CN115743356A - 一种适用于狭窄地形探测的仿蟑螂机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于狭窄地形探测的仿蟑螂机器人，包括机身、右腿组、左腿组、翅膀支架、右翅组、左翅组、探测座组、控制模块，右腿组和左腿组通过前腿电机驱动，两个前腿电机的转动角度相差180°，同一时刻有三条腿位于支撑相与地面接触，另外三条腿处于摆动相，右翅组和左翅组通过翅电机驱动控制其伸展和收缩，机器人拥有步行运动和飞行运动两种运动方式，探测座组设置有探测装置；机器人整体体积小、运动灵活，可在狭小的地方探测周围环境信息且探测范围广。

Description

一种适用于狭窄地形探测的仿蟑螂机器人

技术领域

本发明涉及一种适用于狭窄地形探测的仿蟑螂机器人，属于机器人技术领域。

背景技术

随着社会的发展，城市建设越来越发达，各种狭小的空间交互***星罗棋布，织出了城市的动力脉络。燃气、水电、热力等各种维持城市生命力的能源都是通过狭小的空间输送到各个地方，一旦出现任何意外，对城市所造成的危害难以估量。以人力对狭小空间开展探测极为困难，在自然灾害来袭时，更是十分凶险。因此，需要有大量的体型小且灵活的机器人来对狭小空间进行探测，为人力及时的提供相关信息，才能在最短时间内做出最优决策。

发明内容

针对以上不足，本发明提出了一种适用于狭窄地形探测的仿蟑螂机器人，能够以较小的体积、灵活的运动方式进入狭小空间进行探测，为空间外的人类及时提供有用的信息，帮组人类快速了解空间里的状况。

为达到上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种适用于狭窄地形探测的仿蟑螂机器人，包括机身1、右腿组2、左腿组3、翅膀支架4、右翅组5、左翅组6、探测座组7、控制模块8；

进一步的，所述右腿组2包括右前腿21、右前腿电机22、右电机摇臂23、右中腿24、右后腿25、右连接板a 26、右连接板b 27，所述右前腿21、右中腿24、右后腿25与机身1铰接，所述右连接板a26与右前腿21和右中腿24铰接，所述右连接板b27与右中腿24和右后腿25铰接，所述机身1前端下部安装有右前腿电机22，右前腿电机轴上安装有右电机摇臂23，右电机摇臂23上的凸台231与右前腿21的槽口211连接，通过右前腿电机22转动带动右腿组2运动；

进一步的，所述左腿组3包括左前腿31、左前腿电机32、左电机摇臂33、左中腿34、左后腿35、左连接板a 36、左连接板b 37，连接方式与右腿组2一致；

进一步的，所述右前腿21、右中腿24、右后腿25、左前腿31、左中腿34、左后腿35的足端位置为齿状，可以增大抓地力，提高机器人在行走中的稳定性；

所述翅膀支架4与机身1前端固定连接，翅膀支架4上设置有一圆柱凸台41，为右翅组5和左翅组6提供安装位置；

进一步的，所述右翅组5包括右转动架51、右翅52、右螺旋桨53、右连杆a 54、右连杆b 55、右翅电机56，所述右翅52通过右转动架51安装在翅膀支架4上，右翅52中部留有安装螺旋桨53的圆形空间，所述螺旋桨53安装在圆形空间的支撑板521上，所述右连杆a 54、右连杆b 55铰接，右连杆a 54与右翅52末端铰接，右连杆b 55与固定在机身1尾部的右翅电机56连接，右翅电机56驱动连杆运动可以使右翅52向外展开，使右螺旋桨53能正常工作；

所述左翅组6包括左转动架61、左翅62、左螺旋桨63、左连杆a 64、左连杆b 65、左翅电机66，安装方式与右翅组5一致，左转动架61与右转动架51的安装的上下位置可以互换，只需用垫片微调左连杆a 64、右连杆a 54与左翅62末端、右翅52末端的铰接点位置即可；

进一步的，所述探测座组7包括左探测头座71、右探测头座72、主动齿轮73、驱动电机74，所述左探测头座71、右探测头座72安装在机身1头部，底部都为齿轮形状，左探测头座71和右探测头座72之间通过齿轮连接，左探测头座71和右探测头座72上部可安装探测装置，以实现探测功能，所述主动齿轮73与左探测头座71通过齿轮连接，设置在机身1上与固定在机身1下部的驱动电机74连接，驱动电机74驱动主动齿轮73转动，从而带动左探测头座71和右探测头座72向外转动，扩大探测范围；

进一步的，所述控制模块8为一个范围概念，其具体组成部分可根据具体要求搭建，安装位置为机身1腹部上下均可。

该机器人的工作原理及流程如下：

在无较高障碍物时，通过控制模块8来驱动机身1前端下部的右前腿电机22、左前腿电机32带动机身两侧的腿运动，右前腿电机22和左前腿电机32转动相差180°，可实现每个时刻有三条腿做支撑相，另外三条腿为摆动相，保证机器人运动的稳定性；通过控制右前腿电机22、左前腿电机32一个不动、一个转动，可实现机器人转向；在运动过程中，通过控制位于机身下部的主动电机控制左探测头座71、右探测头座转动72，带动探测装置转动，可扩大机器人的探测范围；在遇到较高障碍物时，可通过控制位于机身1尾部的左翅电机66、右翅电机56转动带动左翅62、右翅52向外展开，控制左螺旋桨63和右螺旋桨53带动机器人飞跃障碍物，越障之后，再通过控制左翅电机66、右翅电机56收缩左翅62、右翅52，切换机器人运动方式。

与现有技术相比，本发明的优点及功效是：

本发明通过电机驱动机器人运动和工作，整体体积小、运动灵活，可在狭小的地方探测周围环境信息且探测范围广，在遇到较高的障碍物以至于无法通过攀爬越障时，可控制机身尾部的电机驱动翅膀往外展开，控制螺旋桨带动机器人飞跃障碍，提高机器人对环境的适应性。

附图说明

图1为本发明右腿组结构图；

图2为本发明左、右翅展开的整体轴测图；

图3为本发明部分电机安装位置示意图；

图4为本发明探测座组安装示意图；

图5为本发明左、右翅收缩的整体轴测图；

图6为本发明足端结构示意图。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域的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内容。

请参照图1-5，本发明提供的一种适用于狭窄地形探测的仿蟑螂机器人，包括机身1、右腿组2、左腿组3、翅膀支架4、右翅组5、左翅组6、探测座组7、控制模块8；右腿组2和左腿组3设置于机身1两侧，与机身1铰接，连接板a与前腿和中腿铰接，连接板b与中腿和后腿铰接，机身1前端下部安装有前腿电机，前腿电机轴上安装有电机摇臂，电机摇臂上的凸台与前腿的槽口连接，通过前腿电机转动带动右腿组2、左腿组3运动；右翅组5中右翅52通过右转动架51安装在翅膀支架4上，右翅52中部留有安装螺旋桨53的圆形空间，螺旋桨53安装在圆形空间的支撑板521上，右连杆a 54与右连杆b 55铰接，右连杆a 54与右翅52末端铰接，右连杆b 55与固定在机身1尾部的右翅电机56连接，右翅电机56驱动连杆运动可以使右翅52向外展开，使右螺旋桨53能正常工作，左翅组6安装方式与右翅组5一致；探测座组7中左探测头座71、右探测头座72安装在机身1头部，底部都为齿轮形状，左探测头座71和右探测头座72之间通过底部齿轮连接，左探测头座71和右探测头座72上部可安装探测装置，以实现探测功能，主动齿轮73与左探测头座71通过齿轮连接，设置在机身1上与固定在机身1下部的驱动电机74连接，驱动电机74驱动主动齿轮73转动，从而带动左探测头座71和右探测头座72向外转动，扩大探测范围；控制模块8为一个范围概念，其具体组成部分可根据具体要求搭建，安装位置为机身1腹部上下均可。

实施时，本发明可在两种运动方式之间切换，两种运动方式分别为步行运动、飞行运动；在需要进行探测工作的地方，将本发明放置于入口处，通过控制模块来驱动左前腿电机32、右前腿电机22的电机轴转动，带动电机摇臂转动，电机摇臂上的凸台在前腿上的槽口中滑动，带动前腿实现前后往复运动，从而带动中腿和后腿开始运动，机器人开始以步行运动前进，由于事先设置了两个电机的初始转动角度差，所以两侧的腿的运动是交错与地面接触的，可以保证在同一时刻有三条腿处于支撑相，另外三条腿处于摆动相，以提高机器人运动过程中的稳定性；在前进的过程中，如果需要机器人扩大探测范围，可控制位于机器人前端的驱动电机74转动，带动主动齿轮73转动，从而带动左探测头座71和右探测头座72向外转动，以扩大探测范围；

当遇到较高的障碍物，以步行运动方式无法跨越时，切换机器人使用飞行运动方式，控制左翅电机66、右翅电机56带分别带动左连杆a 64、左连杆b 65和右连杆a 54、右连杆b 55运动，使左翅62和右翅52向外伸展，然后驱动左螺旋桨63、右螺旋桨53转动，带动机器人整体飞跃障碍物，待机器人完全越障过后，控制机器人平稳落在地面上，再控制左翅电机66、右翅电机56带动左翅62和右翅52往回缩，切换回步行运动方式；

当机器人需要转弯时，可通过控制左前腿电机32、右前腿电机22的转速形成转速差，实现转向，控制一侧前腿电机停止转动、一侧前腿电机转动时，可实现机器人以最小转弯半径转向。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种适用于狭窄地形探测的仿蟑螂机器人，包括机身(1)、右腿(2)、左腿组(3)、翅膀支架(4)、右翅组(5)、左翅组(6)、探测座组(7)、控制模块(8)；

所述右腿组(2)包括右前腿(21)、右前腿电机(22)、右电机摇臂(23)、右中腿(24)、右后腿(25)、右连接板a (26)、右连接板b (27)；

所述左腿组(3)包括左前腿(31)、左前腿电机(32)、左电机摇臂(33)、左中腿(34)、左后腿(35)、左连接板a (36)、左连接板b (37)；

所述右翅组(5)包括右转动架(51)、右翅(52)、右螺旋桨(53)、右连杆a (54)、右连杆b(55)、右翅电机(56)；

所述左翅组(6)包括左转动架(61)、左翅(62)、左螺旋桨(63)、左连杆a (64)、左连杆b(65)、左翅电机(66)；

所述探测座组(7)包括左探测头座(71)、右探测头座(72)、主动齿轮(73)、驱动电机(74)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于狭窄地形探测的仿蟑螂机器人，其特征在于：所述右前腿(21)、右中腿(24)、右后腿(25)与机身(1)铰接，所述右连接板a (26)与右前腿(21)和右中腿(24)铰接，所述右连接板b (27)与右中腿(24)和右后腿(25)铰接，所述机身(1)前端下部安装有右前腿电机(22)，右前腿电机轴上安装有右电机摇臂(23)，右电机摇臂(23)上的凸台(231)与右前腿(21)的槽口(211)连接，通过右前腿电机(22)转动带动右腿组(2)运动，所述左腿组(3)连接方式与右腿组(2)一致。

3.根据权利要求1所述的一种适用于狭窄地形探测的仿蟑螂机器人，其特征在于：所述右前腿(21)、右中腿(24)、右后腿(25)、左前腿(31)、左中腿(34)、左后腿(35)的足端位置为齿状，可以增大抓地力，提高机器人在行走中的稳定性。

4.根据权利要求1所述的一种适用于狭窄地形探测的仿蟑螂机器人，其特征在于：所述翅膀支架(4)与机身(1)前端固定连接，翅膀支架(4)上设置有一圆柱凸台(41)，为右翅组(5)和左翅组(6)提供安装位置。

5.根据权利要求1所述的一种适用于狭窄地形探测的仿蟑螂机器人，其特征在于：所述右翅(52)通过右转动架(51)安装在翅膀支架(4)上，右翅(52)中部留有安装螺旋桨(53)的圆形空间，所述螺旋桨(53)安装在圆形空间的支撑板(521)上，所述右连杆a (54)、右连杆b(55)铰接，右连杆a (54)与右翅(52)末端铰接，右连杆b (55)与固定在机身(1)尾部的右翅电机(56)连接，右翅电机(56)驱动连杆运动可以使右翅(52)向外展开，使右螺旋桨(53)能正常工作，所述左翅组(6)安装方式与右翅组(5)一致。

6.根据权利要求1所述的一种适用于狭窄地形探测的仿蟑螂机器人，其特征在于：所述左转动架(61)与右转动架(51)的安装的上下位置可以互换，只需用垫片微调左连杆a(64)、右连杆a (54)与左翅(62)末端、右翅(52)末端的铰接点位置即可。

7.根据权利要求1所述的一种适用于狭窄地形探测的仿蟑螂机器人，其特征在于：所述左探测头座(71)、右探测头座(72)安装在机身(1)头部，底部都为齿轮形状，左探测头座(71)和右探测头座(72)之间通过齿轮连接，左探测头座(71)和右探测头座(72)上部可安装探测装置，以实现探测功能，所述主动齿轮(73)与左探测头座(71)通过齿轮连接，设置在机身(1)上与固定在机身(1)下部的驱动电机(74)连接，驱动电机(74)驱动主动齿轮(73)转动，从而带动左探测头座(71)和右探测头座(72)向外转动，扩大探测范围。

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