CN212933947U - 一种仿生机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种仿生机器人，其包括机架和设在机架上的三对仿生蜘蛛腿。每个仿生蜘蛛腿包括：基体；大腿部件，其底端铰接在基体上；小腿部件，其顶端铰接在大腿部件的顶端上，而其底端用于接触地面；上下驱动组件，设在基体上并与小腿部件相连，能够驱动小腿部件相对于大腿部件转动并迫使大腿部件相对于基体转动，从而使大腿部件和小腿部件能共同模仿抬腿动作和落腿动作；前后驱动组件，与基体相连，能够驱动基体带着大腿部件、小腿部件和上下驱动组件共同向前转动或向后转动。该仿生机器人的结构简单，安装和拆解容易，成本低，解决了教育教学及学生实践等相似场景中没有适合的六足行走机械模型可用的问题。

Description

一种仿生机器人

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种仿生机器人。

背景技术

随着科学技术的不断发展，为了提高对环境的适应性，扩大人类在海底、北极、矿区、星球和沼泽等崎岖不平地面的活动空间，这就要求机器人具有高度灵活性能以及操作性能。以仿生蜘蛛腿组建六足仿生机器人，在凹凸不平的复杂环境中有更强的适应性，因此受到研究领域广泛关注。

目前，现有的六足仿生机器人由于其使用的仿生蜘蛛腿的结构复杂，即每条仿生蜘蛛腿由四个及以上驱动装置进行驱动，拥有多个自由度和复杂关节结构，以保证仿生蜘蛛腿的运动范围、运动轨迹和稳定性更佳接近真实蜘蛛腿。在教育演示以及学习实践中，六足仿生机器人的结构复杂，安装和拆解困难，涉及的知识和控制原理复杂，成本高，不利于演示和学习实践。

实用新型内容

为了解决上述全部或部分问题，本实用新型目的在于提供一种仿生机器人，其结构简单，安装和拆解容易，成本低，解决了教育教学及学生实践等相似场景中没有适合的六足行走机械模型可用的问题。

本实用新型提供了一种仿生机器人，其包括机架和设在所述机架上且沿着前后方向间隔开的三对仿生蜘蛛腿。每对所述仿生蜘蛛腿都对称地设在所述机架的左右两侧。每个所述仿生蜘蛛腿包括：基体；大腿部件，其底端铰接在所述基体上；小腿部件，其顶端铰接在所述大腿部件的顶端上，而其底端用于接触地面；上下驱动组件，设在所述基体上并与所述小腿部件相连，能够驱动所述小腿部件相对于大腿部件转动并迫使大腿部件相对于所述基体转动，从而使所述大腿部件和小腿部件能共同模仿抬腿动作和落腿动作；前后驱动组件，与所述基体相连，能够驱动所述基体带着所述大腿部件、小腿部件和上下驱动组件共同向前转动或向后转动。

进一步地，所述机架包括第一衔接架体和第二衔接架体，所述第一衔接架体的一个端部和第二衔接架体的一个端部同时连接同一对所述仿生蜘蛛腿的前后驱动组件，所述第一衔接架体的另一个端部和第二衔接架体的另一个端部分别连接剩下两对所述仿生蜘蛛腿的前后驱动组件，其中所述第一衔接架体与仿生蜘蛛腿的前后驱动组件之间的连接及所述第二衔接架体与仿生蜘蛛腿的前后驱动组件之间的连接皆为可拆卸连接。

进一步地，所述上下驱动组件包括连杆及设在所述基体上的第一舵机，其中所述连杆的一端固定在所述第一舵机的输出轴上，而其另一端与所述小腿部件的中部铰接。

进一步地，在所述大腿部件与基体之间设有第一转轴，在所述大腿部件和小腿部件之间设有第二转轴，在所述连杆与小腿部件之间设有第三转轴，所述第一转轴、第二转轴、第三转轴和所述第一舵机的输出轴四者平行，且所述第一转轴与第二转轴之间的距离等于所述第三转轴与第一舵机的输出轴的距离。

进一步地，所述连杆与大腿部件平行，所述第一转轴与第二转轴之间的间距大于所述第三转轴与第二转轴之间的间距，但小于第三转轴到所述小腿部件的距离。

进一步地，还包括用于将所述第一舵机连接在所述基体上的第一转接件，在所述第一转接件上设有闲置的安装孔。

进一步地，所述小腿部件呈现为梯子形，所述大腿部件由两个平行条体构成，每个所述条体的两端分别与所述基体和小腿部件相铰接。

进一步地，所述前后驱动组件包括第二舵机。

进一步地，所述基体包括U形构件，所述第二舵机设于所述U形构件内并通过其输出轴连接所述U形构件。

由上述技术方案可知，本实用新型涉及的仿生机器人所使用的仿生蜘蛛腿减少了驱动装置及零件的数量，使得其不仅成本低而且结构也变得简单，便于在教育教学和学习实践过程中进行安装和拆解，并有效解决了教育教学及学生实践等相似场景中没有适合的六足行走机械模型用的问题，有效推动了在机械人领域的教育教学和学习实践的发展。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

下面将结合附图来对本实用新型的优选实施例进行详细地描述。在图中：

图1为本实用新型实施例的仿生机器人的示意图；

图2为本实用新型实施例的仿生蜘蛛腿的立体示意图；

图3为本实用新型实施例的仿生蜘蛛腿的结构示意图。

在附图中，相同的使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行进一步的描述。

图1为本实用新型实施例的仿生机器人200的示意图。如图1所示，仿生机器人200包括机架210和设在机架210上且沿着前后方向间隔开的三对仿生蜘蛛腿100。每对仿生蜘蛛腿100都对称地设在机架210的左右两侧。如图2和图3所示，该仿生蜘蛛腿100包括基体50、大腿部件10、上下驱动组件30和前后驱动组件40。其中，大腿部件10的底端铰接在基体50上，并能围绕铰接位置进行上下转动。小腿部件20的顶端铰接在大腿部件10的顶端上，而其底端用于接触地面。小腿部件20能够相对于大腿部件10转动，以便实现小腿部件20的底端与地面的接触和远离。上下驱动组件30设在基体50上并与小腿部件20相连，其能够驱动小腿部件20相对于大腿部件10转动并迫使大腿部件10相对于基体50转动，从而使大腿部件10和小腿部件20能共同模仿仿生蜘蛛腿的的抬腿动作和落腿动作。前后驱动组件40与基体50相连，并能够驱动基体50以带着大腿部件10、小腿部件20和上下驱动组件30共同向前转动或向后转动。在仿生蜘蛛腿100工作时，上下驱动组件30驱动小腿部件20远离地面，待小腿部件20脱离地面后，前后驱动组件40驱动基体50，并带动大腿部件10、小腿部件20和上下驱动组件30共同向前运动。在运动到要求的位置后，上下驱动组件30驱动小腿部件20接触地面，完成向前迈步的动作，在小腿部件20接触地面时，前后驱动组件40驱动基体50，并带动大腿部件10、小腿部件20和上下驱动组件30共同向后运动，完成向后蹬腿的动作，以配合其他仿生蜘蛛腿100完成爬行。

根据本发明的实施例，该仿生机器人200所使用的仿生蜘蛛腿100减少了驱动装置及零件的数量，使得其不仅成本低而且结构也变得简单，便于在教育教学和学习实践过程中进行安装和拆解，并有效解决了教育教学及学生实践等相似场景中没有适合的六足行走机械模型 200用的问题，有效推动了在机械人领域的教育教学和学习实践的发展。

在本实施例中，机架210包括第一衔接架体210a和第二衔接架体210b。其中，第一衔接架体210a的一个端部和第二衔接架体210b的一个端部同时连接同一对仿生蜘蛛腿100的前后驱动组件40，第一衔接架体210a的另一个端部和第二衔接架体210b的另一个端部分别连接剩下两对仿生蜘蛛腿100的前后驱动组件40，其中第一衔接架体210a与仿生蜘蛛腿100 的前后驱动组件40之间的连接及第二衔接架体210b与仿生蜘蛛腿100的前后驱动组件40之间的连接皆为可拆卸连接。其中，所谓的可拆卸连接可选为卡接或螺栓连接等。第一衔接架体210a和第二衔接架体210b可以将三对仿生蜘蛛腿100内的六个前后驱动组件40连接成一个整体，保证仿生机器人200的结构简单、又紧凑。

在本实施例中，上下驱动组件30虽可选为液压系统，但考虑液压系统在小型化式的成本过高且易污染环境，所以建议优选为不易污染且成本低的如下结构，即该上下驱动组件30包括连杆31及设在基体50上的第一舵机32。作为驱动机构30的优选实施方案，连杆31的一端固定在第一舵机32的输出轴上，而其另一端与小腿部件20的中部铰接，以使得第一舵机 32能够连杆31带动小腿部件20相对于大腿部件10转动。

在本实施例中，在大腿部件10与基体50之间设有第一转轴，在大腿部件10和小腿部件 20之间设有第二转轴，在连杆31与小腿部件20之间设有第三转轴。其中，第一转轴、第二转轴、第三转轴和第一舵机32的输出轴四者平行，以使大腿部件10和小腿部件20只能在同一个平面内运动，以便第一舵机32能借助连杆31可靠、顺畅地驱动大腿部件10和小腿部件 20模仿抬腿动作和落腿动作。优选地，连杆31与大腿部件10平行，第一转轴与第二转轴之间的间距大于第三转轴与第二转轴之间的间距，但小于第三转轴到小腿部件20的间距，这保证第一舵机320能借助连杆31更可靠、更顺畅地驱动大腿部件10和小腿部件20模仿抬腿动作和落腿动作。

在本实施例中，仿生蜘蛛腿100还包括用于将第一舵机32连接在基体50上的第一转接件60。第一转接件60可选为L型或U形。在第一转接件60上可设有闲置的安装孔，人们可以根据需要与六足行走机械模型200的其他部件进行不同角度和不同位置的安装和拆卸。

在本实施例中，前后驱动组件40的动力来源虽可选为液压系统，但考虑液压系统在小型化的成本过高且易污染环境，所以建议优选为不易污染且成本低的如下结构，即该前后驱动组件40的动力来源优选为不易污染且成本低的第二舵机。

在本实施例中，基体50包括U形构件，第二舵机设于U形构件内并通过其输出轴连接 U形构件，U形构件对第二舵机具有保护作用，并方便将仿生蜘蛛腿100连接在仿生机器人 200的其他部件上。

在本实施例中，前后驱动组件40还包括用于将第二舵机连接在基体50上的第二转接件 41。第二转接件41可选为L型或U形。在第二转接件41上可设有闲置的安装孔，人们可以根据需要选择不同的位置和方向安装六足行走机械模型200的其他部件。

综上所述，本实用新型实施例的六足行走机械模型200的结构简单，安装和拆解容易，成本低，解决了教育教学及学生实践等相似场景中没有适合的六足行走机械模型可用的问题。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种仿生机器人，其特征在于，包括机架和设在所述机架上且沿着前后方向间隔开的三对仿生蜘蛛腿，每对所述仿生蜘蛛腿都对称地设在所述机架的左右两侧，其中每个所述仿生蜘蛛腿包括：

基体；

大腿部件，其底端铰接在所述基体上；

小腿部件，其顶端铰接在所述大腿部件的顶端上，而其底端用于接触地面；

上下驱动组件，设在所述基体上并与所述小腿部件相连，能够驱动所述小腿部件相对于大腿部件转动并迫使大腿部件相对于所述基体转动，从而使所述大腿部件和小腿部件能共同模仿抬腿动作和落腿动作；

前后驱动组件，与所述基体相连，能够驱动所述基体带着所述大腿部件、小腿部件和上下驱动组件共同向前转动或向后转动。

2.根据权利要求1所述的仿生机器人，其特征在于，所述机架包括第一衔接架体和第二衔接架体，所述第一衔接架体的一个端部和第二衔接架体的一个端部同时连接同一对所述仿生蜘蛛腿的前后驱动组件，所述第一衔接架体的另一个端部和第二衔接架体的另一个端部分别连接剩下两对所述仿生蜘蛛腿的前后驱动组件，其中所述第一衔接架体与仿生蜘蛛腿的前后驱动组件之间的连接及所述第二衔接架体与仿生蜘蛛腿的前后驱动组件之间的连接皆为可拆卸连接。

3.根据权利要求1或2所述的仿生机器人，其特征在于，所述上下驱动组件包括连杆及设在所述基体上的第一舵机，其中所述连杆的一端固定在所述第一舵机的输出轴上，而其另一端与所述小腿部件的中部铰接。

4.根据权利要求3所述的仿生机器人，其特征在于，在所述大腿部件与基体之间设有第一转轴，在所述大腿部件和小腿部件之间设有第二转轴，在所述连杆与小腿部件之间设有第三转轴，所述第一转轴、第二转轴、第三转轴和所述第一舵机的输出轴四者平行。

5.根据权利要求4所述的仿生机器人，其特征在于，所述连杆与大腿部件平行，所述第一转轴与第二转轴之间的间距大于所述第三转轴与第二转轴之间的间距，但小于第三转轴到所述小腿部件的距离。

6.根据权利要求3所述的仿生机器人，其特征在于，还包括用于将所述第一舵机连接在所述基体上的第一转接件，在所述第一转接件上设有闲置的安装孔。

7.根据权利要求1或2所述的仿生机器人，其特征在于，所述小腿部件呈现为梯子形，所述大腿部件由两个平行条体构成，每个所述条体的两端分别与所述基体和小腿部件相铰接。

8.根据权利要求1或2所述的仿生机器人，其特征在于，所述前后驱动组件包括第二舵机。

9.根据权利要求8所述的仿生机器人，其特征在于，所述基体包括U形构件，所述第二舵机设于所述U形构件内并通过其输出轴连接所述U形构件。

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