CN210761042U - 一种模块化自稳定型六足机器人平台 - Google Patents

Abstract

本新型涉及一种模块化自稳定型六足机器人平台，包括驱动底板、控制中板、承载顶板、机械足、减震悬挂机构、抓取机械手臂、转台机构、3D摄像头、CCD摄像头，控制中板上端面和下端面分别通过至少两个减震悬挂机构与驱动底板及承载顶板连接，机械足对称分布在驱动底板两侧，抓取机械手臂通过转台机构与承载顶板侧表面铰接，一个3D摄像头和一个CCD摄像头构成一个检测组，承载顶板前端面、后端面均设一个检测组。本新型一方面可灵活调整机器人整体结构、负载能力、运行方式及机器人设备结构零部件；另一方面可灵活调整运行状态，在提高路况环境使用能力的同时，有效的消除了机器人设备在运行中因自身机械传动及环境影响造成的颠簸影响。

Description

一种模块化自稳定型六足机器人平台

技术领域

本实用新型涉及一种机器人设备，特别是涉及一种模块化自稳定型六足机器人平台 。

背景技术

目前随着机器人技术的推广和普及，在管道探测、地图绘制、特殊场所探测、环境监控等作业中，往往需要将检测设备安装固定在机器人设备上，然后在机器人设备承载驱动下进行检测作业及物料设备转运设备，在实际使用中发现，当前所使用的该类机器人平台所采用的机器人设备往往均为轮式机器人、履带式机器人设备，虽然可以一定程度满足使用的需要，但运行时对场地环境适应能力相对较差，极易因复杂路面结构，如山地等情况而无法正常运行，且易因为路面颠簸而对检测设备造成影响，针对这一需要，目前也开发出了步足式机器人平台，这类机器人设备运行时可有效克服负载路面环境造成的影响，通过性和环境适应性好，但运行时因路面及步足机构运行时机械振动而导致机器人设备运行时颠簸严重，难以满足对精密检测设备承载运行的需要。

因此针对这一现状，迫切需要开发一种全新的机器人设备，以满足实际使用的需要。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型提供一种新型机器人设备，该新型一方面结构简单、通用型好，集成化及模块化程度高，可根据实际使用情况及设备故障情况灵活调整机器人整体结构、负载能力、运行方式及机器人设备结构零部件，可在与多种设备进行配套运行的同时，另可有效的提高机器人设备故障排除率，具有极大的使用灵活性、便捷性和稳定性；另一方面在运行中，可针对使用路况，灵活调整运行状态，在提高路况环境使用能力的同时，有效的消除了机器人设备在运行中因自身机械传动及环境影响造成的颠簸影响，极大的提高了机器人设备运行的稳定性和可靠性，为机器人负载配套运行的相关设备提供良好的且稳定的运行及转运平台。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种模块化自稳定型六足机器人平台，包括驱动底板、控制中板、承载顶板、机械足、减震悬挂机构、抓取机械手臂、转台机构、承载台、3D摄像头、CCD摄像头、GNSS卫星定位装置、无线通讯模块、串口通讯模块及控制电路，所述控制中板上端面和下端面分别通过至少两个减震悬挂机构与驱动底板及承载顶板连接，所述驱动底板、控制中板、承载顶板间相互平行并同轴分布，且控制中板与驱动底板和承载顶板之间间距不小于10厘米，所述机械足至少四个，以驱动底板轴线对称分布在驱动底板两侧，所述抓取机械手臂至少两个，通过转台机构与承载顶板侧表面铰接，且各抓取机械手臂环绕承载顶板中点均布，所述承载台至少一个，通过转台机构与承载顶板上端面铰接，且承载台与承载顶板上端面呈0°—60°夹角，所述3D摄像头、CCD摄像头均若干，且一个3D摄像头和一个CCD摄像头构成一个检测组，所述承载顶板前端面、后端面均设一个检测组，所述抓取机械手臂前端面设一个检测组，所述检测组光轴均与其所在的承载顶板上端面及抓取机械手臂轴线呈0°—60°夹角，所述GNSS卫星定位装置、无线通讯模块、串口通讯模块及控制电路均与控制中板上端面连接，且所述控制电路分别与机械足、减震悬挂机构、抓取机械手臂、转台机构、3D摄像头、CCD摄像头、GNSS卫星定位装置、无线通讯模块、串口通讯模块电气连接。

进一步的，所述的机械足为三舵机机械足，且位于驱动底板同一侧表面位置的各三舵机机械足分布在同一与驱动底板轴线平行分布的直线方向上，或分布在同一以驱动底板中点为圆形的圆弧面方向上。

进一步的，所述的减震悬挂机构包括三维转台机构、电动伸缩杆、承载托板、承载弹簧及弹性伸缩杆，其中所述承载托板共两个，并通过电动伸缩杆相互连接，所述电动伸缩杆两端通过三维转台机构分别与两个承载托板中心位置铰接，并与承载托板呈0°—90°夹角，所述承载弹簧包覆在电动伸缩杆外并与电动伸缩杆同轴分布，且所述承载弹簧两端分别与承载托板相抵，所述弹性伸缩杆至少两个，各弹性伸缩杆后端面分别通过三维转台机构与承载托板铰接并环绕电动伸缩杆均布，位于电动伸缩杆同一侧的两个弹性伸缩杆前端面相互铰接，且交点位于电动伸缩杆中点位置，所述电动伸缩杆与控制电路电气连接。

进一步的，所述的弹性伸缩杆为气压杆、液压杆及弹簧杆中的任意一种，且相互铰接的两个弹性伸缩杆间夹角为30°—135°夹角。

进一步的，所述的机械足与驱动底板连接位置处设至少一个压力传感器，所述驱动底板、控制中板、承载顶板上端面均设一个三轴陀螺仪，各压力传感器及三轴陀螺仪均与控制电路电气连接。

进一步的，所述的3D摄像头、CCD摄像头中，同一检测组内的3D摄像头、CCD摄像头间光轴平行分布，且检测组有效视频采集范围为60°—120°。

进一步的，所述的控制中板上另设只是一个辅助蓄电池组，所述辅助蓄电池组通过充放电控制电路分别与控制电路、机械足、减震悬挂机构、抓取机械手臂、转台机构、3D摄像头、CCD摄像头、GNSS卫星定位装置、无线通讯模块、串口通讯模块电气连接。

进一步的，所述的控制电路为基于DSP芯片及FPGA芯片中任意一种为基础的电路系统。

本新型一方面结构简单、通用型好，集成化及模块化程度高，可根据实际使用情况及设备故障情况灵活调整机器人整体结构、负载能力、运行方式及机器人设备结构零部件，可在与多种设备进行配套运行的同时，另可有效的提高机器人设备故障排除率，具有极大的使用灵活性、便捷性和稳定性；另一方面在运行中，可针对使用路况，灵活调整运行状态，在提高路况环境使用能力的同时，有效的消除了机器人设备在运行中因自身机械传动及环境影响造成的颠簸影响，极大的提高了机器人设备运行的稳定性和可靠性，为机器人负载配套运行的相关设备提供良好的且稳定的运行及转运平台。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型。

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、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，进一步阐述本实用新型。

如图1所述的一种模块化自稳定型六足机器人平台，包括驱动底板1、控制中板2、承载顶板3、机械足4、减震悬挂机构5、抓取机械手臂6、转台机构7、承载台8、3D摄像头9、CCD摄像头10、GNSS卫星定位装置11、无线通讯模块12、串口通讯模块13及控制电路14，控制中板2上端面和下端面分别通过至少两个减震悬挂机构5与驱动底板1及承载顶板3连接，驱动底板1、控制中板2、承载顶板3间相互平行并同轴分布，且控制中板2与驱动底板1和承载顶板3之间间距不小于10厘米，机械足4至少四个，以驱动底板1轴线对称分布在驱动底板1两侧，所述抓取机械手臂6至少两个，通过转台机构7与承载顶板3侧表面铰接，且各抓取机械手臂6环绕承载顶板3中点均布，承载台8至少一个，通过转台机构7与承载顶板3上端面铰接，且承载台8与承载顶板3上端面呈0°—60°夹角，3D摄像头9、CCD摄像头10均若干，且一个3D摄像头9和一个CCD摄像头10构成一个检测组，承载顶板3前端面、后端面均设一个检测组，抓取机械手臂6前端面设一个检测组，检测组光轴均与其所在的承载顶板3上端面及抓取机械手臂6轴线呈0°—60°夹角，GNSS卫星定位装置11、无线通讯模块12、串口通讯模块13及控制电路14均与控制中板2上端面连接，且控制电路14分别与机械足4、减震悬挂机构5、抓取机械手臂6、转台机构7、3D摄像头9、CCD摄像头10、GNSS卫星定位装置11、无线通讯模块12、串口通讯模块13电气连接。

其中，所述的机械足4为三舵机机械足，且位于驱动底板1同一侧表面位置的各三舵机机械足4分布在同一与驱动底板1轴线平行分布的直线方向上，或分布在同一以驱动底板1中点为圆形的圆弧面方向上。

重点说明的，所述的减震悬挂机构5包括三维转台机构51、电动伸缩杆52、承载托板53、承载弹簧54及弹性伸缩杆55，其中所述承载托板53共两个，并通过电动伸缩杆52相互连接，所述电动伸缩杆52两端通过三维转台机构51分别与两个承载托板53中心位置铰接，并与承载托板53呈0°—90°夹角，所述承载弹簧54包覆在电动伸缩杆52外并与电动伸缩杆52同轴分布，且所述承载弹簧54两端分别与承载托板53相抵，所述弹性伸缩杆55至少两个，各弹性伸缩杆55后端面分别通过三维转台51机构与承载托板53铰接并环绕电动伸缩杆52均布，位于电动伸缩杆52同一侧的两个弹性伸缩杆55前端面相互铰接，且交点位于电动伸缩杆52中点位置，所述电动伸缩杆52与控制电路14电气连接。

进一步优化的，所述的弹性伸缩杆52为气压杆、液压杆及弹簧杆中的任意一种，且相互铰接的两个弹性伸缩杆52间夹角为30°—135°夹角。

此外，所述的机械足4与驱动底板1连接位置处设至少一个压力传感器15，所述驱动底板1、控制中板2、承载顶板3上端面均设一个三轴陀螺仪16，各压力传感器15及三轴陀螺仪16均与控制电路14电气连接。

与此同时，所述的3D摄像头9、CCD摄像头10中，同一检测组内的3D摄像头9、CCD摄像头10间光轴平行分布，且检测组有效视频采集范围为60°—120°。

本实施例中，所述的控制中板2上另设只是一个辅助蓄电池组17，所述辅助蓄电池组17通过充放电控制电路分别与控制电路14、机械足4、减震悬挂机构5、抓取机械手臂6、转台机构7、3D摄像头9、CCD摄像头10、GNSS卫星定位装置11、无线通讯模块12、串口通讯模块13电气连接。

本实施例中，所述的控制电路为基于DSP芯片及FPGA芯片中任意一种为基础的电路系统。

本新型在运行中，首先对构成本新型的驱动底板、控制中板、承载顶板、机械足、减震悬挂机构、抓取机械手臂、转台机构、承载台、3D摄像头、CCD摄像头、GNSS卫星定位装置、无线通讯模块、串口通讯模块及控制电路进行装配，并根据实际使用情况调整机械足的具体数量和各机械足分部位置，最后通过承载台对诸如测绘设备等应用工具设备进行承载，并将承载台所承载的测绘设备等应用工具设备与本新型的空子电路电气连接，从而完成本新型装配。

本新型在实际运行中，一方面由控制电路驱动各机械足运行，实现本新型对诸如测绘设备等应用工具设备进行承载运输、转运、及驱动作业的需要，另一方面在机械足运行过程中，由GNSS卫星定位装置为本新型进行路径导航定位，同时由3D摄像头对运行路径上路况及障碍物进行扫描识别，通过CCD摄像头对本新型运行过程中的实际运行环境信息进行连续采集，实现对行进路径全面监控识别的目的。

在进行行进路径监控的同时，由控制电路根据3D摄像头对运行路径上路况及障碍物进行扫描识别进行分析，并根据分析结果一方面同时对各机械足运行步幅、行进速度及机械足与地面间相对位置关系进行调整，另一方面对减震悬挂机构运行状态进行调整，最终达到通过调整各机械足间相对位置及减震悬挂机构行程，从而到达通过调整各机械足、减震悬挂机构工作状态，在满足本新型机器人对不同行进路径适应性和通过性，并消除路面及机械振动造成的本新型机器人运行颠簸的同时，另有效的确保本新型机器人上端面所承载诸如测绘设备等应用工具设备处于平稳状态下运行，从而极大的提高其工作稳定性、监控精度，防止设备因颠簸而发生故障或影响工作性能情况发生。

重点说明的，本新型机器人在运行中，可通过机械足及通过减震悬挂机构连接并构成机身的驱动底板、控制中板、承载顶板、间进行灵活的相对位置关系调整，从而达到本新型机器人机身下半部根据路况灵活匹配的同时确保为承载顶板上所连接的诸如测绘设备等应用工具设备提供平稳的运行作业环境。

同时本新型在运行中，一方面可通过各压力传感器对各机械足运行时机身整体受力情况进行监控，及时发现因各机械足受力不均而造成的倾斜或对机械足受力情况进行补偿；另一方面可通过驱动底板、控制中板、承载顶板上的三轴陀螺仪对本新型运行时构成机身的驱动底板、控制中板、承载顶板相对位置关系、倾斜情况进行全面检测，并对倾斜情况进行及时修正，从而极大的提高本新型机器人运行时的稳定性和平稳性。

此外，本新型在运行中，另可根据由控制电路根据3D摄像头对运行路径上路况及障碍物进行扫描识别进行分析结果，驱动抓取机械手臂进行样本采集及障碍物精确清理的目的，进一步提高了本新型运行的稳定性和灵活性。

本新型一方面结构简单、通用型好，集成化及模块化程度高，可根据实际使用情况及设备故障情况灵活调整机器人整体结构、负载能力、运行方式及机器人设备结构零部件，可在与多种设备进行配套运行的同时，另可有效的提高机器人设备故障排除率，具有极大的使用灵活性、便捷性和稳定性；另一方面在运行中，可针对使用路况，灵活调整运行状态，在提高路况环境使用能力的同时，有效的消除了机器人设备在运行中因自身机械传动及环境影响造成的颠簸影响，极大的提高了机器人设备运行的稳定性和可靠性，为机器人负载配套运行的相关设备提供良好的且稳定的运行及转运平台。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种模块化自稳定型六足机器人平台，其特征在于：所述模块化自稳定型六足机器人平台包括驱动底板、控制中板、承载顶板、机械足、减震悬挂机构、抓取机械手臂、转台机构、承载台、3D摄像头、CCD摄像头、GNSS卫星定位装置、无线通讯模块、串口通讯模块及控制电路，所述控制中板上端面和下端面分别通过至少两个减震悬挂机构与驱动底板及承载顶板连接，所述驱动底板、控制中板、承载顶板间相互平行并同轴分布，且控制中板与驱动底板和承载顶板之间间距不小于10厘米，所述机械足至少四个，以驱动底板轴线对称分布在驱动底板两侧，所述抓取机械手臂至少两个，通过转台机构与承载顶板侧表面铰接，且各抓取机械手臂环绕承载顶板中点均布，所述承载台至少一个，通过转台机构与承载顶板上端面铰接，且承载台与承载顶板上端面呈0°—60°夹角，所述3D摄像头、CCD摄像头均若干，且一个3D摄像头和一个CCD摄像头构成一个检测组，所述承载顶板前端面、后端面均设一个检测组，所述抓取机械手臂前端面设一个检测组，所述检测组光轴均与其所在的承载顶板上端面及抓取机械手臂轴线呈0°—60°夹角，所述GNSS卫星定位装置、无线通讯模块、串口通讯模块及控制电路均与控制中板上端面连接，且所述控制电路分别与机械足、减震悬挂机构、抓取机械手臂、转台机构、3D摄像头、CCD摄像头、GNSS卫星定位装置、无线通讯模块、串口通讯模块电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种模块化自稳定型六足机器人平台，其特征在于：所述的机械足为三舵机机械足，且位于驱动底板同一侧表面位置的各三舵机机械足分布在同一与驱动底板轴线平行分布的直线方向上，或分布在同一以驱动底板中点为圆形的圆弧面方向上。

3.根据权利要求1所述的一种模块化自稳定型六足机器人平台，其特征在于：所述的减震悬挂机构包括三维转台机构、电动伸缩杆、承载托板、承载弹簧及弹性伸缩杆，其中所述承载托板共两个，并通过电动伸缩杆相互连接，所述电动伸缩杆两端通过三维转台机构分别与两个承载托板中心位置铰接，并与承载托板呈0°—90°夹角，所述承载弹簧包覆在电动伸缩杆外并与电动伸缩杆同轴分布，且所述承载弹簧两端分别与承载托板相抵，所述弹性伸缩杆至少两个，各弹性伸缩杆后端面分别通过三维转台机构与承载托板铰接并环绕电动伸缩杆均布，位于电动伸缩杆同一侧的两个弹性伸缩杆前端面相互铰接，且交点位于电动伸缩杆中点位置，所述电动伸缩杆与控制电路电气连接。

4.根据权利要求3所述的一种模块化自稳定型六足机器人平台，其特征在于：所述的弹性伸缩杆为气压杆、液压杆及弹簧杆中的任意一种，且相互铰接的两个弹性伸缩杆间夹角为30°—135°夹角。

5.根据权利要求1所述的一种模块化自稳定型六足机器人平台，其特征在于：所述的机械足与驱动底板连接位置处设至少一个压力传感器，所述驱动底板、控制中板、承载顶板上端面均设一个三轴陀螺仪，各压力传感器及三轴陀螺仪均与控制电路电气连接。

6.根据权利要求1所述的一种模块化自稳定型六足机器人平台，其特征在于：所述的3D摄像头、CCD摄像头中，同一检测组内的3D摄像头、CCD摄像头间光轴平行分布，且检测组有效视频采集范围为60°—120°。

7.根据权利要求1所述的一种模块化自稳定型六足机器人平台，其特征在于：所述的控制中板上另设只是一个辅助蓄电池组，所述辅助蓄电池组通过充放电控制电路分别与控制电路、机械足、减震悬挂机构、抓取机械手臂、转台机构、3D摄像头、CCD摄像头、GNSS卫星定位装置、无线通讯模块、串口通讯模块电气连接。

8.根据权利要求1所述的一种模块化自稳定型六足机器人平台，其特征在于：所述的控制电路为基于DSP芯片及FPGA芯片中任意一种为基础的电路系统。

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