CN205059785U - 一种仿昆虫的多足机器人平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种仿昆虫的多足机器人平台，包括机体和对称设置在机体周围的机械腿，所述的机械腿包括足端、支撑部与连接部，所述的支撑部采用关节式结构，包括活动式连接的两部分，其中一部分包括用于安装舵机的连接板，另一部分包括减震器；所述的连接部与支撑部活动式连接。本实用新型的多足机器人平台能够实现平移、自转、平移并自转等特殊运动；机体采用六边形设计，减少了腿部的碰撞可能，增加了机体的稳定性，运动平稳，增大了机器人腿部的传动空间；机械腿采用仿蜘蛛设计，有减震防滑***、传感器组并且采用舵机直接驱动各个关节，控制简单，地面适应性强。
Description
技术领域
本实用新型属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种仿昆虫的多足机器人平台。
背景技术
随着社会的发展和科学技术水平的提高，人们对能在各种特殊环境下工作的特种机器人的需求不断增强。当前对于移动式机器人多采用轮式或履带式移动平台，无法满足在复杂地形路面上的行走要求，因此，设计一种能够在各种复杂路面上平稳移动的机器人平台成为亟待解决问题。
目前仿生机器人平台运动灵活性较低，自转较为困难；机体一般采用长方形设计，机器人腿部的传动空间较小，腿容易发生碰撞，运动平稳性较低，在复杂地形下容易发生侧翻；机械腿的设计较为复杂，体积庞大且不易控制。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于，提供一种仿昆虫的多足机器人平台，能实现平移、自转、平移并自转等特殊运动，控制简单且地面适应性强。
为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案：
一种仿昆虫的多足机器人平台，包括机体和对称设置在机体周围的机械腿，所述的机械腿包括足端、支撑部与连接部，所述的支撑部采用关节式结构，包括活动式连接的两部分，其中一部分包括用于安装舵机的连接板，另一部分包括减震器；所述的连接部与支撑部活动式连接。
进一步地，所述的机体包括矩形状的安装板，安装板的下部设置有用于固定控制器与电池的箱体，所述的机械腿设置六条，对称分布于安装板长度方向的两侧。
进一步地，所述的连接板的两端各自安装一个舵机，分别为第一舵机和第二舵机，第一舵机通过第一连接件与减震器连接，第二舵机通过第二连接件与连接部连接。
进一步地，所述的减震器包括有底面、无顶面的固定壳，固定壳底部通过第二支柱连接在一个传感器组上，传感器组通过第一支柱与所述的足端连接；固定壳内部设置有弹簧，固定壳顶部、弹簧均与第一连接件连接，其中固定壳顶部与第一连接件之间为活动式连接。
进一步地，所述的足端为半圆柱状，足端的弧面上分布有多条沿足端径向、周向交错分布的沟槽，这些沟槽将足端的弧面划分为多个块状区域。
进一步地，所述的连接部中设置有第三舵机。
进一步地，所述的第一连接件包括第一支架，第一支架的一端与减震器连接，第一支架的另一端固定在安装于第一舵机的第一法兰盘上。
进一步地，所述的第二连接件包括第二支架，第二支架的两端分别连接安装在第三舵机上的第三法兰盘和安装在第二舵机上的第二法兰盘上。
本实用新型具有以下技术特点：
本实用新型的多足机器人平台能够实现平移、自转、平移并自转等特殊运动；机体采用六边形设计，减少了腿部的碰撞可能，增加了机体的稳定性，运动平稳，增大了机器人腿部的传动空间；机械腿采用仿蜘蛛设计，有减震防滑***、传感器组并且采用舵机直接驱动各个关节，控制简单，地面适应性强。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为机体的结构示意图；
图3为机械腿的结构示意图；
图中标号代表：1—机体，2—机械腿，3—安装板，4—控制器，5—电池，6—第三舵机，7—第三法兰盘，8—第二连接件，9—第二法兰盘，10—第二舵机，11—连接板，12—第一舵机，13—第一法兰盘，14—第一连接件，15—弹簧，16—固定壳，17—第二支柱，18—传感器组，19—第一支柱，20—足端。
具体实施方式
遵从上述技术方案，如图1至图3所示，一种仿昆虫的多足机器人平台，包括机体1和对称设置在机体1周围的机械腿2，所述的机械腿2包括足端20、支撑部与连接部，所述的支撑部采用关节式结构，包括活动式连接的两部分，其中一部分包括用于安装舵机的连接板11，另一部分包括减震器；所述的连接部与支撑部活动式连接。
本方案主要包括两部分，一部分是机体1，机体1有两个作用，一是用于安装连接机械腿2，二是用于固定机器人的其他部件，如视觉***。第二部分是机械腿2。本方案中设计的机械腿2，是采用仿生学结构设计的。机械腿2为关节式结构，即在机械腿2上可以有多个自由度，使机械腿2能做出各种动作。减震器能有效降低震动向机体1方向传递，保证***工作的平稳。
如图2所示，机体1包括矩形状的安装板3，安装板3的下部设置有用于固定控制器4与电池5的箱体，所述的机械腿2设置六条，对称分布于安装板3长度方向的两侧。
通过对自然界多足动物的观察，许多昆3虫腿部对称分布，足部大多落在一个椭圆的范围内。由此受到启发，本方案的这种多足机器人平台，模仿蜘蛛结构，有六条机械腿2。每条腿有3个自由度，腿的配置采用正向对称分布，并且腿在正主平面内的几何构形采用昆虫形。为了节约成本，提高零件的互换性，六条腿采用相同的设计。
机体1下部的箱体中，设置有控制器4和电池5。控制器4与机械腿2的舵机连接，控制机械腿2的行走，并且可与机器人上其他的***部分，如视觉***、反馈***连接。电池5为整个***提供电力供应。本实用新型的箱体为刚体结构。通过分析此六足机器人腿部分布在一个椭圆范围内。为了行走稳定，六足机器人在行走过程中，机体1重心的投影必须落在三条支撑足所构成的三角形区域内。六边形机体1的的机器人腿部分布更符合椭圆分布，且六足机器人具有三方面的优势：一、减少了腿部的碰撞可能；二、增加了机体1的稳定性，运动平稳；三、增大了机器人腿部的传动空间。
本方案中的机械腿2结构，如图3所示，机械腿2包括足端20、支撑部与连接部，所述的支撑部采用关节式结构，包括活动式连接的两部分，其中一部分包括用于安装舵机的固定架，另一部分包括减震器；在减震器与所述的足端20之间设置有传感器组18，所述的连接部与支撑部活动式连接。固定架的两端各自安装一个舵机，分别为第一舵机12和第二舵机10，第一舵机12通过第一连接件14与减震器连接，第二舵机10通过第二连接件8与连接部连接；在连接部中设置有与机体1连接的第三舵机6。
机械腿2共有三个“关节”，第一个是第三舵机6处，第三舵机6与机体1连接，舵机可改变方向，这里有一个自由度；第二个“关节”是第二舵机10处，第二舵机10与连接部连接，这里是第二个自由度；第三个“关节”是第一舵机12，第一舵机12与支柱之间连接，可改变支柱的方向与位置，这里是第三个自由度。由此，本方案提出的这种机械腿2结构，具有多个自由度，使其行动更加灵便。传感器组18中包括多个传感器、如红外传感器、力传感器等，通过传感器向控制器4的反馈，来调整机器人的行走策略，以躲避障碍物等。
连接件主要起到连接作用，第一连接件14包括第一支架，第一支架的一端与减震器连接，第一支架的另一端固定在安装于第一舵机12的第一法兰盘13上。如图3所示，第一连接件14包括一个底板和垂直于底板设置的两个立板，两个立板分别与第一舵机12两侧的两个法兰盘连接。这样第一舵机12就可以通过法兰盘改变该“关节”的形态。而第一连接件14的结构也保证了关节转动过程中，第一舵机12不受到减震器的影响。
第二连接件8与第一连接件14结构相似，不同之处在于，第二连接件8的底板的两侧各分布一对立板，底板两侧的两对立板的安装方向相互垂直，即同一侧两个立板之间的连线(最短距离线)垂直于另一侧两个立板之间的连线。底板两侧的立板各自与第二舵机10、第三舵机6上的法兰盘连接。这样第三舵机6、第二舵机10就可以以第二连接件8为基础，驱动第二连接件8改变不同方向的角度，以达到改变整个机械腿2姿态的目的。上述的底板和舵机之间始终留有一定间隙，这样舵机在运行过程中就不会碰触到连接件。
为了使机械腿2在作动的过程中，能具有更好的抗震性能，在支撑部中还设置有减震器。如图3所示，减震器包括有底面、无顶面的固定壳16，固定壳16底部通过第二支柱17连接在所述的传感器组18上，固定壳16内部设置有弹簧15，固定壳16顶部、弹簧15均与第一连接件14连接，其中固定壳16顶部与第一连接件14之间为活动式连接。在运行时，通过足端20传来的力，经过减震器时部分被弹簧15吸收抵消，而固定壳16与第一连接件14之间活动式连接是为了保证连接的稳定性。这种结构设计简便、美观且能减轻重量。
足端20为半圆柱状，在足端20的弧面上分布有多条沿足端20径向、周向交错分布的沟槽，这些沟槽将足端20的弧面划分为多个块状区域，分割成横纵交错的防滑带，可以增大与地面的摩擦。这些块状区域，可以看作是一个个凸起，对于地面不同的路况，设置了这种结构后，这样可以适应不同路面，任何时候都可以保证与地面是线接触。行走时利用凸起与沟槽，可与地面细微的凸起、凹陷等更加紧密接触，防止机械腿2运动过程中发生打滑情况。
Claims (8)
1.一种仿昆虫的多足机器人平台，其特征在于，包括机体(1)和对称设置在机体(1)周围的机械腿(2)，所述的机械腿(2)包括足端(20)、支撑部与连接部，所述的支撑部采用关节式结构，包括活动式连接的两部分，其中一部分包括用于安装舵机的连接板(11)，另一部分包括减震器；所述的连接部与支撑部活动式连接。
2.如权利要求1所述的仿昆虫的多足机器人平台，其特征在于，所述的机体(1)包括矩形状的安装板(3)，安装板(3)的下部设置有用于固定控制器(4)与电池(5)的箱体，所述的机械腿(2)设置六条，对称分布于安装板(3)长度方向的两侧。
3.如权利要求1所述的仿昆虫的多足机器人平台，其特征在于，所述的连接板(11)的两端各自安装一个舵机，分别为第一舵机(12)和第二舵机(10)，第一舵机(12)通过第一连接件(14)与减震器连接，第二舵机(10)通过第二连接件(8)与连接部连接。
4.如权利要求3所述的仿昆虫的多足机器人平台，其特征在于，所述的减震器包括有底面、无顶面的固定壳(16)，固定壳(16)底部通过第二支柱(17)连接在一个传感器组(18)上，传感器组(18)通过第一支柱(19)与所述的足端(20)连接；固定壳(16)内部设置有弹簧(15)，固定壳(16)顶部、弹簧(15)均与第一连接件(14)连接，其中固定壳(16)顶部与第一连接件(14)之间为活动式连接。
5.如权利要求1所述的仿昆虫的多足机器人平台，其特征在于，所述的足端(20)为半圆柱状，足端(20)的弧面上分布有多条沿足端(20)径向、周向交错分布的沟槽，这些沟槽将足端(20)的弧面划分为多个块状区域。
6.如权利要求1所述的仿昆虫的多足机器人平台，其特征在于，所述的连接部中设置有第三舵机(6)。
7.如权利要求3所述的仿昆虫的多足机器人平台，其特征在于，所述的第一连接件(14)包括第一支架，第一支架的一端与减震器连接，第一支架的另一端固定在安装于第一舵机(12)的第一法兰盘(13)上。
8.如权利要求3所述的仿昆虫的多足机器人平台，其特征在于，所述的第二连接件(8)包括第二支架，第二支架的两端分别连接安装在第三舵机(6)上的第三法兰盘(7)和安装在第二舵机(10)上的第二法兰盘(9)上。
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