超声波感应器，所述超声波感应器与驱动控制单元电连接。可根据检测前方的障碍情况，利用避障的功能越过前方障碍物；除此之外，还可以根据前方在竖直面上的障碍情况，更改机器人自身的姿态，从设定的低，中，高三个姿态中选择最适合的越过姿态来越过障碍物，具有较好的地势适应能力。

作为改进，所述髋关节架包括长U型舵机支架和短U型舵机支架，所述长U型舵机支架与短U型舵机支架相互垂直，短U型舵机支架的两侧与第一舵机固定连接，所述长U型舵机支架的两侧与第二舵机固定连接。第一舵机与第二舵机固定在髋关节架的两侧，第二舵机的转轴枢接大腿的一端，仿照多足昆虫的髋关节。

作为改进，所述大腿包括两侧的片条状第一连接件和大腿加固件，所述大腿加固件固定在两侧的第一连接件之间。第一连接件之间的大腿加固件形成H型大腿连接结构，仿照多足昆虫的大腿结构，以及增加大腿结构的强度。

作为改进，所述小腿包括两侧的片条状第二连接件和小腿加固件，所述小腿加固件固定在两侧的第二连接件之间。第二连接件之间的小腿加固件形成H型小腿连接结构，仿照多足昆虫的小腿结构，以及增加小腿结构的强度。

作为改进，所述支撑脚包括两侧的支撑臂和底部的接触片，所述两侧的支撑臂与底部的接触片构成一个倒梯形。该结构使得该六足机器人的腿部结构与地面连接处近似为点接触，降低发生相对滑动的机率。

作为改进，所述六个腿部连接位构成一个正六边形，所述六个腿部连接位分别位于正六边形的顶点。该结构使得该六足机器人的机械腿之间具有较大的空间，从而减少机械腿之间的运动干涉，具有动作响应迅速，动作灵活等优点。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：一，在水平面内，该仿生六足机器人在步态模式下可以实现向前爬行、原地转弯的功能。二，在水平面内，该仿生六足机器人在轮式模式下可以实现向前移动。差速转弯的功能。三，运动的过程中可检测前方障碍物的情况，根据检测得出竖直方向的情况，改变行走的高、中、低姿态；根据检测得出的水平面的情况，规划避障路线。四，运动过程中可检测脚下平面的情况，可以得知是否存在大的落差，避免工作中因无法判断落差导致从高处坠落产生危险。五，仿生六足机器人在竖直面内可以通过完成腿部的抬起和落下，以及在水平面内可以通过完成腿部的摆动来改变驱动的姿态，从而转换轮式驱动和步态驱动之间的模式切换。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构图。

图2为本实用新型的俯视图。

图3为机身本体的结构图。

图4为髋关节架的结构图。

图5为大腿的结构图。

图6为无轮机械腿的结构图。

图7为带轮机械腿的结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。

如图1至7所示，本实施例中的六足机器人，包括机身本体1、六条机械腿和驱动控制单元，驱动控制单元设置在机身本体1内，驱动控制单元包括驱动转换模块、红外控制模块、超声波控制模块。在机身本体1上设有六个腿部连接位11，六个腿部连接位11构成一个正六边形，六个腿部连接位11分别位于正六边形的顶点。机械腿包括第一舵机2、第二舵机3、第三舵机4、髋关节架5、大腿6、小腿7。髋关节架5包括长U型舵机支架51和短U型舵机支架52，长U型舵机支架51与短U型舵机支架52相互垂直，短U型舵机支架52的两侧与第一舵机2固定连接，长U型舵机支架51的两侧与第二舵机3固定连接。第一舵机2与第二舵机3固定在髋关节架5的两侧，第一舵机2的转轴垂直设置，第一舵机2的转轴枢接所述腿部连接位11，所述第二舵机3的转轴水平设置，第二舵机3的转轴枢接所述大腿6的一端，大腿6的另一端固定连接第三舵机4，第三舵机4的转轴与小腿7的一端相枢接，小腿7的另一端设有支撑脚8，支撑脚8包括两侧的支撑臂81和底部的接触片82，两侧的支撑臂81与底部的接触片82构成一个倒梯形。其中，大腿6包括两侧的片条状第一连接件61和大腿加固件62，大腿加固件62固定在两侧的第一连接件61之间。小腿7包括两侧的片条状第二连接件71和小腿加固件72，小腿加固件72固定在两侧的第二连接件71之间。在六条机械腿中的四条机械腿上设有电机9和轮子10，设有电机9和轮子10的机械腿以两条为一组，每组机械腿的两条机械腿相对设置同一直线上，所述电机9固定在小腿7上，轮子10的轴套与电机9的转轴固定连接；所述第一舵机2、第二舵机3、第三舵机4、电机9与驱动控制单元电连接。此外，在支撑脚8的侧面设有红外感应器12，所述红外感应器12与驱动控制单元电连接。在机身本体1上设有超声波感应器（未示出），所述超声波感应器与驱动控制单元电连接。

工作时，第一舵机2的转轴垂直设置，第一舵机2的转轴枢接腿部连接位11，仿照多足昆虫腰关节。第一舵机2与第二舵机3固定在髋关节架5的两侧，第二舵机3的转轴枢接大腿6的一端，仿照多足昆虫的髋关节。第二舵机3的转轴枢接大腿6的一端，大腿6的另一端固定连接第三舵机4，仿照多足昆虫的大腿6结构。第二舵机3的转轴枢接大腿6的一端，大腿6的另一端固定连接第三舵机4，仿照多足昆虫的大腿6结构。第三舵机4的转轴与小腿7的一端相枢接，小腿7的另一端设有支撑脚8，仿照多足昆虫的小腿7结构。在机械腿的基础上，于机械腿的小腿7结构处增加一电机9，并驱动轮子10的运动。通过轮式姿态的转化，实现该六足机器人的轮式驱动。H型大腿6结构即是将两大腿6第一连接件61以及大腿加固件62连接成H型的结构，使得两大腿6连接件之间具有一支撑连接的作用，增加了该大腿6结构的强度。支撑脚8两侧的支撑臂81与底部的接触片82构成一个倒梯形。该结构使得该六足机器人的支撑脚8与地面接触点可以近似为点面接触，减低了该六足机器人在运动的过程中与地面产生的滑动。在支撑脚8的侧面设有红外感应器12，避免六足机器人作业时从高处堕落造成危险。在机身本体1上安装超声波感应器，实现避障，越障的功能。

Claims (9)

1.一种六足机器人，包括机身本体、六条机械腿和驱动控制单元，驱动控制单元设置在机身本体内，在机身本体上设有三组腿部连接位，每组腿部连接位的两个腿部连接位相对设置在同一直线上，六条机械腿分别与六个腿部连接位相枢接，其特征在于，所述机械腿包括第一舵机、第二舵机、第三舵机、髋关节架、大腿、小腿；

所述第一舵机与第二舵机固定在髋关节架的两侧，所述第一舵机的转轴垂直设置，第一舵机的转轴枢接所述腿部连接位，所述第二舵机的转轴水平设置，第二舵机的转轴枢接所述大腿的一端，所述大腿的另一端固定连接第三舵机，所述第三舵机的转轴与小腿的一端相枢接，所述小腿的另一端设有支撑脚；

在六条机械腿中的四条机械腿上设有电机和轮子，所述设有电机和轮子的机械腿以两条为一组，每组机械腿的两条机械腿相对设置同一直线上，所述电机固定在小腿上，轮子的轴套与电机的转轴固定连接；

所述第一舵机、第二舵机、第三舵机、电机与驱动控制单元电连接。

2.根据权利要求1所述的六足机器人，其特征在于，所述驱动控制单元包括驱动转换模块、红外控制模块、超声波控制模块。

3.根据权利要求2所述的六足机器人，其特征在于，在所述支撑脚的侧面设有红外感应器，所述红外感应器与驱动控制单元电连接。

4.根据权利要求2所述的六足机器人，其特征在于，在所述机身本体上设有超声波感应器，所述超声波感应器与驱动控制单元电连接。

5.根据权利要求1所述的六足机器人，其特征在于，所述髋关节架包括长U型舵机支架和短U型舵机支架，所述长U型舵机支架与短U型舵机支架相互垂直，短U型舵机支架的两侧与第一舵机固定连接，所述长U型舵机支架的两侧与第二舵机固定连接。

6.根据权利要求1所述的六足机器人，其特征在于，所述大腿包括两侧的片条状第一连接件和大腿加固件，所述大腿加固件固定在两侧的第一连接件之间。

7.根据权利要求1所述的六足机器人，其特征在于，所述小腿包括两侧的片条状第二连接件和小腿加固件，所述小腿加固件固定在两侧的第二连接件之间。

8.根据权利要求1或3所述的六足机器人，其特征在于，所述支撑脚包括两侧的支撑臂和底部的接触片，所述两侧的支撑臂与底部的接触片构成一个倒梯形。

9.根据权利要求1所述的六足机器人，其特征在于，所述六个腿部连接位构成一个正六边形，所述六个腿部连接位分别位于正六边形的顶点。