專利名稱：微型六足仿生機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種仿生機(jī)器人，特別是一種微型六足仿生機(jī)器人，屬于機(jī)器人領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)機(jī)器人的研究已有幾十年的歷史，專業(yè)研究人員和技術(shù)人員從生物學(xué)和工程學(xué)的角度，分析了昆蟲(chóng)和動(dòng)物能夠適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境的機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上仿造蟑螂研制成仿生六足機(jī)器人。這些研究主要從蟑螂的腿部肌肉受到各種刺激后產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)的角度出發(fā)，利用氣動(dòng)閥模擬肌肉的舒張和收縮，用一種復(fù)雜的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)來(lái)模擬肌肉間的互聯(lián)，最后把電機(jī)輸入當(dāng)成外界刺激信號(hào)。這種方法固然很好，但機(jī)器人結(jié)構(gòu)和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制十分復(fù)雜，總體結(jié)構(gòu)尺寸和體積很難縮小。上海交通大學(xué)2000年第10期學(xué)報(bào)一文一種形狀記憶合金絲驅(qū)動(dòng)的微小型六足機(jī)器人，作者李明東等，對(duì)有限空間中形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)輸出角位移不足的問(wèn)題，采用減小關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)半徑，用富余的輸出力補(bǔ)償輸出角位移的不足；在三維可用空間中布置形狀記憶合金絲，增大形狀記憶合金絲長(zhǎng)度二種方法，開(kāi)發(fā)了由形狀記憶合金絲驅(qū)動(dòng)的仿生六足步行機(jī)器人，并研究了該類機(jī)器人靜步態(tài)行走的控制策略。由于該機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)器采用形狀記憶合金，因而機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)頻率和運(yùn)行速度慢，運(yùn)動(dòng)速度調(diào)節(jié)受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種微型六足仿生機(jī)器人，基于仿生學(xué)原理、超精密加工技術(shù)，利用六套并聯(lián)四桿機(jī)構(gòu)、微型電動(dòng)機(jī)及配套減速增扭機(jī)構(gòu)研制體積微小、具有良好的機(jī)動(dòng)性、靈活性及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力的“微型六足仿生機(jī)器人”。以適應(yīng)在微小、狹窄、凹凸不平、障礙物眾多等環(huán)境下完成人力所限和人所不及的在線探測(cè)、檢查和作業(yè)。本發(fā)明主要包括機(jī)架、微型電動(dòng)機(jī)、蝸輪蝸桿裝置、皮帶傳動(dòng)裝置、四桿機(jī)構(gòu)，以及前足兩條、中足兩條和后足兩條，其連接方式為機(jī)架內(nèi)設(shè)微型電動(dòng)機(jī)、蝸輪蝸桿裝置、皮帶傳動(dòng)裝置，機(jī)架外設(shè)四桿機(jī)構(gòu)以及前足兩條、中足兩條和后足兩條，微型電動(dòng)機(jī)蝸輪蝸桿裝置連接，通過(guò)皮帶又與皮帶傳動(dòng)裝置連接，皮帶傳動(dòng)裝置的軸分別與四桿構(gòu)構(gòu)連接，并將動(dòng)力分別傳給四桿機(jī)構(gòu)，四桿機(jī)構(gòu)分別與前足、中足和后足連接，并帶動(dòng)六足步行。皮帶傳動(dòng)裝置主要包括前軸、中間軸、過(guò)渡軸、后軸，過(guò)渡軸上設(shè)有蝸輪蝸桿裝置的蝸輪和過(guò)渡軸皮帶輪，中間軸上設(shè)有兩個(gè)中間軸皮帶輪，前軸上設(shè)有兩個(gè)前軸皮帶輪，后軸上設(shè)有一個(gè)后軸皮帶輪，通過(guò)皮帶，過(guò)渡軸與中間軸，中間軸與前軸、前軸與后軸相連接，中間軸、前軸和后軸兩軸端分別與四桿機(jī)構(gòu)連接。機(jī)器人的控制通過(guò)PC計(jì)算機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、功放電路實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)靈活、通過(guò)性和適應(yīng)性良好，適應(yīng)更廣泛的地形地貌，特別是微小空間、微小管道、凹凸不平、障礙物眾多等環(huán)境下的驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。更接近于生物體的運(yùn)動(dòng)特征，因而運(yùn)動(dòng)更加靈活，多變、易于控制，對(duì)非結(jié)構(gòu)環(huán)境良好的適應(yīng)性。


圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2本發(fā)明四桿結(jié)構(gòu)示意3本發(fā)明步行原理圖
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明主要包括機(jī)架1、微型電動(dòng)機(jī)2、蝸輪蝸桿裝置3、皮帶傳動(dòng)裝置4、四桿機(jī)構(gòu)5，以及前足兩條6、7、中足兩條8、9和后足兩條10、11，其連接方式為機(jī)架1內(nèi)設(shè)微型電動(dòng)機(jī)2、蝸輪蝸桿裝置3、皮帶傳動(dòng)裝置4，機(jī)架1外設(shè)四桿機(jī)構(gòu)5以及前足兩條6、7，中足兩條8、9和后足兩條10、11，微型電動(dòng)機(jī)2與蝸輪蝸桿裝置3連接，通過(guò)皮帶又與皮帶傳動(dòng)裝置4連接，皮帶傳動(dòng)裝置4的軸分別與四桿機(jī)構(gòu)5連接，并將動(dòng)力分別傳給四桿機(jī)構(gòu)5，四桿機(jī)構(gòu)5分別與前足6、7、中足8、9和后足10、11連接，并帶動(dòng)六足6、7、8、9、10、11步行。皮帶傳動(dòng)裝置4主要包括前軸12、中間軸13、過(guò)渡軸14、后軸15，過(guò)渡軸14上設(shè)有蝸輪蝸桿裝置3的蝸輪和過(guò)渡軸皮帶輪16，中間軸13上設(shè)有兩個(gè)中間軸皮帶輪17、18，前軸12上設(shè)有兩個(gè)前軸皮帶輪19、20，后軸15上設(shè)有一個(gè)后軸皮帶輪21，通過(guò)皮帶，過(guò)渡軸14與中間軸13，中間軸13與前軸12、前軸12與后軸15相連接，中間軸13、前軸12和后軸15的軸端分別與四桿機(jī)構(gòu)5連接。本發(fā)明的六足分兩組，即一側(cè)的前后兩足7、11或6、10與另一側(cè)的中間足8或9為一組。除了微小運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)外同組三足7、11、8或6、10、9同時(shí)行動(dòng)，兩組足7、11、9與6、10、9在運(yùn)動(dòng)上互隔180°，兩組交替運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人第一組足7、11、8或6、10、9剛好著地，并相對(duì)機(jī)器人體向后擺動(dòng)，由于地面的摩擦力，將迫使機(jī)器人本體向前運(yùn)動(dòng)、即實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)機(jī)器人第二組足6、10、9或7、11、8剛好離地，并相對(duì)機(jī)器人體向前擺動(dòng)到最前端，機(jī)器人向前運(yùn)動(dòng)二個(gè)步距，重復(fù)上述的控制過(guò)程，機(jī)器人將根據(jù)指定的行程運(yùn)動(dòng)。改變微型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，機(jī)器人將向相反方向運(yùn)動(dòng)，控制微型電動(dòng)機(jī)的速度，即能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人多種運(yùn)動(dòng)速度的要求。任一瞬間機(jī)器人總是三腳著地，機(jī)器人除具有良好的地形適應(yīng)能力外，改變著地點(diǎn)的位置，也很容易實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的轉(zhuǎn)向，針對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)步態(tài)，機(jī)器人足端必須有抬腿、擺腿、著地、驅(qū)動(dòng)等動(dòng)作。相應(yīng)的足端軌跡應(yīng)有平直的著地支承部份、著地驅(qū)動(dòng)部份、抬腿擺動(dòng)部份，該軌跡通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)5來(lái)實(shí)現(xiàn)。機(jī)器人的控制通過(guò)PC計(jì)算機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、功放電路實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種微型六足仿生機(jī)器人，主要包括機(jī)架(1)、前足(6)、(7)、中足(8)、(9)、后足(10)、(11)，其特征在于還包括微型電動(dòng)機(jī)(2)、蝸輪蝸桿裝置(3)、皮帶傳動(dòng)裝置(4)和四桿機(jī)構(gòu)(5)，其連接方式為機(jī)架(1)內(nèi)設(shè)微型電動(dòng)機(jī)(2)、蝸輪蝸桿裝置(3)、皮帶傳動(dòng)裝置(4)，機(jī)架(1)外設(shè)四桿機(jī)構(gòu)(5)以及前足兩條(6)、(7)，中足兩條(8)、(9)和后足兩條(10)、(11)，微型電動(dòng)機(jī)(2)與蝸輪蝸桿裝置(3)連接，通過(guò)皮帶又與皮帶傳動(dòng)裝置(4)連接，皮帶傳動(dòng)裝置(4)的軸分別與四桿機(jī)構(gòu)(5)連接，四桿機(jī)構(gòu)(5)分別與前足(6)、(7)、中足(8)、(9)和后足(10)、(11)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種微型六足仿生機(jī)器人，其特征是皮帶傳動(dòng)裝置(4)主要包括前軸(12)、中間軸(13)、過(guò)渡軸(14)、后軸(15)，過(guò)渡軸(14)上設(shè)有蝸輪蝸桿裝置(3)的蝸輪和過(guò)渡軸皮帶輪(16)，中間軸(13)上設(shè)有兩個(gè)中間軸皮帶輪(17)、(18)，前軸(12)上設(shè)有兩個(gè)前軸皮帶輪(19)、(20)，后軸(15)上設(shè)有一個(gè)后軸皮帶輪(21)，通過(guò)皮帶，過(guò)渡軸(14)與中間軸(13)，中間軸(13)與前軸(12)、前軸(12)與后軸(15)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種微型六足仿生機(jī)器人，其特征是中間軸(13)、前軸(12)和后軸(15)的軸端分別與四桿機(jī)構(gòu)(5)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種微型六足仿生機(jī)器人，其特征是機(jī)器人的控制通過(guò)PC計(jì)算機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、功放電路實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
微型六足仿生機(jī)器人主要包括:機(jī)架、微型電動(dòng)機(jī)、蝸輪蝸桿裝置、皮帶傳動(dòng)裝置、四桿機(jī)構(gòu),以及前足兩條、中足兩條和后足兩條,其連接方式為:機(jī)架內(nèi)設(shè)微型電動(dòng)機(jī)、蝸輪蝸桿裝置、皮帶傳動(dòng)裝置,機(jī)架外設(shè)四桿機(jī)構(gòu)以及前足兩條、中足兩條和后足兩條,微型電動(dòng)機(jī)蝸輪蝸桿裝置連接,通過(guò)皮帶又與皮帶傳動(dòng)裝置連接,皮帶傳動(dòng)裝置的軸分別與四桿構(gòu)構(gòu)連接,并將動(dòng)力分別傳給四桿機(jī)構(gòu),四桿機(jī)構(gòu)分別與前足、中足和后足連接,并帶動(dòng)六足步行。本發(fā)明結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)靈活、通過(guò)性和適應(yīng)性良好,對(duì)非結(jié)構(gòu)環(huán)境良好的適應(yīng)性。
文檔編號(hào)B62D57/00GK1338357SQ0112696
公開(kāi)日2002年3月6日 申請(qǐng)日期2001年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月8日
發(fā)明者顏國(guó)正, 丁國(guó)清, 顏德田, 林良明 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)