[發明專利]四足仿生昆蟲機器人

有效

• 申請號: 201310324669.1
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103381862A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 應申舜;計時鳴;劉儉峰;秦現生;艾青林
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術領域

本發明屬于仿生學技術領域，具體涉及一種由形狀記憶合金彈簧驅動的四足仿生昆蟲機器人。

背景技術

機器人技術是一門交叉學科，涉及力學、機械學、電子學、生物學、計算機、人工智能、系統工程學等學科知識，仿生機器人是國內外機器人研究熱點，近年來，相關研究取得了長足進步，比如2012年春晚就表演了栩栩如生的機器人舞蹈，日本、法國等國科學家和工程師更是推出了具有一定智能的機器人，我國學者也對復輔助機器人、救援機器人、仿生昆蟲等展開研究。但這些機器人大都基于電機驅動，結構設計較為復雜、笨重、制作成本高、較難控制，并且在人機界面、柔順性等方面，與人體、生物具有較大差距。形狀記憶合金（Shape?Memory?Alloy,?SMA）是近幾十年來發現的一種新型功能材料，具有形狀記憶效應。形狀記憶合金作為集傳感、驅動和執行功能于一體的新型材料，具有重量輕便、結構簡單、無噪音、易于控制等特點。常見的形狀記憶合金執行器包含SMA絲、SMA彈簧等，其中SMA彈簧相比SMA絲具有變形小，響應速度快等優點。

自世界上第一臺機器人誕生以來，機器人經歷了示教再現、具備一定感知功能和智能化三個階段。目前，機器人在工業生產中已經得到廣泛地應用，這些機器人大多屬于位置固定機器人，如焊接、噴漆機器人，這類機器人位置移動范圍有限，只能在結構化環境中開展活動。隨時技術的發展，各種應用的需要，出現了移動機器人，如自動導向車、足球機器人及各種類足式機器人等。目前，地面移動機器人的運動方式有輪式、履帶式、足式、蠕動式等，其中應用較多的有輪式、履帶式、足式機器人。輪式機器人在平坦的硬質地面上運動具有履帶式和足式機器人無法比擬的優點，在目前的移動機器人中應用最多。履帶式機器人最大的優點是野外作業能力強，它能夠在崎嶇不平的地形表面上行走，可以在建筑物里執行搜救任務、投擲手榴彈等。輪式、履帶式機器人都存在運動方式單一，無法實現對機器人姿態控制的缺陷。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于在提供一種四足仿生昆蟲機器人。

本發明通過以下技術方案加以實現：

所述的四足仿生昆蟲機器人,包括軀干骨架、仿生肢節、驅動機構、控制系統，其特征在于所述驅動機構包括四組用于驅動仿生肢節的形狀記憶合金彈簧，每組形狀記憶合金彈簧由第一彈簧、第二彈簧、第三彈簧及第四彈簧組成，每根形狀記憶合金彈簧的兩端分別連接設置導線，每根導線的另一端與控制系統連接。

所述的四足仿生昆蟲機器人，其特征在于所述軀干骨架包括蟲身、連接機構及彈簧固定機構，所述連接機構及彈簧固定機構插接設置在蟲身上。

所述的四足仿生昆蟲機器人，其特征在于所述連接機構有四個，且對稱穿插設置在蟲身的兩側。

所述的四足仿生昆蟲機器人，其特征在于所述連接機構呈T型，包括水平軸、豎直軸及短軸，所述豎直軸的一端通過三通管A連接設置在水平軸的中部，在水平軸的兩端分別設置有三通管B，在豎直軸的另一端通過三通管C連接短軸，所述短軸與仿生肢節的一端配合連接。

所述的一種四足仿生昆蟲機器人，其特征在于所述仿生肢節與連接機構相連的一端設置有中空連接件，所述連接件上對稱設置與三通管C配合使用的插接孔。

所述的四足仿生昆蟲機器人，其特征在于所述彈簧固定機構包括四根長支架及四根短支架，所述長支架和短支架對稱分布在蟲身上，長支架對稱插接設置在蟲身的兩側，短支架插接設置在蟲身的中部，每根長支架和短支架上均設置有小孔。

所述的四足仿生昆蟲機器人，其特征在于所述仿生肢節有四個，蟲身前面兩個仿生肢節為前足，向前彎，蟲身后面兩個仿生肢節為后足，向后彎，每個仿生肢節的上端和下端分別設置有連接孔。

所述的四足仿生昆蟲機器人，其特征在于所述控制系統為16路繼電器控制板，所述16路繼電器控制板通過串口與電腦相連。

所述的四足仿生昆蟲機器人，其特征在于每組形狀記憶合金彈簧的各個彈簧的兩端分別通過釣魚繩與仿生肢節及軀干骨架相連。

本發明模擬昆蟲的結構和關節驅動方式，提出采用SMA彈簧驅動的四足仿生昆蟲機器人。設計了四足仿生昆蟲機械結構，提出控制方法。足式機器人最大的優點是對路況要求不高，在不連續的地形條件下具有很大優勢，運動靈活，適應復雜地形的能力強，?四足機器人與雙足機器人相比具有更好的穩定性和承載能力，與六足、八足機器人相比機構更簡單。