CN212979770U - 一种新型可抓取四足机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型可抓取四足机器人，结构上包括：上机盖、下机盖、折叠式机械腿、助浮气囊、水下推进器、控制器、摄像头和多功能机械臂；所述的下机盖底部安装有助浮气囊；助浮气囊下端设置两个水下推进器；所述的上机盖上设置摄像头与多功能机械臂；所述的机械腿共有四条，每条机械腿上都装有麦克纳姆轮；运动时，四条机械腿呈现跪倒状即可保证4个麦克纳姆轮同时与地面接触实现移动；当遇到复杂的地形时，可以使用四条机械腿行走用来代替人腿；在进行水上作业时，机械腿可折叠进腹部，依靠助浮气囊漂浮在水面上，凭借气囊底部的水下推进器实现前进，真正实现随地形环境变化而变化的四足机器人。

Description

一种新型可抓取四足机器人

技术领域

本发明涉及四足机器人，尤其是涉及一种新型可抓取四足机器人。

背景技术

四足机器人又叫蜘蛛机器人，是多足机器人的一种，是根据仿生原理使用腿行走的机器人，具有稳定性好、承载能力高、地形适应性强等优势，是复杂作业环境下的最佳选择，具有广阔的应用前景；目前四足机器人不但在科研方面有用武之地，在日常生活中也越来越贴近人们的生活，尤其在近年来，机器人在检测、搜救等领域大放异彩，这对机器人的功能多样性有了更高的要求。

目前，四足机器人所能涉及的领域大多局限在陆地，依靠腿部行走靠近目标物实施作业。在实现复杂的动作时，不能方便快捷地设计出所需要的机器人动作，即使是在平坦的路面之上，也不能快捷的到达；并且目前的四足机器人的结构复杂、零配件多、行动缓慢而且容易倾倒、功能较为单一、安装维护都很复杂。对于巡逻机器人来说，要能够应对户外复杂的路面情况和可能出现的水洼湖面进行及时的应对处理，这就需要对传统的四足机器人进行改进优化。

发明内容

本实用新型主要目的在于设计一种新型可抓取四足机器人，能够根据地形改变机械腿长度、切换行走模式，实现平坦路上使用麦克纳姆轮滚动前进、复杂路上使用机械腿交替行走、水面上实现推进器推着走的适合多种情况的四足工作机器人；并且在上机盖上设置了摄像头与多功能机械臂，根据摄像头对物体识别，再利用控制器对机械臂进行操作，完成任务，真正实现了多场所、多情况处理的多功能机器人。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：本实用新型公开了一种新型可抓取四足机器人，一种四足机器人结构包括：上机盖、下机盖、折叠式机械腿、助浮气囊、水下推进器、控制器、摄像头和多功能机械臂；所述的多功能机械臂包括：十字支架、1号舵机、2号舵机连接架、2号舵机、舵机连接件、3号舵机、y型连接件、舵机连接板和4号舵机；所述的折叠式机械腿包括：横向舵机支撑件、90°横向舵机、横向舵机连接板、折叠腿支撑件、电磁铁、弹簧、折叠腿连接件、腿部舵机、足部支撑板、足部连接棒、足尖和麦克纳姆轮。所述的十字支架固定于上机盖的正上方，十字支架内包裹着1号舵机，通过螺栓连接；所述的1号舵机直接与2号舵机连接架通过1号舵机转子相连，所述的2号舵机与2号舵机连接架通过螺栓固定连接；所述的y型连接件的y端一面与2号舵机连接架通过舵机连接件相连，一面与2号舵机的转子相连，y型连接件的另一端通过螺栓与3号舵机相连接； 3号舵机的转子与舵机连接板直接相连，舵机连接板的另一端与4号舵机通过螺栓连接；所述的上机盖和下机盖之间安装有四个90°横向舵机；所述的四个90°横向舵机通过横向舵机支撑架与上下机盖相连接，通过横向舵机连接板与折叠腿支撑件相连接，实现对折叠腿横向转动的控制；所述的折叠腿支撑件内部包含了弹簧、电磁铁和折叠腿连接件，所述的折叠腿连接件依靠两侧的滑轮与折叠腿支撑件两端的滑轨槽进行配合和相互移动；折叠腿连接件与腿部舵机相连，所述的腿部舵机由两个180°舵机拼接组成，一端与折叠腿连接件以弹簧垫片相连，一端与两块足部支撑板上的轴孔相配合连接；两块足部支撑板靠4根足部连接棒确定两支撑板的相对位置；两足部支撑板在与腿部舵机连接点等高的对面位置设置麦克纳姆轮；在两足部支撑板与地面接触位置设置一个足尖，足尖接触地面，减少足部支撑板磨损，增加稳定性；所述的下机盖底端放置助浮气囊，助浮气囊边缘要略粗于中部，但宽度要小于伸缩腿在伸长情况下跪倒时的腿部长度；在气囊的底部中间开通矩形区域，安置两个水下推进器，实现水面上的行进运动；上机盖正中间位置设置摄像头与多功能机械臂，实现对数据的采集和物体的抓取、吸附、清理。

通过控制器对电磁铁、横向舵机、腿部舵机和麦克纳姆轮的控制，电磁铁通电吸引将腿部舵机吸入折叠腿支撑件，断电依靠弹簧的弹性势能和腿部舵机转动造成的反作用力可将腿部舵机拉出折叠腿支撑件，实现机械腿的折叠性；机器人可使用麦克纳姆轮行走或者使用机械腿行走，也可以依靠气囊与水下推进器实现水面上的移动，满足多种地形的需求；上盖顶端设置有摄像头与多功能机械臂，摄像头可以进行环境的辨别、实物的特征识别，多功能机械臂顶端可以进行各种工具的添加，实现检测、监测、抓取、报警等多种功能。

优选的，一种折叠式水陆四足机器人可以使用麦克纳姆轮行动、机械腿行走和水下推进器推动前进。

优选的，所述的下机盖底部设有助浮气囊。

优选的，所述的助浮气囊底端设有两个水下推进器。

优选的，所述的机械腿可以实现腿部长度变化。

优选的，所述的四个折叠式机械腿均装有麦克纳姆轮。

优选的，所述的麦克纳姆轮行动时，机械腿能够实现360°的旋转与移动。

优选的，所述的摄像头应设置在多功能机械臂右前方，且不妨碍摄像头与机械臂的转动。

优选的，所述的多功能机械臂顶端为接头，可以安装多种工具。

采用以上技术方案的有益效果是:机器人的“肩关节”是由十字支架和1号舵机通过舵机连接件连接组成；“肘关节”是由2号舵机连接架和2号舵机通过舵机连接件连接组成；“腕关节”是由3号舵机和y型连接件通过舵机连接件连接组成；“手掌”是由舵机连接板和4号舵机组成。该机器人的“胯关节”是由横向舵机、横向舵机支撑件、横向舵机连接板对应连接组成；“大腿”是由折叠腿支撑件、弹簧、电磁铁、折叠腿连接件相互连接组成；“膝关节”是由腿部舵机和折叠腿连接件配合组成；“小腿”是由两个腿部舵机相连接组成；“踝关节”是由腿部舵机和足部支撑板对应连接而成；“鱼尾”是由助浮气囊与水下推进器组合而成。并且机械腿通过折叠腿支撑件可以改变腿部长度，四条机械腿上的足部支撑板上都设有麦克纳姆轮，使地面运动轨迹更加准确、迅速。在水面时，四条机械腿伸缩进折叠腿支撑板内，可以实现各腿的重心在中心汇集，增加在水面移动时的稳定性、安全性，可进行多种动作，可实现多种行动模式。

通过控制器对“肩关节”、“肘关节”、“腕关节”、“手掌”、“胯关节”、“大腿”、“膝关节”、“小腿”、“踝关节”、“鱼尾”和麦克纳姆轮进行控制；该机器人的多功能体现在麦克纳姆轮、摄像头和机械臂的组合运用上，依靠摄像头对特征与环境的识别，控制机械臂进行各种操作，根据不同的目的和场合选择不同的机械臂抓手完成不同物件的装夹、搬运、吸附与清扫。在平坦地面时，使用麦克纳姆轮既可以快速运动又可以原地360°旋转进行移动，依靠附在麦克纳姆轮的电动机驱动，实现控制；在复杂地面时，采取机械腿行走，可以进行一定高度的跨越与攀登；在水面时，采取助浮气囊漂浮，水下推进器推进移动，方便快捷、操作简单、灵敏度高，满足多种地形的需求。

附图说明

图1是实施例中所述一种新型可抓取四足机器人的立体图1。

图2是实施例中所述一种新型可抓取四足机器人的多功能机械臂分解图。

图3是实施例中所述一种新型可抓取四足机器人的折叠式机械腿分解图。

图4是实施例中所述一种新型可抓取四足机器人的立体图2。

图5是实施例中所述一种新型可抓取四足机器人的机械腿收紧后的立体图。

其中，1-摄像头，2-多功能机械臂，3-上机盖，4-折叠式机械腿，5-下机盖，6-助浮气囊，7-水下推进器，8-控制器，21-十字支架，22-1号舵机，23-2号舵机连接架，24-2号舵机，25-舵机连接件，26-3号舵机，27-y型连接件，28-舵机连接板，29-4号舵机，41-横向舵机支撑件，42-90°横向舵机，43-横向舵机连接板，44-折叠腿支撑件，45-电磁铁，46- 弹簧，47-折叠腿连接件，48-腿部舵机，49-麦克纳姆轮，410-足部支撑板，411-足尖，412- 足部连接棒。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施方式。

如图1所示，本实用新型提供了一种新型可抓取四足机器人的具体实施方案，本实用新型公开了一种新型可抓取四足机器人，一种新型可抓取四足机器人结构包括：上机盖3、下机盖5、折叠式机械腿4、助浮气囊6、水下推进器7、控制器8、摄像头1和多功能机械臂2；所述的多功能机械臂2包括：十字支架21、1号舵机22、2号舵机连接架23、2 号舵机24、舵机连接件25、3号舵机26、y型连接件27、舵机连接板28和4号舵机29；所述的折叠式机械腿4包括：横向舵机支撑件41、90°横向舵机42、横向舵机连接板43、折叠腿支撑件44、电磁铁45、弹簧46、折叠腿连接件47、腿部舵机48、足部支撑板410、足部连接棒412、足尖411和麦克纳姆轮49。所述的十字支架21固定于上机盖3的正上方，十字支架21内包裹着1号舵机22，通过螺栓连接；所述的1号舵机22直接与2号舵机连接架23通过1号舵机22转子相连，所述的2号舵机24与2号舵机连接架23通过螺栓固定连接；所述的y型连接件27的y端一面与2号舵机连接架23通过舵机连接件25相连，一面与2号舵机24的转子相连，y型连接件27的另一端通过螺栓与3号舵机26相连接；3号舵机26的转子与舵机连接板28直接相连，舵机连接板28的另一端与4号舵机29 通过螺栓连接；所述的上机盖3和下机盖5之间安装有四个90°横向舵机42；所述的四个 90°横向舵机42通过横向舵机支撑架41与上下机盖相连接，通过横向舵机连接板43与折叠腿支撑件44相连接，实现对折叠腿横向转动的控制；所述的折叠腿支撑件44内部包含了电磁铁45、弹簧46和折叠腿连接件47，所述的折叠腿连接件47依靠两侧的滑轮与折叠腿支撑件44两端的滑轨槽进行连接和相互移动；折叠腿连接件47与腿部舵机48相连，所述的腿部舵机48由两个180°舵机拼接组成，一端与折叠腿连接件47以弹簧垫片相连，一端与两块足部支撑板410上的轴孔相配合连接；两块足部支撑板410靠4根足部连接棒412确定两支撑板的相对位置；两足部支撑板410在与腿部舵机48连接点等高的对面位置设置麦克纳姆轮49；在两足部支撑板410与地面接触位置设置一个足尖411，足尖接触地面，减少足部支撑板磨损，增加稳定性；所述的下机盖5底端放置助浮气囊6，助浮气囊6边缘要略粗于中部，但宽度要小于伸缩腿在伸长情况下跪倒时的腿部长度；在气囊的底部中间开通矩形区域，安置两个水下推进器7，实现水面上的行进运动；上机盖3正中间位置设置摄像头 1与多功能机械臂2，实现对数据的采集和物体的抓取、吸附、清理。

机器人的“肩关节”是由十字支架21和1号舵机22通过舵机连接件25连接组成；“肘关节”是由2号舵机连接架23和2号舵机24通过舵机连接件25连接组成；“腕关节”是由3号舵机26和y型连接件27通过舵机连接件25连接组成；“手掌”是由舵机连接板 28和4号舵机29组成。该机器人的“胯关节”是由横向舵机42、横向舵机支撑件41、横向舵机连接板43对应连接组成；“大腿”是由折叠腿支撑板44、电磁铁45、弹簧46、折叠腿连接件47相互连接组成；“膝关节”是由腿部舵机48和折叠腿连接件47配合组成；“小腿”是由两个腿部舵机48相连接组成；“踝关节”是由腿部舵机48和足部支撑板410对应连接而成；“鱼尾”是由助浮气囊6与水下推进器7组合而成。并且机械腿通过折叠腿支撑件44可以改变腿部长度，四条机械腿上的足部支撑板410上都设有麦克纳姆轮49，使地面运动轨迹更加准确、迅速。在水面时，四条机械腿伸缩进折叠腿支撑件44内，可以实现各腿的重心在中心汇集，增加在水面移动时的稳定性、安全性，可进行多种动作，可实现多种行动模式。

通过控制器8对“肩关节”、“肘关节”、“腕关节”、“手掌”、“胯关节”、“大腿”、“膝关节”、“小腿”、“踝关节”、“鱼尾”和麦克纳姆轮进行控制；该机器人的多功能体现在麦克纳姆轮49、摄像头1和机械臂2的组合运用上，依靠摄像头1对特征与环境的识别，控制机械臂2进行各种操作，根据不同的目的和场合选择不同的机械臂2抓手完成不同物件的装夹、搬运、吸附与清扫。在平坦地面时，使用麦克纳姆轮49既可以快速运动又可以原地360°旋转进行移动，依靠附在麦克纳姆轮49的电动机驱动，实现控制；在复杂地面时，采取机械腿4行走，可以进行一定高度的跨越与攀登；在水面时，采取助浮气囊6漂浮，水下推进器7推进移动，方便快捷、操作简单、灵敏度高，满足多种地形的需求。

Claims (4)

1.一种新型可抓取四足机器人，包括：上机盖、下机盖、折叠式机械腿、助浮气囊、水下推进器、控制器、摄像头和多功能机械臂；其特征在于，所述的多功能机械臂包括：十字支架、1号舵机、2号舵机连接架、2号舵机、舵机连接件、3号舵机、y型连接件、舵机连接板和4号舵机；所述的折叠式机械腿包括：横向舵机支撑件、90°横向舵机、横向舵机连接板、折叠腿支撑件、电磁铁、弹簧、折叠腿连接件、腿部舵机、足部支撑板、足部连接棒、足尖和麦克纳姆轮，所述的十字支架固定于上机盖的正上方，十字支架内包裹着1号舵机，通过螺栓连接；所述的1号舵机直接与2号舵机连接架通过1号舵机转子相连，所述的2号舵机与2号舵机连接架通过螺栓固定连接；所述的y型连接件的y端一面与2号舵机连接架通过舵机连接件相连，一面与2号舵机的转子相连，y型连接件的另一端通过螺栓与3号舵机相连接；3号舵机的转子与舵机连接板直接相连，舵机连接板的另一端与4号舵机通过螺栓连接；所述的上机盖和下机盖之间安装有四个90°横向舵机；所述的四个90°横向舵机通过横向舵机支撑架与上下机盖相连接，通过横向舵机连接板与折叠腿支撑件相连接，实现对折叠腿横向转动的控制；所述的折叠腿支撑件内部包含了弹簧、电磁铁和折叠腿连接件，所述的折叠腿连接件依靠两侧的滑轮与折叠腿支撑件两端的滑轨槽进行配合和相互移动；折叠腿连接件与腿部舵机相连，所述的腿部舵机由两个180°舵机拼接组成，一端与折叠腿连接件以弹簧垫片相连，一端与两块足部支撑板上的轴孔相配合连接；两块足部支撑板靠4根足部连接棒确定两支撑板的相对位置，两足部支撑板在与腿部舵机连接点等高的对面位置设置麦克纳姆轮，且每条折叠式机械腿上都装有麦克纳姆轮；所述的下机盖底端设置有助浮气囊，在助浮气囊的下部正中间处设置了两个水下推进器。

2.根据权利要求1所述的一种新型可抓取四足机器人，其特征在于，所述的折叠式机械腿正常工作时腿部不收缩，而需要进行水面作业时，电磁铁通电将折叠腿连接件与折叠腿支撑件相互连接，此时弹簧处于压缩状态；当从水面返回陆地时，电磁铁断电，处于压缩状态的弹簧随即弹开，推出机械腿，依靠腿部舵机与下机盖的空间约束实现腿部在陆地的稳定支撑。

3.根据权利要求1所述的一种新型可抓取四足机器人，其特征在于，在平坦陆地上进行作业时，使用麦克纳姆轮滚动前进；在复杂陆地进行作业时，使用四条机械腿行进；在水面上进行作业时，可以借助助浮气囊与水下推进器进行水面滑行。

4.根据权利要求1所述的一种新型可抓取四足机器人，其特征在于，在上箱体正中间设置多功能机械臂和摄像头；摄像头识别物体类别，机械手臂根据人为控制进行各种操作；多功能机械臂顶端可以添加各类工具以满足不同的工作目的。

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