新型六足仿生蟲的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機器人仿生領域，是結合機械、電子、計算機、控制技術和仿生學為一體的機電一體化設備。
【背景技術】
[0002]當代機器人研究的領域已經從結構環境下的定點作業擴展到航空航天探索、軍事偵察攻擊、水下地下管道檢測、疾病檢查治療、搶險救災等非結構環境下的自主作業。未來的機器人將在人類不能或難以到達的已知或未知環境里為人類工作。
[0003]目前移動機器人中輪式或履帶式移動方式已獲得廣泛的應用，但是步行移動方式具有相對輪式和履帶式移動方式所特有的優點:(I)足運動方式有較好的機動性，即具有較好的對不平地面的適應能力。足運動方式的立足點是離散的，可以在可能達到的地面上最優地選擇支撐點，足運動系統還可以通過松軟地面(如沼澤沙漠等)以及跨越較大的障礙(如溝，坎等)。(2)足運動系統可以有主動隔振，即允許機身運動軌跡與足運動軌跡解耦。盡管地面高低不平，機身運動仍可相當平穩。(3)足運動系統在不平或松散地面上的運動速度較高，而能耗較小。
[0004]實用步行機的研制有賴于科學和工程技術的進步。步行機需要有多個子系統才能完成諸如關節運動的產生、足運動先后順序的安排、平衡監視和實現、障礙的回避與克服等，其中許多規律是人們所不了了解或不完全了解的，盡管研究者們已經得到了很多有用的結論。目前的步行機器人運動的平穩性、靈活性與跨越障礙能力等移動性能都達不到理想的情況。針對這一問題，本發明提出了一種新型六足仿生蟲，具有良好的移動性能。
【發明內容】
[0005]為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種新型六足仿生蟲。
[0006]本發明的仿生蟲具有設計的特殊的腿部機構，能夠使仿生蟲運動的平穩性、靈活性與跨越障礙能力得到很好地保障。
[0007]機械機構是仿生機器人等機械設備的基礎，具有好的機械機構的機器人具有優良的工作性能、簡單的控制算法和較低的制造和維護成本等優點。仿生蟲的機械機構主要包括腿部機構和整體結構兩大部分。
[0008]1、仿生蟲腿部機構。
[0009]仿生蟲的腿部機構關系到仿生蟲運動的平穩性、靈活性與跨越障礙能力等移動性能，是仿生蟲的機械設計的關鍵之一。從運動方面看，仿生蟲的腿部機構的狀態可分為支撐狀態和搖擺狀態，通過腿部機構在這兩種狀態之間的切換實現仿生蟲的各種動作。本發明采用閉鏈形式的平面連桿機構作為仿生蟲的腿機構
2、仿生蟲整體結構。
[0010]本發明設計的仿生蟲由于要具備動物運動的一些特征，所以采用了和動物構型相似的軸對稱構型中的正向對稱分布構型。由于要實現被動穩定性，所以選擇的腿的數目選擇為六條。仿生蟲的整體機械機構除六條腿部機構外，還包括六個傳動齒輪，兩個作為動力源的帶減速器的電機、放置電機的底板和起支撐傳動軸作用的支撐板與側板。
【附圖說明】
[0011]圖1是腿部連桿模型；
圖2是動力傳動方案；
圖2中，1-腿I ;2_齒輪2 ；3-齒輪I ;4_支撐板I ;5_電機I ;6_腿6 ;7_齒輪3 ;8_支撐板3 ；9-支撐板2 ；10-腿5 ；11-齒輪6 ；12~齒輪4 ;13_電機2 ;14_腿4 ;15_齒輪5 ；16-支撐板4 ;17_腿2 ;18_腿3。
[0012]圖3是仿生蟲三維實體圖。
【具體實施方式】
[0013]考慮到閉環機構具有運動剛度大等優點和仿生蟲的足端軌跡的要求，設計了一組斯蒂芬森形式的六連桿機構作為仿生蟲腿部機構。對仿生蟲的總體設計時，在不喪失仿生蟲的基本運動能力的前提下盡量減少驅動電機的數目，設計了采用兩個電機驅動的仿生蟲動力傳動方案。
[0014]1、仿生蟲腿部機構的【具體實施方式】。
[0015]在仿生蟲爬行的過程中，要求處于支撐狀態的足端相對于機身的運動軌跡為直線，這樣能不讓機身的重心上下波動以減少能量消耗，同時有利于協調各個腿之間的運動和對機身姿態的控制。在步行過程，處于支撐狀態的腿承受仿生蟲的重量并推動其實現運動，因此仿生蟲的腿部機構必須具有與仿生蟲整體的重量相應的剛度，以防止出現“軟骨病”。
[0016]連桿機構作為實際應用中常見的機構，具有能實現不同的運動規律和運動軌跡要求、承受載荷較大、便于加工制造等優點。查閱連桿曲線圖譜得到許多連桿末端運動軌跡中有一段近似直線部分的平面四連桿機構，但不能直接把該連桿機構作為仿生蟲的腿部機構，因為其軌跡中接近直線的部分不能處于腿的支撐相。為了把這種連桿結構用于仿生蟲，將其變換成六桿平動機構。六桿平動機構可以很好地實現爬行的功能。
[0017]2、仿生蟲整體結構的【具體實施方式】。
[0018]仿生蟲的整體機械機構除六條腿部機構外，還包括六個傳動齒輪，兩個作為動力源的帶減速器的電機、放置電機的底板和起支撐傳動軸作用的支撐板與側板。系統的動力傳動路徑為:電機I的運動通過齒輪1、齒輪2和與齒輪2固結的傳動軸傳遞到腿I和腿6,通過齒輪1、齒輪3和與齒輪3固結的傳動軸傳遞到腿2 ;電機2的運動通過齒輪4、齒輪5和與齒輪5固結的傳動軸傳遞到腿3和腿4，通過齒輪4、齒輪6和與齒輪6固結的傳動軸傳遞到腿5,如圖2所示。
[0019]由于采用的電機數目較少，采用這樣的驅動方式減輕了仿生蟲的總重量。，該結構把電機置于仿生蟲機身的中部，這樣兩端的側板和底板對電機可以起到保護作用，增加了系統的可靠性。腿部機構中每個連桿機構都有一個曲軸，該曲軸直接和與齒輪固結的動力輸出軸固連。在圖2中,底板的最外側存在側板,連桿機構中的機架直接利用側板生成。支撐板和側板起到支撐傳動軸的作用。
【主權項】
1.一種新型六足仿生蟲，其特征在于:包含了專門設計的仿生蟲腿部機構和整體結構，使仿生蟲可以像昆蟲一樣進行前進、轉彎等移動功能。
2.根據權利要求1所述新型六足仿生蟲，其特征在于:所述仿生蟲腿部結構使整個機器人像昆蟲一樣移動。
3.根據權利要求1所述新型六足仿生蟲，其特征在于:所述仿生蟲整體結構用來支撐仿生蟲移動所需的各種零部件并將其連接在一起。
【專利摘要】本發明公開了一種新型六足仿生蟲，其特征在于：包含了專門設計的仿生蟲腿部機構和整體結構，使仿生蟲可以像昆蟲一樣進行前進、轉彎等移動功能。本發明的仿生蟲具有良好的運動平穩性、靈活性與跨越障礙能力。
【IPC分類】B62D57-032
【公開號】CN104691647
【申請號】CN201310660349
【發明人】孫寶恒
【申請人】孫寶恒
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月10日