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CN115384654A - 一种多功能仿蝎机器人 - Google Patents

一种多功能仿蝎机器人 Download PDF

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CN115384654A
CN115384654A CN202211219306.7A CN202211219306A CN115384654A CN 115384654 A CN115384654 A CN 115384654A CN 202211219306 A CN202211219306 A CN 202211219306A CN 115384654 A CN115384654 A CN 115384654A
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CN
China
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robot
shell
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mechanical
scorpion
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CN202211219306.7A
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王萌
李媛媛
郭宇超
张宇轩
张新科
张佳佳
王国江
刘栋
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East University of Heilongjiang
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East University of Heilongjiang
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/032Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01MCATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M29/00Scaring or repelling devices, e.g. bird-scaring apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/54Obstruction removers or deflectors

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Abstract

一种多功能仿蝎机器人,属于仿生机器人技术领域。解决了现有常规探测机器人无法对复杂环境进行探测的问题。本发明包括上板、底板、两只机械鳌、六条机械腿和机械尾巴;所述上板与底板连接构成仿蝎机器人的壳体,所述六条机械腿对称设置在机器人壳体的两侧,机械尾巴设置在机器人壳体后端的中心,两只机械鳌通过连接机构连接后设置在机器人壳体的前端;且所述两只机械鳌分别置于机器人壳体的两侧。本发明适用于未知环境探测。

Description

一种多功能仿蝎机器人
技术领域
本发明属于仿生机器人技术领域。
背景技术
我国地势辽阔,拥有多种地形,每种地形的环境千差万别,甚至有些地方常人难以到达,常规机器人功能单一无法应对多种情况,在一些地势复杂、环境危险、存在众多不稳定因素的环境下进行侦查、探测未知环境信息是具有一定困难的。
发明内容
本发明目的是为了解决现有常规探测机器人无法对对复杂环境进行探测的问题,提供了一种多功能仿蝎机器人。
本发明所述的多功能仿蝎机器人,包括:上板、底板、两只机械鳌、六条机械腿和机械尾巴;
所述上板与底板连接构成仿蝎机器人的壳体,所述六条机械腿对称设置在机器人壳体的两侧,机械尾巴设置在机器人壳体后端的中心,两只机械鳌通过连接机构连接后设置在机器人壳体的前端;且所述两只机械鳌分别置于机器人壳体的两侧;
每条机械腿均包括第一舵机、基节、第二舵机、股节、第三舵机和胫节;
第一舵机的壳体固定在底板上,所述第一舵机的输出轴与基节的一端铰接,带动基节转动;所述基节的另一端与第二舵机的壳体固定连接,所述第二舵机的输出轴与股节的一端铰接,带动股节转动,所述股节的另一端与第三舵机的壳体固定连接,所述第三舵机的输出轴与胫节的一端铰接,带动胫节转动;
所述机器人壳体的前端还设置有摄像头模块和超声波模块;所述超声波模块的超声发射面朝向机器人壳体的前方,用于检测机器人的前方是否有障碍物;
摄像头模块位于超声波模块的上方,摄像头模块的拍摄面朝向机器人壳体的前方;用于对机器人所处环境进行图像拍摄;所述摄像头模块和超声波模块分别将检测的障碍物信息和拍摄的图像信息发送给控制系统,所述控制系统根据接收的信息向每条机械腿的舵机发送控制信号。
进一步地,本发明中,机械鳌包括:摆动舵机、抓取舵机、托盘、钥匙型齿和爪杆相连接,所述摆动舵机的壳体与所述底板固定连接;摆动舵机的输出轴通过连接件与抓取舵机的壳体连接,带动抓取舵机摆动,所述抓取舵机的输出轴穿过托盘与传动齿轮轴连,所述传动齿轮与一个钥匙型齿的齿轮啮合,所述一个钥匙型齿与另一个钥匙型齿齿轮啮合;两个钥匙型齿杆的末端均铰接有一个爪杆,两个钥匙型齿杆的齿轮转动带动两个爪杆张开或闭合。
进一步地,本发明中,还包括两个连杆,每个连杆的一端与爪杆的中部铰接,另一端与托盘的边沿铰接。
进一步地,本发明中,钥匙型齿包括圆形部和连杆部,连杆部的一端与圆形部固定连接,一个钥匙型齿的圆形部沿圆周等间隔设有齿,另一个钥匙型齿与一个钥匙型齿啮合的半个圆周等间隔设置有齿。
进一步地,本发明中,钥匙型齿的圆形部通过销钉固定在托盘的侧面,所述钥匙型齿的圆形部可沿销钉转动。
进一步地,本发明中,两个爪杆的末端部设有螯齿,2个爪杆的螯齿相对设置。
进一步地,本发明中,机械尾巴包括第四舵机、连接节、中间节和针尖;所述第四舵机与仿蝎机器人的壳体固定连接,所述第四舵机与连接节的一端铰接,所述连接节的另一端中间节的一端铰接,所述中间节的另一端与针尖的一端铰接,所述第四舵机带连接节、中间节和针尖摆动。
进一步地,本发明中,所述胫节表面设有圆锥体刚毛阵列。
进一步地,本发明中,控制系统设置在仿蝎机器人的壳体内。
进一步地,本发明中,控制系统采用树莓派控制系统实现。
本发明的将自然界中多足生物的部分特点应用到多机器人中从而实现对多足机器人的改进,提高了机器人整体的稳定性,同时仿蝎机器人机动性较好可以及时对周围环境做出反应。具体是机器人的行走部件为以对称的形式分布于躯干的两侧的机械腿,即可适用平整路面,又可适用稍微不平整路面,以及一些崎岖路面。当侦察装置检测到小动物时,机械鳌张合的同时机械尾巴前后摆动,可以驱散小动物防止干扰探测,在遇到障碍时,机械鳌可作为夹持装置排除障碍,尤其适合在复杂环境下进行深入侦查、探测未知环境信息。
附图说明
图1为本发明多功能仿蝎机器人的整体结构示意图;
图2为本发明多功能仿蝎机器人的腿部结构示意图;
图3为本发明多功能仿蝎机器人的机械鳌整体结构示意图;
图4为本发明多功能仿蝎机器人机械鳌局部放大图;
图5为本发明多功能仿蝎机器人的鳌齿放大图;
图6为本发明多功能仿蝎机器人的腿部刚毛阵列示意图;
图7为本发明多功能仿蝎机器人的机械尾巴结构示意图;
图8为本发明多功能仿蝎机器人的壳体内部示意图。
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一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
具体实施方式一:下面结合图1和图2说明本实施方式,本实施方式所述一种多功能仿蝎机器人,包括:上板1、底板2、两只机械鳌3、六条机械腿4和机械尾巴7;
所述上板1与底板2连接构成仿蝎机器人的壳体,所述六条机械腿4对称设置在机器人壳体的两侧,机械尾巴7设置在机器人壳体后端的中心,两只机械鳌3通过连接机构连接后设置在机器人壳体的前端;且所述两只机械鳌3分别置于机器人壳体的两侧;
每条机械腿4均包括第一舵机12、基节22、第二舵机13、股节24、第三舵机14和胫节26;
第一舵机12的壳体固定在底板2上,所述第一舵机12的输出轴21与基节22的一端铰接,带动基节22转动;所述基节22的另一端与第二舵机13的输出轴23铰接,所述第二舵机12的壳体与股节24的一端固定连接,所述股节24的另一端与第三舵机14的壳体固定连接,所述第三舵机14的输出轴25与胫节26的一端铰接,带动胫节26转动;
所述机器人壳体的前端还设置有摄像头模块5和超声波模块6;所述超声波模块6的超声发射面朝向机器人壳体的前方,用于检测机器人的前方是否有障碍物;
摄像头模块5位于超声波模块6的上方,摄像头模块5的拍摄面朝向机器人壳体的前方;用于对机器人所处环境进行图像拍摄;所述摄像头模块5和超声波模块6分别将检测的障碍物信息和拍摄的图像信息发送给控制系统8,所述控制系统8根据接收的信息向每条机械腿4的舵机发送控制信号。
本发明中机械腿设计应遵循股节24的长度中等,胫节15长度最长的结构关系,从而增加机器人的腿部的灵活性。所述第一部舵机放置于仿蝎机器人壳体中。
进一步地,结合图3和图4说明本实施方式,本实施方式中,机械鳌3包括:摆动舵机41、抓取舵机42、托盘50、钥匙型齿51和爪杆52相连接,所述摆动舵机41的壳体与所述底板2固定连接;摆动舵机41的输出轴通过连接件与抓取舵机42的壳体连接,带动抓取舵机42摆动,所述抓取舵机42的输出轴穿过托盘50与传动齿轮轴连,所述传动齿轮与一个钥匙型齿51的齿轮啮合,所述一个钥匙型齿51与另一个钥匙型齿51齿轮啮合;两个钥匙型齿杆的末端均与铰接有一个爪杆52,两个钥匙型齿杆的齿轮转动带动两个爪杆52张开或闭合。
进一步地,进一步地,结合图4说明本实施方式,本实施方式中,还包括两个连杆54,每个连杆54的一端与爪杆52的中部铰接,另一端与托盘50的边沿铰接。
进一步地,结合图4说明本实施方式,本实施方式中,钥匙型齿51包括圆形部和连杆部,连杆部的一端与圆形部固定连接,一个钥匙型齿51的圆形部沿圆周等间隔设有齿,另一个钥匙型齿51与一个钥匙型齿51啮合的半个圆周等间隔设置有齿。
进一步地,结合图4说明本实施方式,本实施方式中,钥匙型齿51的圆形部通过销钉固定在托盘50的侧面,所述钥匙型齿51的圆形部可沿销钉转动。
进一步地,结合图5说明本实施方式,本实施方式中,两个爪杆52的末端部设有螯齿53,2个爪杆52的螯齿53相对设置。
进一步地,结合图7说明本实施方式,本实施方式中,机械尾巴7包括第四舵机37、连接节38、中间节39和针尖40;所述第四舵机37与仿蝎机器人的壳体固定连接,所述第四舵机37与连接节38的一端铰接,所述连接节38的另一端中间节39的一端铰接,所述中间节39的另一端与针尖40的一端铰接,所述第四舵机37带连接节38、中间节39和针尖40摆动。
本实施方式中,中间节39包括3个子节,每个子节之间铰接,个子节均为柱形结构,且两端分别固定有一个三角形的连接片,所述连接片与相邻节的连接片铰接,且中间节的个子节铰接后呈弧形。
进一步地,结合图6说明本实施方式,本实施方式中,所述胫节26表面设有圆锥体刚毛阵列15。
进一步地,结合图8说明本实施方式,本实施方式中,控制系统8设置在仿蝎机器人的壳体内。图8中61为电源模块,所述电源模块用于为控制系统8供电。
进一步地,本实施方式中,控制系统8采用树莓派控制系统实现。
在侦察过程中遇到小动物这样不稳定的环境因素时,仿蝎机器人主要利用两只机械鳌的张合以及机械尾巴前后摆动的攻击动作来吓走小动物,进而避免小动物对探测工作的影响。在遇到障碍时,仿蝎机器人的机械鳌可作为夹持装置起到夹持功能排除障碍。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明,但是应该理解的是,这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是,可以对示例性的实施例进行许多修改,并且可以设计出其他的布置,只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是,可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是,结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.一种多功能仿蝎机器人,其特征在于,包括:上板(1)、底板(2)、两只机械鳌(3)、六条机械腿(4)和机械尾巴(7);
所述上板(1)与底板(2)连接构成仿蝎机器人的壳体,所述六条机械腿(4)对称设置在机器人壳体的两侧,机械尾巴(7)设置在机器人壳体后端的中心,两只机械鳌(3)通过连接机构连接后设置在机器人壳体的前端;且所述两只机械鳌(3)分别置于机器人壳体的两侧;
每条机械腿(4)均包括第一舵机(12)、基节(22)、第二舵机(13)、股节(24)、第三舵机(14)和胫节(26);
第一舵机(12)的壳体固定在底板(2)上,所述第一舵机(12)的输出轴(21)与基节(22)的一端铰接,带动基节(22)转动;所述基节(22)的另一端与第二舵机(13)的输出轴(23)铰接,所述第二舵机(12)的壳体与股节(24)的一端固定连接,所述股节(24)的另一端与第三舵机(14)的壳体固定连接,所述第三舵机(14)的输出轴(25)与胫节(26)的一端铰接,带动胫节(26)转动;
所述机器人壳体的前端还设置有摄像头模块(5)和超声波模块(6);所述超声波模块(6)的超声发射面朝向机器人壳体的前方,用于检测机器人的前方是否有障碍物;
摄像头模块(5)位于超声波模块(6)的上方,摄像头模块(5)的拍摄面朝向机器人壳体的前方;用于对机器人所处环境进行图像拍摄;所述摄像头模块(5)和超声波模块(6)分别将检测的障碍物信息和拍摄的图像信息发送给控制系统(8),所述控制系统(8)根据接收的信息向每条机械腿(4)的舵机发送控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种多功能仿蝎机器人,其特征在于,机械鳌(3)包括:摆动舵机(41)、抓取舵机(42)、托盘(50)、钥匙型齿杆(51)和爪杆(52),所述摆动舵机(41)的壳体与所述底板(2)固定连接;摆动舵机(41)的输出轴通过连接件与抓取舵机(42)的壳体连接,带动抓取舵机(42)摆动,所述抓取舵机(42)的输出轴穿过托盘(50)与传动齿轮轴连,所述传动齿轮与一个钥匙型齿杆(51)的齿轮啮合,所述一个钥匙型齿杆(51)与另一个钥匙型齿杆(51)齿轮啮合;两个钥匙型齿杆的末端均铰接有一个爪杆(52),两个钥匙型齿杆的齿轮转动带动两个爪杆(52)张开或闭合。
3.根据权利要求1所述的一种多功能仿蝎机器人,其特征在于,还包括两个连杆(54),每个连杆(54)的一端与爪杆(52)的中部铰接,另一端与托盘(50)的边沿铰接。
4.根据权利要求2所述的一种多功能仿蝎机器人,其特征在于,钥匙型齿杆(51)包括圆形部和连杆部,连杆部的一端与圆形部固定连接,一个钥匙型齿杆(51)的圆形部沿圆周等间隔设有齿,另一个钥匙型齿杆(51)与一个钥匙型齿杆(51)啮合的半个圆周等间隔设置有齿。
5.根据权利要求4所述的一种多功能仿蝎机器人,其特征在于,钥匙型齿杆(51)的圆形部通过销钉固定在托盘(50)的侧面,所述钥匙型齿杆(51)的圆形部可沿销钉转动。
6.根据权利要求5所述的一种多功能仿蝎机器人,其特征在于,两个爪杆(52)的末端部设有螯齿(53),2个爪杆(52)的螯齿(53)相对设置。
7.根据权利要求5所述的一种多功能仿蝎机器人,其特征在于,机械尾巴(7)包括第四舵机(37)、连接节(38)、中间节(39)和针尖(40);所述第四舵机(37)与仿蝎机器人的壳体固定连接,所述第四舵机(37)与连接节(38)的一端铰接,所述连接节(38)的另一端与中间节(39)的一端铰接,所述中间节(39)的另一端与针尖(40)的一端铰接,所述第四舵机(37)带连接节(38)、中间节(39)和针尖(40)摆动。
8.根据权利要求1所述的一种多功能仿蝎机器人,其特征在于,所述胫节(26)表面设有圆锥体刚毛阵列(15)。
9.根据权利要求1所述的一种多功能仿蝎机器人,其特征在于,控制系统(8)设置在仿蝎机器人的壳体内。
10.根据权利要求1所述的一种多功能仿蝎机器人,其特征在于,控制系统(8)采用树莓派控制系统实现。
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