CN209225266U - 一种匍匐爬行机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种匍匐爬行机器人，包括机器本体，其包括机架和机器人腿，机架包括主体，分别为第一主体、第二主体和第三主体，第一主体能够在第一驱动机构的带动下相对第二主体上下摆动，第二主体能够在第二驱动机构的带动下相对第三主体上下摆动，即可将整体的机器本体分为三个主体，当遇到崎岖山路的时候，第一主体匍匐爬行上去后，使得第一驱动机构带动第二主体上下摆动并同时朝向前行走前进，使得第二驱动机构带动第三主体上下摆动并同时朝向前行走前进，将传统的机器本体一分为三，使得机器人可以模仿体型较长的东西，如蜈蚣等的行走方式，可以适用山地或者崎岖等地方的爬行，控制方便且稳定性好，不易于翻车。

Description

一种匍匐爬行机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种匍匐爬行机器人。

背景技术

移动机器人所采用的运动方式主要包括轮式、履带式、足式、混合式等运动形式，其中以轮式机器人应用最为广泛。众所周知，轮式机器人具有速度快、稳定性好、易控制等优点，但是其对环境要求较高，要求地面状况相对平坦、连续，因而其应用有其局限性。虽然履带式机器人一定程度上弱化了这一问题，但并不能从本质上克服，同时相对笨重而触地面积较大的履带往往还带来了破坏地表原状等一系列新的问题。而多足步行机器人即匍匐爬行机器人能够在不平的路面上稳定行走，可以取代轮式和履带式机器人完成一些非结构性的复杂环境中的运输作业。相比轮式和履带式的行走车辆和机构，匍匐爬行机器人仅需要一些断续、离散的落足点，因而可以通过松软或泥泞的地面，因而匍匐爬行机器人具有更强的对在复杂地表上行走的适应能力，其良好的环境适应性和运动灵活性使的匍匐爬行机器人的研究在近一个世纪得到了广泛的重视，但是现有的匍匐爬行机器人体长较长，其包括机器本体，机器本体为一个整体板体，机器人腿装在机器本体的侧边便于机器人行走，虽然现有的匍匐爬行机器人相比轮式和履带式的行走车辆和机构具有更强的对在复杂地表上行走的适应能力，但是由于该机器本体为一个长型的整体板体，当碰上凹凸不平的山路时，匍匐爬行机器人由于自身结构的限制，位于凸起地方的机器人腿与位于凹陷地方的机器人腿之间的高度差较大，若强行向前行走，机器人腿抓地力小，容易导致匍匐爬行机器人翻转落地，造成机器的损坏，稳定性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的不足，而抓地性好，稳定性能好的匍匐爬行机器人。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

提供一种匍匐爬行机器人，包括机器本体和控制系统，机器本体包括机架和机器人腿，机架包括多节可活动连接的主体，分别为依次连接的第一主体、第二主体和第三主体，所述第一主体与第二主体之间通过一第一驱动机构连接，所述第一驱动机构的一侧与第一主体连接，另一侧通过第一销轴与第二主体铰接，第一主体能够在第一驱动机构的带动下相对第二主体上下摆动；所述第二主体与第三主体之间通过一第二驱动机构连接，所述第二驱动机构的一侧与第二主体连接，另一侧通过第二销轴与第三主体铰接，第二主体能够在第二驱动机构的带动下相对第三主体上下摆动；

所述机器人腿的数量为多条，每一节的主体两侧分别连接有一条机器人腿，每一所述机器人腿均包括依次连接的第三驱动机构、大腿、第四驱动机构和小腿，大腿的一端通过第三驱动机构与主体铰接，大腿能够在第三驱动机构的带动下相对主体前后摆动，小腿通过第四驱动机构与大腿的另一端连接，小腿能够在第四驱动机构的带动下相对大腿上下摆动；

控制系统包括中央控制器、电子罗盘、力传感器和为机器人提供能量的电池，中央控制器、电子罗盘和电池安装在机架上，力传感器设有多个，每一力传感器分别装于每一机器人腿的小腿。

其中，所述第三驱动机构和第四驱动机构均包括外壳、电路板、马达、齿轮与位置检测器，当控制系统发出信号给上述驱动机构时，驱动机构接收信号，且其内的电路板根据接收到的信号判断转动方向后，马达开始转动，透过齿轮将动力传至大腿或小腿，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到达位置。

本实用新型的有益效果：本实用新型的一种匍匐爬行机器人，设置有依次连接的第一主体、第二主体、第三主体，第一主体能够在第一驱动机构的带动下相对第二主体上下摆动，第二主体能够在第二驱动机构的带动下相对第三主体上下摆动，即可将整体的机器本体分为三个主体，当遇到崎岖山路的时候，先启动第一驱动机构，使得第一主体相对第二主体向上或者向下摆动，第一主体中的大腿以第三驱动机构为铰接点，带动小腿相对第一主体向前摆动直至小腿的自由端踩实地面后，第二主体在第二驱动机构的带动下相对第三主体向上或向下摆动，第二主体中的大腿以第三驱动机构为铰接点，带动小腿对第二主体向前摆动直至小腿的自由端接触到地面后，同理，第三主体也同样动作，使得第一主体、第二主体和第三主体呈现一节一节的匍匐向前，使得机器人可以模仿体型较长的东西，如蜈蚣等的行走方式，可以适用山地或者崎岖等地方的爬行，保持匍匐机器人行走的稳定性，抓地稳，不易翻车，灵活性好。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本实用新型的匍匐爬行机器人的结构示意图。

图2为图1中机器人腿的结构示意图。

图1至图2中包括：

机器本体1，机架2，机器人腿30、31、32、33、34、35，第一主体4，第二主体5，第三主体6，第一驱动机构7，第二驱动机构8，第三驱动机构9，大腿10，第四驱动机构11，小腿12，控制系统13，中央控制器130，电子罗盘131，力传感器133，电池132。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

本实用新型的一种匍匐爬行机器人的具体实施方式，如图1-图2所示，包括机器本体1和控制系统13，控制系统13连接机器本体1，并能够驱动机器本体1移动，机器本体1包括机架2和机器人腿，机架2包括多节可活动连接的主体，分别为依次连接的第一主体4、第二主体5和第三主体6，所述第一主体4与第二主体5之间通过第一驱动机构7连接，所述第一驱动机构7的一侧与第一主体4连接，另一侧通过第一销轴与第二主体5铰接，第一主体4能够在第一驱动机构7的带动下相对第二主体5上下摆动。所述第二主体5与第三主体6之间通过第二驱动机构8连接，所述第二驱动机构8的一侧与第二主体5连接，另一侧通过第二销轴与第三主体6铰接，第二主体5能够在第二驱动机构8的带动下相对第三主体6上下摆动，上述结构设置，使得第一主体4能够相对第二主体5摆动，第二主体5能够相对第三主体6摆动，将整体的机器本体1分为三个结构相同的主体，使得机器人可以模仿体型较长的东西，如蜈蚣等的行走方式，其中三个主体之间能够相对上下摆动可以适用山地或者崎岖等地方的爬行，稳定性好，不易于翻车。

第一主体4、第二主体5和第三主体6前后两侧分别连接有一条机器人腿，在本实施例中，第一本体4两侧机器人腿分别为30、31，第二本体5两侧的机器人腿分别为32、33，第三主体6两侧的机器人腿分别为34、35，由于第一主体4、第二本体5和第三本体6结构相同，以下以第一本体4的结构作为具体说明，所述机器人腿30、31均包括依次连接的第三驱动机构9、大腿10、第四驱动机构11和小腿12，大腿10的一端通过第三驱动机构9与第一主体4铰接，第三驱动机构9启动，大腿10以第三驱动机构9为铰接点，带动小腿12相对第一主体4前后摆动，小腿12通过第四驱动机构11与大腿10的另一端连接，小腿12能够在第四驱动机构11的带动下相对大腿10上下摆动。

当机器人在平坦的路面行走时，先迈机器人腿30、31，机器人腿30、31的大腿10以第三驱动机构9为铰接点，小腿12以第三驱动机构9为支点向前摆动直至小腿12的自由端踩实地面，在机器人腿30、31迈动过程中，机器人重心在机器人腿32、33、34、35的支撑区域内，当机器人腿30、31的小腿12的自由端踩实地面后，机器人腿32、33、34、35各自以其小腿12为支点，第三驱动机构9带动大腿10相对小腿12向前摆动，以使第二主体5、第三主体6向前移动，以此重复上述动作，完成一个步态周期，实现机器人向前移动。

当遇到崎岖山路的时候，先启动第一驱动机构7，使得第一主体4相对第二主体5向上或者向下摆动，第一主体4中的大腿10以第三驱动机构9为铰接点，带动小腿12相对第一主体4向前摆动直至小腿12的自由端踩实地面后，第二主体5在第二驱动机构8的带动下相对第三主体6向上或向下摆动，第二主体5中的大腿10以第三驱动机构9为铰接点，带动小腿12相对第二主体5向前摆动直至小腿12的自由端接触到地面后，同理，第三主体6也同样动作，使得第一主体4、第二主体5和第三主体6呈现一节一节的匍匐向前，使得机器人可以模仿体型较长的东西，如蜈蚣等的行走方式，可以适用山地或者崎岖等地方的爬行，保持匍匐机器人行走的稳定性，抓地稳，不易翻车，灵活性好。

所述第三驱动机构9和第四驱动机构11均包括外壳、电路板、马达和齿轮，小腿12上连接有位置检测器，位置检测器设置在各个主体的小腿12上，用于检测小腿12的移动位置，当控制系统13发出向前或向后的移动信号给第三驱动机构9和第四驱动机构11时，第三驱动机构9和第四驱动机构11接收信号后，由第三驱动机构9驱动大腿10摆动，第四驱动机构11驱动小腿12摆动，第三驱动机构9和第四驱动机构11内电路板根据接收到的信号判断转动方向后，马达开始转动，透过齿轮将动力传至大腿10或小腿12，第三驱动机构9驱动大腿10摆动，并带动位于大腿10上的小腿朝向前或向后摆动，同时由位置检测器传送回小腿12的移动位置信号，判断小腿12是否已经到达位置。

控制系统13包括中央控制器130、电子罗盘131、力传感器133和为机器人提供能量的电池132，中央控制器130、电子罗盘131和电池安装在机架2上，力传感器133设有多个，各个力传感器133分别装于各个机器人腿的小腿12，控制系统13中的电池为匍匐爬行机器人提供能量；电子罗盘131用于测量匍匐爬行机器人的姿态，并将所测结果输入到中央控制器130中；力传感器133设有六个，六个力传感器133分别测量六条机器人腿与地面之间的作用力，并将所测结果输入到中央控制器130中；中央控制器130对得到的测量信号进行综合分析，然后生成相应的步态控制信号分别对六条机器人腿进行控制，从而使匍匐爬行机器人协调运动。上述驱动机构中，每一驱动机构内均包含有编码器，编码器的位置反馈和六个力传感器133的力反馈，不仅可以实现匍匐爬行机器人运动闭环控制而且使匍匐爬行机器人具有力觉，稳定性能更好。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (2)

1.一种匍匐爬行机器人，其特征在于：包括机器本体、用于控制机器本体移动的控制系统，机器本体包括机架和机器人腿，机架包括多节可活动连接的主体，分别为依次连接的第一主体、第二主体和第三主体，所述第一主体与第二主体之间通过一第一驱动机构连接，所述第一驱动机构的一侧与第一主体连接，另一侧通过第一销轴与第二主体铰接，第一主体能够在第一驱动机构的带动下相对第二主体上下摆动；所述第二主体与第三主体之间通过一第二驱动机构连接，所述第二驱动机构的一侧与第二主体连接，另一侧通过第二销轴与第三主体铰接，第二主体能够在第二驱动机构的带动下相对第三主体上下摆动；

所述机器人腿的数量为多条，每一节的主体两侧分别连接有一条机器人腿，每一所述机器人腿均包括依次连接的第三驱动机构、大腿、第四驱动机构和小腿，大腿的一端通过第三驱动机构与主体铰接，大腿能够在第三驱动机构的带动下相对主体前后摆动，小腿通过第四驱动机构与大腿的另一端连接，小腿能够在第四驱动机构的带动下相对大腿上下摆动；

控制系统包括中央控制器、电子罗盘、力传感器和为机器人提供能量的电池，中央控制器、电子罗盘和电池安装在机架上，力传感器设有多个，每一力传感器分别装于每一机器人腿的小腿。

2.根据权利要求1所述的一种匍匐爬行机器人，其特征在于：所述第三驱动机构和第四驱动机构均包括外壳、电路板、马达、齿轮与位置检测器，当控制系统发出信号给上述驱动机构时，驱动机构接收信号，且其内的电路板根据接收到的信号判断转动方向后，马达开始转动，透过齿轮将动力传至大腿或小腿，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到达位置。