[實用新型]可滾動前進的六足機器人

有效

• 申請號: 201320198578.3
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN203172754U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 張海龍;張先彪;周威;尹婷婷;孟珂;劉春杰;楊樂
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王立文

技術領域

本實用新型屬于機器人技術領域，涉及一種即可以用腿行走又可以滾動的六足越障機器人。

背景技術

具有諸多優勢：相對于輪式機器人，足式機器人在崎嶇路面、惡劣路況下具有更好的適應性和避障行走能力；相對于履帶機器人，足式機器人具有重量更輕，行走機構耦合性更弱，在一定自由度的機構失靈后仍能繼續行走等特點。足式機器人，特別是六足機器人，具有良好的路面適應能力、高速機動性、行走穩定性和結構可靠性，能比較輕松的跨越障礙。因此六足機器人被廣泛用于危險區域探測，災難救援等領域。

目前，已經出現了許多六足機器人，此類機器人一般采用連桿驅動，能實現越障等功能，但是很難越過超過自己身高的障礙；并且系統比較復雜，控制難度大。現在的六足機器人有比較好的越障能力，但是在平坦路面很難高速行走。

發明內容

本實用新型旨在通過仿生的方法，設計出一種仿生蜘蛛，在越障時利用多足機器人的優勢輕松越障；在斜坡崎嶇路面時利用輪型機器人的優勢，快速滾動。同時通過改進設計，加強越障能力，使其可以越過超過身高的障礙。

本實用新型通過以下技術方案實現：

一種可滾動前進的六足機器人，包括六邊形的整機支架1，固定安裝于整機支架1正上方的控制與檢測模塊2以及分別固定于整機支架1的六個側邊的六只足部機構3、4、5、6、7、8，其中六只足部機構3、4、5、6、7、8的結構形式相同，均包括上肢機構A、中段機構B和下肢機構C。

所述的上肢機構A由上肢伺服舵機9、上肢動力輸出法蘭10、上肢與中段連接件11、帶法蘭支撐軸12、軸承組件13和軸承支架14組成。高扭矩的上肢伺服舵機9通過上肢動力輸出法蘭10帶動上肢與中段連接件11轉動。為了保持運動的剛性，增加了支撐組件。帶法蘭支撐軸12的法蘭端和上肢與中段連接件11固定連接。帶法蘭支撐軸12的軸端與軸承組件13的軸承內圈配合。軸承組件13通過角型材的軸承支架14和整機支架14固連。上肢驅動A配置為抬升機構，提高了機器人的越障能力。

所述的中段機構B由中段驅動舵機15、中段支撐軸承16、中段與下肢連接件17和中段動力輸出法蘭18組成。中段支撐舵機15橫向布置，使整條腿的長度變短，降低了腿的力臂長度，從而降低了上肢伺服舵機9的負擔。中段驅動舵機15的動力通過中段動力輸出法蘭18輸出。中段與下肢連接件17在中段驅動舵機15的輸出軸向有兩處和其相連，其中，中段動力輸出法蘭18帶動中段與下肢連接件17橫向轉動，中段支撐軸承16負責支撐。

所述的下肢機構C由下肢驅動舵機19、下肢動力輸出法蘭20和下肢雙向足21組成。下肢驅動舵機19通過下肢動力輸出法蘭20帶動下肢雙向足21運動。下肢雙向足21采用鏤空碳纖維板材制造，在保證強度的同時降低了重量。由于下肢雙向足21關于下肢驅動舵機19對稱，即使機器人傾覆仍可正常行走。當進入滾動行走模式時，下肢雙向足21的外部長端著地，因為長度大，所以行走穩定性高，降低了控制系統的負擔。

控制與檢測模塊2包括全向視覺的CMOS攝像頭2-1、硬件視覺處理模塊2-2、中央控制器2-3、慣性測量單元2-4以及無線通信單元2-5；

其中，CMOS攝像頭2-1將采集到的周圍環境信息傳遞給具有硬件視頻壓縮功能的硬件視覺處理模塊2-2，進行視頻處理后，將路況信息傳輸給中央控制器2-3；

慣性測量單元2-4采集的運動信息，并傳輸給中央控制器2-3；

無線通信單元2-5用于接收和發送控制指令；

中央控制器2-3根據硬件視覺處理模塊2-2和慣性測量單元2-4傳遞過來的信息自行輸出驅動指令，或者根據無線通信單元2-5接收到的人工控制指令，控制各個伺服舵機動作，進而使各個腿移動相應的角度。

在自主行走模式下，中央控制器2-3根據CMOS攝像頭2-1的視覺信息做出路況判斷，中央處理器2-3根據視覺信息和慣性測量單元2-4獲得的運動信息做出步態調整與規劃，通過總線發送給各個伺服舵機，各個伺服舵機接收指令并做出相應動作。

在遠程控制模式下，通過無線收發單元2-5將CMOS攝像頭2-1采集到的周圍環境信息、慣性測量單元2-4采集的運動信息發送給遠程控制器上的顯示器，操縱員根據顯示信息發出相應控制指令。無線收發單元2-5接收操作員的控制指令，進而通過中央控制器2-3控制各個伺服舵機。

在崎嶇和惡劣路況下，采用足式行走。當遇到平坦和下坡路面時，各個足部機構在中央控制器2-3的控制下，協調動作，完成行走到滾動的姿態切換。此過程中，中央控制器2-3通過讀取慣性測量單元2-4的反饋信息來了解自身所處的姿態，做出平衡調整。