CN108382487A - 一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人 - Google Patents

Abstract

一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人，包括飞行器、基座和爬行机构，基座包括上基体平台和下基体平台，爬行机构包括髋骨构件、大腿构件、小腿构件和连接架、舵机Ⅰ、舵机Ⅱ和舵机Ⅲ，舵机Ⅰ输出轴的两端分别与基座相连，舵机Ⅰ输出轴的转动，实现爬行机构与基座水平方向上的相互转动；髋骨构件与大腿构件通过舵机Ⅱ连接，舵机Ⅱ输出轴的转动，实现髋骨构件和大腿构件竖直方向上的相互转动；大腿构件与连接架通过舵机Ⅲ连接，舵机Ⅲ输出轴的转动，实现大腿构件与连接架竖直方向上的相互转动。本发明提高了机器人适应各种复杂的地形的能力，并有飞行能力，扩大了搜索的范围，提升了操纵终端平台的多样性与便携性，具有较强的越障能力。

Description

一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人。

背景技术

随着社会的发展，各种各样的机器人不断的涌现，并且在人们的生产生活中发挥着日益重要的作用。探测方面的机器人需要具有多种检测元件，并且要有较高的运动灵活性，更重要的是要能够适应各种复杂的地形。在大自然中，人类不断地寻找灵感，从鸟类到飞机，从鱼类到潜艇，以及最近的各种仿生机器人，研究人员主要通过对生物的结构仿生、功能仿生、控制仿生、运动仿生等。

国内的仿生机器人研究起步较晚，与国外相比，有较大的差距。随着技术的革新，设计出的仿生机器人会越来越小，越来越灵巧，功能也会日益齐全，因此，探测型仿生飞行机器人，将会代替人做许多工作，特别是在地震，矿灾等自然灾难面前，它将会代替人类做许多危险的任务。在娱乐生活中也将给人们带来更多的乐趣。

当下的一些探测仿生机器人大多采用轮胎型或者履带型，传统的有线通讯控制方式和近距离无线通讯操控距方式操纵与通讯的距离较近，实时数据的分享不便捷，操纵终端较为单一，适合使用的人员少，操纵困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人，不仅具有飞行功能，还具有爬行越障能力。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人，该机器人包括运动***和飞行器，所述的运动***包括基座以及对称连接在基座相对两侧的多个爬行机构，所述的飞行器安装在基座上，基座包括上基体平台和下基体平台；每个爬行机构均包括髋骨构件、大腿构件、小腿构件和连接架，髋骨构件与大腿构件相互铰接，大腿构件与连接架相互铰接，连接架与小腿构件固定连接，髋骨构件上安装有舵机Ⅰ和舵机Ⅱ，大腿构件上安装有舵机Ⅲ，舵机Ⅰ的输出轴的两端分别与上基体平台和下基体平台相连，通过舵机Ⅰ的输出轴的转动，实现爬行机构与基座之间的水平方向上的相互转动；髋骨构件与大腿构件之间通过舵机Ⅱ进行连接，通过舵机Ⅱ的输出轴的转动，实现髋骨构件和大腿构件之间的竖直方向上的相互转动；大腿构件与连接架之间通过舵机Ⅲ进行连接，通过舵机Ⅲ的输出轴的转动，实现大腿构件与连接架之间的竖直方向上的相互转动。

其中，小腿构件的上端与连接架固定连接，小腿构件的下端以尖端形式接触地面，小腿构件从其上端向下端延伸的部位朝向基座方向弯曲，且小腿构件从其上端向下端延伸的横截面积逐渐减小。

本发明中，飞行器包括上下连接柱、底盘、旋转驱动盘、飞行翼伸缩导杆、飞行翼螺旋桨、电机驱动杆和主驱动电机，上下连接柱连接在上基体平台上，底盘连接在上下连接柱上；主驱动电机用于驱动旋转驱动盘进行转动，旋转驱动盘上设有弧形滑动槽，底盘上设有T型滑动槽，飞行翼伸缩导杆的首端设有能够同时在弧形滑动槽与T型滑动槽中滑动而不脱出的凸缘，飞行翼螺旋桨安装在飞行翼伸缩导杆的末端；主驱动电机驱动驱动盘转动时，弧型滑动槽使得旋翼轴首端的凸缘受沿旋翼轴方向的切向力，为旋翼轴同时在弧型滑动槽与T型滑动槽中滑动提供动力。

进一步地，主驱动机通过螺栓与沉孔与底盘连接。

进一步地，弧形滑动槽为多个，各弧形滑动槽相对于旋转驱动盘的中心呈圆周辐射分布，相邻弧形滑动槽上靠近旋转驱动盘中心一端的间距小于其远离旋转驱动盘中心一端的间距。

进一步地，飞行翼伸缩导杆、弧形滑动槽和T型滑动槽的个数相同，飞行翼螺旋桨包括副驱动电机以及由副驱动电机带动其转动的桨叶。

进一步地，各弧形滑动槽相互独立，各T型滑动槽相互独立。

进一步地，飞行器通过螺栓、螺母、沉孔、上下连接柱与上基体平台连接。

本发明的机器人还包括检测***，所述的检测***包括可燃气体检测模块、温湿度检测模块、人体红外线探测模块、摄像模块和超声波检测模块，上基体平台和下基体平台之间具有间隙，可燃气体检测模块和人体红外线探测模块安装在上基体平台上，温湿度检测模块和超声波检测模块安装在下基体平台上。

进一步地，位于飞行器下的上基体平台的上表面上设有安装座，安装座包括两个安装架以及连接两个安装架的套筒，摄像模块通过安装有微电机的支撑杆连接在套筒上。

本发明的机器人还包括控制***，所述的控制***包括电源模块、主控制模块、无线传输模块、操纵器，主控制模块和无线传输模块安装在上基体平台上，无线传输模块与操纵器无线连接，主控制模块执行操纵器的命令实现运动***和飞行器的运动，且主控制模块连接检测***，将可燃气体检测模块、温湿度检测模块、人体红外线探测模块、摄像模块和超声波检测模块的数据通过无线传输模块直接传输到操纵器。

本发明中，髋骨构件和大腿构件由3D打印技术制作，上基体平台和下基体平台的材质采用硬质铝合金。

有益效果：本发明的爬行机构通过髋骨构件、大腿构件、小腿构件一级三个舵机的配合，实现了机器人采用三脚步态运动，保持始终有间隔的三个爬行机构着地，另外三个爬行机构抬起，使得无论位于何种地形，都有三个爬行机构着地，都能保持平衡，并且提升了机构运行的稳定性。利用三脚步态行走通过，两组六个爬行机构的交替的运动使得机构能够完成前进，后退，转向等功能。

本发明提高了机器人适应各种复杂的地形的能力，并有飞行能力，扩大了搜索的范围，提升了操纵终端平台的多样性与便携性，具有较强的越障能力。通过摄像头、可燃气体传感器、温湿度传感器等探测环境，并实时传回探测数据。

本发明可折叠，体积小，能通过狭小的甬道，深入黑暗陌生有毒的危险环境进行检测。操纵平台简单多样，操纵范围广，视野更加开阔，实时数据分享能力更强，更易于操作，适用人群更加广泛，使用性更强。

其中，飞行器在保证飞行的要求下，通过主驱动电机的转动将旋转驱动盘的旋转运动转化为飞行翼伸缩导杆的一端在旋转驱动盘中受力，进而变成在T型滑动槽内的直线运动，从而控制飞行翼伸缩导杆相对于旋转驱动盘的伸展与收缩运动。弧型滑动槽相对于旋转驱动盘的中心呈圆周辐射分布，使多个飞行翼伸缩导杆的末端的螺旋桨始终保持在同一圆周上，使飞行器运转姿态稳定、平稳可靠。相邻弧型滑动槽上靠近旋转驱动盘中心一端的间距小于其远离驱动盘中心一端的间距，使得旋翼轴在伸展和收缩过程中更加平稳，同时，在收缩状态下保持最小体积。

飞行器在进行飞行过程中，飞行翼伸缩导杆也可以径向伸展和收缩来改变飞行器的体积和升降力的大小，从而适应在空间大小不同复杂多变的环境飞行，躲避障碍的能力得到很大提升。提高了飞行器适应各种复杂的环境的能力，扩大了飞行器的飞行范围，提升了飞行器的多样性与便携性，能够应用于各种救灾任务，检测勘探与娱乐场所中。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为图1中运动***整体示意图；

图3为本发明中上基体平台的示意图；

图4为本发明中上基体平台上表面上的设有安装座示意图；

图5为图4中套筒与摄像模块的连接示意图；

图6为本发明中爬行机构的示意图；

图7为本发明中下基体平台的示意图；

图8为本发明中操纵器的示意图；

图9为本发明中飞行器与上基体平台连接的示意图；

图10为图9中底盘的示意图；

图11为图9中旋转驱动盘的仰视图；

图12为图9中旋转驱动盘的斜仰视图；

图13为图9中飞行翼伸缩导杆的示意图；

图14为飞行器中飞行翼伸缩导杆的俯视图；

图15为本说明中飞行器的示意图；

图16为本说明中飞行器与上基体平台组装的示意图；

图17为主驱动电机与旋转驱动盘和底盘连接的剖视图；

图18为底盘和飞行翼伸缩导杆装配示意图；

图19为底盘与副驱动电机和上下连接柱的连接图；

图20为图9中主驱动电机的正视图；

图21为图9中主驱动电机的左视图；

图22为本发明机器人控制流程图。

附图标记：1、运动***，101、上基体平台，102、下基体平台，2、爬行机构，201、髋骨构件，202、大腿构件，203、小腿构件，204、安装架，205、套筒，206、连接架，207、舵机Ⅰ，208、舵机Ⅱ，209、舵机Ⅲ，210、支撑杆，3、检测***，301、可燃气体检测模块，302、温湿度检测模块，303、人体红外线探测模块，304、摄像模块，305、超声波检测模块，4、飞行器，401、上下连接柱，402、底盘，403、旋转驱动盘，404、飞行翼伸缩导杆，405、飞行翼螺旋桨，406、副驱动电机，407、桨叶，408、电机驱动杆，409、主驱动电机，410、凸缘，411、弧形滑动槽，412、T型滑动槽，5、控制***，501、电源模块，502、主控制模块，503、无线传输模块，504、操纵器，6、缺口，7、安装孔，8、固定联轴，9、圆头螺帽，10、连接板，11、定位轴，12、定位孔，13、沉孔Ⅰ，14、沉孔Ⅱ。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人，如图1和图2所示，该机器人包括运动***1、检测***3、飞行器4和控制***5，运动***1包括基座以及对称连接在基座相对两侧的多个爬行机构2，飞行器4安装在基座上，其中的基座包括上基体平台101和下基体平台102。

如图2和图6所示，每个爬行机构2均包括髋骨构件201、大腿构件202、小腿构件203和连接架206，髋骨构件201与大腿构件202相互铰接，大腿构件202与连接架206相互铰接，连接架206与小腿构件203固定连接。小腿构件203的上端与连接架206固定连接，小腿构件203的下端以尖端形式接触地面，小腿构件203从其上端向下端延伸的部位朝向基座方向弯曲，且小腿构件203从其上端向下端延伸的横截面积逐渐减小。

本发明的小腿构件203参照螃蟹指尖形状设计成半月牙型，并且由上往下横截面积逐渐减小，半月牙型的小腿构件203克服了普通探测仿生机器人竖直型小腿在运动中抓取地面的力度不够所导致运动方面的障碍，也使整个的小腿构件的抗弯能力得到提升；而且，本小腿构件203端部是向内倾斜一定角度的设计，以尖端形式接触地面，不仅在运动中可以准确地抓取地面，获得足够的动力，而且再次向前迈进时减小阻力；小腿构件203上设有缺口6，缺口中空的设计，在满足运动强度要求的情况下具有减轻质量的优点，从而使其运动更加灵活准确。

每个爬行机构2还包括舵机Ⅰ207、舵机Ⅱ208和舵机Ⅲ209，舵机Ⅰ207连接在上基体平台101和下基体平台102之间。其中，髋骨构件201上安装有舵机Ⅰ207和舵机Ⅱ208，大腿构件202上安装有舵机Ⅲ209，通过舵机Ⅰ207上配带的舵盘定位螺孔与上基体平台101和下基体平台102的安装孔7，通过螺钉将舵机Ⅰ207的输出轴的两端分别与上基体平台101和下基体平台102相连，舵机Ⅰ207本身固定于髋骨构件201，通过舵机Ⅰ207的输出轴转动从而带爬行机构2相对于上基体平台101和下基体平台102水平相互转动。应用相同的方式将髋骨构件201与大腿构件202通过舵机Ⅱ208进行连接，舵机Ⅱ208的机身固定于髋骨构件201，这样使舵机Ⅱ208的重心更低，且更加有利于提高机构行进的稳定性，也实现了髋骨构件201与大腿构件202之间的竖直方向上的相互转动；应用相同的方式将大腿构件202和连接架206由舵机Ⅲ209连接，并将舵机Ⅲ209的基体通过螺钉固定于大腿构件202。六个爬行机构2的肢体分别对称分布于基座两侧，自由度高，能够以多种方式行走。

详细的：舵机Ⅰ207的输出轴的两端分别与上基体平台101和下基体平台102相连，通过舵机Ⅰ207的输出轴的转动，实现爬行机构2与基座之间在图2所示方位的水平方向上的相互转动；髋骨构件201与大腿构件202之间通过舵机Ⅱ208进行连接，通过舵机Ⅱ208的输出轴的转动，实现髋骨构件201和大腿构件202之间在图2所示方位的竖直方向上的相互转动；大腿构件202与连接架206之间通过舵机Ⅲ209进行连接，通过舵机Ⅲ209的输出轴的转动，实现大腿构件202与连接架206之间在图2所示方位的竖直方向上的相互转动。

舵机的结构及工作原理属于现有已知成熟的技术，舵机引出三条导线，分别为电源线、底线和信号控制线，电源线接电源模块，电源线和底线给舵机内部的直流电机和控制电路供电，信号控制线与主控制模块连接。

如图1、图9、图15和图16所示，飞行器4包括上下连接柱401、底盘402、旋转驱动盘403、飞行翼伸缩导杆404、飞行翼螺旋桨405、电机驱动杆408和主驱动电机409，其中，上下连接柱401连接在上基体平台101上，底盘402连接在上下连接柱401上。主驱动电机409用于驱动旋转驱动盘403进行转动，如图11所示，旋转驱动盘403上设有弧形滑动槽411，如图19所示，底盘402上设有T型滑动槽412，如图13和图14所示，飞行翼伸缩导杆404的首端设有能够同时在弧形滑动槽411与T型线滑动槽412中滑动而不脱出的凸缘410，飞行翼螺旋桨405安装在飞行翼伸缩导杆404的末端，飞行翼螺旋桨405包括副驱动电机406以及由副驱动电机406带动其转动的桨叶407。

如图10所示，主驱动电机409安装在底盘402的中心，且主驱动电机409的定位轴11经过底盘402的定位孔12与旋转驱动盘403中心固定连接的固定联轴8传动连接。

飞行器为可伸缩六翼飞行装置，该装置保证飞行的要求下，通过主驱动电机409的转动，将旋转驱动盘403的旋转转化为飞行翼伸缩导杆404的一端在旋转驱动盘403中受力，进而变成在T型滑动槽412内的径向直线运动，从而控制机翼的伸展与收缩，使体积达到最小，六个飞行翼螺旋桨405始终保持在同一圆周上，平稳可靠，径向伸缩而改变上升力的大小以及自身的体积，可以在复杂的地形环境爬行艰难而飞行，在空中有较多障碍物时不满足飞行条件的情况下还可以爬行，躲避障碍的能力以及可抵达的范围大大增加。可伸缩的飞行翼伸缩导杆404并不会增加整体的重量，且镂空设置的底盘402和旋转驱动盘403，减轻了整体飞行器的重量。

主驱动电机409通过螺栓与底盘上的沉孔安装在底盘402的中心，且主驱动电机409的驱动轴经过底盘402的中心孔与旋转驱动盘403中心固定连接的电机驱动杆408传动连接。其中，如图11和图12所示，弧形滑动槽411为多个，且各弧型滑动槽411为弧型槽，弧形滑动槽411呈弯曲方向一致的弧形结构，各弧形滑动槽411相对于旋转驱动盘403的中心呈圆周辐射分布，相邻弧形滑动槽411上靠近旋转驱动盘403中心一端的间距小于其远离旋转驱动盘403中心一端的间距，使得飞行翼伸缩导杆404在伸展和收缩过程中更加平稳，同时在收缩状态下保持最小体积；主驱动电机409驱动旋转驱动盘403转动时，弧型滑动槽411使得飞行翼伸缩导杆404首端的凸缘410主要受沿飞行翼伸缩导杆404方向的切向力，为飞行翼伸缩导杆404同时在弧型滑动槽411与T型滑动槽412中滑动提供动力。T型滑动槽412为多个，且T型滑动槽412呈直线结构，各T型滑动槽412相对于底盘402的中心对称分布。

本实施例中，底盘402和旋转驱动盘403均呈圆形结构，各T型滑动槽412沿底盘402的径向分布，各T型滑动槽412沿底盘402的中心对称设置，各弧形滑动槽411相对于旋转驱动盘403的圆心辐散分布。在底盘402上方设有用于连接主驱动电机409的四个沉孔Ⅰ13，底盘402上还设有实现与主驱动电机409同轴配合的定位孔12，定位孔12的直径与主驱动电机109的定位轴11直径相同，且底盘402上还设有连接外界载体的四个沉孔Ⅱ14。

其中，T型滑动槽412为T型槽，T型滑动槽412的上部分是窄的竖直槽，作为飞行翼伸缩导杆404首端凸缘410的滑动轨道，起到导向作用；T型滑动槽412的下部分是宽的横向槽，其横向槽上、下壁面接受并传递来自飞行翼伸缩导杆404升降力，其横向槽左、右壁面接受并传递来自飞行翼伸缩导杆404转向力，与飞行翼伸缩导杆404精密无隙配合，最有效地传递转矩，同时也作为飞行翼伸缩导杆404的滑动轨道。

飞行翼伸缩导杆404、弧形滑动槽411和型滑动槽412的个数相同，各弧形滑动槽411相互独立，各T型滑动槽412相互独立。优选的，弧形滑动槽411的两端未贯通旋转驱动盘403的中心和边缘；T型滑动槽412的一端未贯通底盘402的中心，T型滑动槽412的另一端贯通底盘402的边缘；弧形滑动槽411贯通旋转驱动盘403的上表面和下表面；T型滑动槽412的槽顶贯通底盘402的上表面，T型滑动槽412的槽底未贯通底盘402的下表面。

优选地，每个飞行翼螺旋桨405的桨叶407设置有三个，需要说明的是，每个飞行翼螺旋桨405的桨叶的数量本发明并不限定，比如也可以为两个。

优选地，旋转驱动盘403的四周对称分布的飞行翼伸缩导杆404为四个或六个。各飞行翼螺旋桨405的分别通过一独立的副驱动电机406安装于各飞行翼伸缩导杆404的末端，桨叶407分别通过独立的副驱动电机406驱动，因此，每个飞行翼螺旋桨405的转速可以独立进行控制。如图13和图18所示，每个副驱动电机406分别通过一连接板10可拆卸安装于飞行翼伸缩导杆404的末端，便于装卸维修。而飞行翼螺旋桨405、副驱动电机406的布置方式和常规方案相同，沿整体飞行器中央圆周排列。

优选地，主驱动电机409安装在底盘402的中心，使得主驱动电机409对整体飞行器产生的振动影响减至最小；而桨叶407、副驱动电机406的布置方式和常规方案相同，沿整体飞行器中央圆周排列。该飞行器可折叠，体积小，能通过狭小的甬道，深入黑暗/陌生/有毒的危险环境进行飞行，易于操作，实用性强。图20和图21为主驱动电机409的位置图。

优选的，主驱动电机409通过其定位轴11和底盘402的定位孔12进行同轴配合，主驱动电机409通过底盘402上的沉孔Ⅰ13和内六角螺栓连接安装在底盘402的中心，主驱动电机409的定位轴11经过底盘402的定位孔12，且与旋转驱动盘403连接进行传动，使得主驱动电机409对整体飞行器产生的振动影响减至最小。

主驱动电机409通过电机的定位轴11和底盘402的定位孔12和底盘402进行同轴配合，并通过底盘402上的沉孔Ⅰ13和内六角螺栓连接安装在底盘402的中心，主驱动电机409的转轴对称两侧均存在轴扁位，与旋转驱动盘403上相配套的固定联轴8结合来传动转矩，转轴的顶端设有螺纹，如图17所示，拧紧圆头螺帽9紧固旋转驱动盘403，主驱动电机409提供动力时，旋转驱动盘403转动，使各飞行翼伸缩导杆404的凸缘410在旋转驱动盘403的弧型滑动槽411中受力滑动，从而使飞行翼伸缩导杆404在底盘402的T型滑动槽412中径向直线伸缩，从而可控制飞行器在飞行进行过程中机翼的伸展与收缩，适应复杂多变的环境飞行，躲避障碍的能力得到很大提升，收纳时使体积达到最小；保持六翼始终在同一圆周，保证六旋翼的稳定性，还可以变换伸缩旋翼轴可以变换上升力的大小以及自身的体积。底盘402上可以搭载多种负载，本发明的可伸缩的飞行翼伸缩导杆404并不会增加整体的重量，且镂空设置的旋转驱动盘4032和底盘402，减轻了整体飞行器的重量。

优选地，飞行器通过与四组螺栓、螺母、沉孔、上下连接柱与上基体平台连接。

其中，如图2、图4和图5所示，位于飞行器4下的上基体平台101的上表面上设有安装座，安装座包括两个安装架204以及连接两个安装架204的套筒205，摄像模块304通过安装有微电机的支撑杆210连接在套筒204上。此摄像模块304不只是对前面的景物进行拍摄，还能对左面、右面、后面进行拍摄，通过装有微电机的支撑杆210的旋转，实现水平面上的360°无死角拍摄；更为突出的是能够通过套筒204的旋转，实现摄像模块304进行俯视与仰视，拍摄的场景更加广阔，这是固定的摄像头所不能做的。安装座既扩大了摄像头的视野范围，也保证了基体平台的稳定性。

该机器人还包括检测***3，检测***3包括包括可燃气体检测模块301、温湿度检测模块302、人体红外线线探测模块303、摄像模块304和超声波检测模块305，上基体平台101和下基体平台102之间具有间隙，如图3和图7所示，可燃气体检测模块301和人体红外线探测模块303安装在上基体平台101的上表面，温湿度检测模块302和超声波检测模块305安装在下基体平台102的上表面，检测***操作简单，操作人员只需控制终端设备即可完成各种作业。

该机器人还包括控制***5，所述的控制***5包括电源模块501、主控制模块502、无线传输模块503、操纵器504，如图3、图7和图8所示，主控制模块502和无线传输模块503安装在上基体平台101的上表面，电源模块501安装在下基体平台102的上表面，无线传输模块503与操纵器504无线连接，主控制模块502执行操纵器504的命令实现运动***和飞行器的运动，且主控制模块502连接检测***，将可燃气体检测模块301、温湿度检测模块302、人体红外线线探测模块303、摄像模块304和超声波检测模块305的数据通过无线传输模块直接传输到操纵器。电源模块为舵机和各种检测模块提供直流电。

通过温湿度检测模块302将环境中的温度、湿度进行数据采集，通过可燃气体检测模块301检测环境中可燃气体的浓度，通过人体红外线探测模块303对环境中的人体红外光谱进行检测，通过超声波检测模块305对环境的地形，距离进行检测，通过摄像模块304对环境中可见光范围内的环境进行图像，视频采集。将采集到的数据先利用主控制模块502进行分析处理，再利用无线传输模块503将各种采集的数据进行发送到操纵终端，通过终端的显示装置将采集的温度、湿度、可燃气体浓度、人体红外光谱、环境地形图、距离、环境影像、图片等数据进行显示，供遥控检测人员进行判断分析同时完成控制。

如图22所示，主控制模块502具有多个舵机控制和传感器检测的IO口，并安装在上基体平台101上并用于连接各个舵机，执行运动控制指令实现机构的运动，和联结各个探测与数据采集模块，将收集探测到的可燃气体的浓度、温湿度、图片、地形超声波检测等数据通过无线传输模块503直接传到操纵器504、手机或者电脑，从而达到中远距离的通讯与控制。也可以将其通过路由器连入互联网，从而实现与手机或者电脑的超远距离通信与控制。通信与控制灵活多样，既解决了利用线路进行通信与控制的局限性，也大大提升了操纵控制的范围，和实时数据远程共享的可能性。

在中远距离通讯时，可通过操纵器、电脑或者手机终端对机器人完成中远距离的多种指令的无线控制，并且能够实时传回机器人采集的信息至控制终端的屏幕上进行显示。在超远距离时可以将传输的数据连入互联网，从而实现超远距离的控制，并能实现数据的共享。本发明提高了机器人适应各种复杂的地形的能力，扩大了操纵距离，提升了操纵终端平台的多样性与便携性，能够应用于各种救灾任务，检测勘探与娱乐场所中。如通过操纵器、手机终端或者电脑发送运动控制指令被无线传输模块503接收，然后数据被主控制模块502接收解析，再通过主控制模块502对I0口的数据进行输出，从而控制相应的舵机运动，实现爬行机构的站立、前进、后退、转向、横行等动作。电源模块为整个机构提供电能。

为了提升机构的稳定性。在结构上，与舵机转轴连接的结构均采用双向对称连接，从而提升腿部各个关节的稳定性。在材料上，对于强度要求不高的髋骨构件201和大腿构件202由3D打印技术制作，把控制小腿构件203的舵机Ⅲ209包含在大腿构件202中，结构紧凑，使腿部的重心偏向于整个机器人的重心，这样机器人就能非常平稳地在极其恶劣复杂的地形中运动。小腿构件203选择强度高，耐磨性强，重量轻的金属。为了基座的稳定性并且减轻机械***的重量，上基体平台101和下基体平台102采用采用高强度、小密度的硬质铝合金材料。操作简单，操作人员只需控制终端设备即可完成各种作业。

机器人采用三脚步态运动时，保持始终有间隔的三个爬行机构着地，另外三个爬行机构抬起，使得无论位于何种地形，都有三个爬行机构着地，都能保持平衡，并且提升了机构运行的稳定性。利用三脚步态行走通过，两组腿的交替的运动使得机构能够完成前进，后退，转向等功能。在进行小距离的移动与转动时，可以采用单脚连续运动的方式进行小范围的移动与转动，保证了小范围运动的精确性，稳定性；通过对于地形检测的数据和视频图像采集的数据，能帮助操作人员对于复杂的地形进行判断，规划前进的路线，躲避路途中的障碍。本发明的机器人通过摄像头、可燃气体传感器、温湿度传感器等探测环境，并实时传回探测数据。机器人是仿蜘蛛，并进行各种步态分析设计的，具有较强的越障能力。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“竖直”、“水平”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以就具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明其他未述内容属于现有技术。

以上实施例是为了说明本发明的技术方案，其目的是在于使本领域技术人员能够了解本发明的内容并予以实施，但并不以此限制本发明的保护范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人，其特征在于：该机器人包括运动***和飞行器，所述的运动***包括基座以及对称连接在基座相对两侧的多个爬行机构，所述的飞行器安装在基座上，基座包括上基体平台和下基体平台；

每个爬行机构均包括髋骨构件、大腿构件、小腿构件和连接架，髋骨构件与大腿构件相互铰接，大腿构件与连接架相互铰接，连接架与小腿构件固定连接，髋骨构件上安装有舵机Ⅰ和舵机Ⅱ，大腿构件上安装有舵机Ⅲ，舵机Ⅰ的输出轴的两端分别与上基体平台和下基体平台相连，通过舵机Ⅰ的输出轴的转动，实现爬行机构与基座之间的水平方向上的相互转动；髋骨构件与大腿构件之间通过舵机Ⅱ进行连接，通过舵机Ⅱ的输出轴的转动，实现髋骨构件和大腿构件之间的竖直方向上的相互转动；大腿构件与连接架之间通过舵机Ⅲ进行连接，通过舵机Ⅲ的输出轴的转动，实现大腿构件与连接架之间的竖直方向上的相互转动。

2.根据权利要求1所述的一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人，其特征在于：小腿构件的上端与连接架固定连接，小腿构件的下端以尖端形式接触地面，小腿构件从其上端向下端延伸的部位朝向基座方向弯曲，且小腿构件从其上端向下端延伸的横截面积逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人，其特征在于：所述的飞行器包括上下连接柱、底盘、旋转驱动盘、飞行翼伸缩导杆、飞行翼螺旋桨、电机驱动杆和主驱动电机，上下连接柱连接在上基体平台上，底盘连接在上下连接柱上；主驱动电机用于驱动旋转驱动盘进行转动，旋转驱动盘上设有弧形滑动槽，底盘上设有T型滑动槽，飞行翼伸缩导杆的首端设有能够同时在弧形滑动槽与T型滑动槽中滑动而不脱出的凸缘，飞行翼螺旋桨安装在飞行翼伸缩导杆的末端；主驱动电机驱动驱动盘转动时，弧型滑动槽使得旋翼轴首端的凸缘受沿旋翼轴方向的切向力，为旋翼轴同时在弧型滑动槽与T型滑动槽中滑动提供动力。

4.根据权利要求3所述的一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人，其特征在于：弧形滑动槽为多个，各弧形滑动槽相对于旋转驱动盘的中心呈圆周辐射分布，相邻弧形滑动槽上靠近旋转驱动盘中心一端的间距小于其远离旋转驱动盘中心一端的间距。

5.根据权利要求3所述的一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人，其特征在于：飞行翼伸缩导杆、弧形滑动槽和T型滑动槽的个数相同，飞行翼螺旋桨包括副驱动电机以及由副驱动电机带动其转动的桨叶。

6.根据权利要求3所述的一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人，其特征在于：各弧形滑动槽相互独立，各T型滑动槽相互独立。

7.根据权利要求1所述的一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人，其特征在于：该机器人还包括检测***，所述的检测***包括包括可燃气体检测模块、温湿度检测模块、人体红外线探测模块、摄像模块和超声波检测模块，上基体平台和下基体平台之间具有间隙，可燃气体检测模块和人体红外线探测模块安装在上基体平台上，温湿度检测模块和超声波检测模块安装在下基体平台上。

8.根据权利要求7所述的一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人，其特征在于：位于飞行器下的上基体平台的上表面上设有安装座，安装座包括两个安装架以及连接两个安装架的套筒，摄像模块通过安装有微电机的支撑杆连接在套筒上。

9.根据权利要求7所述的一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人，其特征在于：该机器人还包括控制***，所述的控制***包括电源模块、主控制模块、无线传输模块、操纵器，主控制模块和无线传输模块安装在上基体平台上，无线传输模块与操纵器无线连接，主控制模块执行操纵器的命令实现运动***和飞行器的运动，且主控制模块连接检测***，将可燃气体检测模块、温湿度检测模块、人体红外线探测模块、摄像模块和超声波检测模块的数据通过无线传输模块直接传输到操纵器。

10.根据权利要求1所述的一种兼具飞行与爬行功能的仿生机器人，其特征在于：髋骨构件和大腿构件由3D打印技术制作，上基体平台和下基体平台的材质采用硬质铝合金。