一种可被动越障双电机仿生蟑螂

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，更具体地说，涉及一种可被动越障双电机仿生蟑螂。

背景技术

“仿生机器人”是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人，目前在西方国家，机械宠物十分流行。二十一世纪人类将进入老龄化社会，发展“仿人机器人”将弥补年轻劳动力的严重不足，解决老龄化社会的家庭服务和医疗等社会问题，并能开辟新的产业，创造新的就业机会。

“仿生机器人”的从事领域十分广泛，例如仿麻雀机器人可以担任环境监测的任务，国外科学家发现，蟑螂拥有高超的导航功能，而模仿蟑螂这一功能，可使机器人在陌生的环境中具有高超的探路能力，所以，研究制造仿生蟑螂机器人前景也是非常美好。

仿生蟑螂被运用与各个领域，如侦察，但现有的仿生蟑螂在越障这一行为上功能较差，一般选择更换路线来绕过障碍物，这样造成仿生蟑螂到达目的地时间较长，且容易暴露目标，影响隐蔽侦察结果，为此，我们提出一种可被动越障双电机仿生蟑螂。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可被动越障双电机仿生蟑螂，本方案通过自调节控制器控制双电机驱动组件和连杆传动组件驱使该仿生蟑螂运行，又在连杆传动组件的末端设置有转动连接的越障接触块，通过其与弧形归位板的配合有效保证越障接触块转动后的自动归位，实现仿生蟑螂的被动避障功能，另外在连杆传动组件内部设置有电磁驱动管，通过给永磁斥块磁吸引力来实现滑动支腿的伸缩，进一步完善该机器的被动避障功能，增加其运动灵活性，增强其侦察隐蔽性，提高该仿生蟑螂作业成功率。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种可被动越障双电机仿生蟑螂，包括蚁身外壳，所述蚁身外壳内端对称固定安装有双电机驱动组件，两个所述双电机驱动组件相互远离一端均连接有连杆传动组件，所述连杆传动组件远离双电机驱动组件的一端开设有滑动件内置腔，所述滑动件内置腔靠近双电机驱动组件的一侧内壁固定安装有电磁驱动管，所述滑动件内置腔远离双电机驱动组件的一侧内壁滑动连接有滑动支腿，所述滑动支腿靠近电磁驱动管的一端固定安装有永磁斥块，且永磁斥块和电磁驱动管相配合，所述滑动支腿远离电磁驱动管的一端固定安装有弧形归位板，所述滑动支腿远离电磁驱动管的一端中部转动连接有越障接触块，所述越障接触块靠近弧形归位板的一侧固定安装有磁依附块，所述弧形归位板靠近越障接触块的一侧固定安装有磁吸引层，且磁依附块和磁吸引层相配合，所述蚁身外壳内固定安装有自调节控制器，且双电机驱动组件通过导线和自调节控制器电性连接，所述蚁身外壳的右端固定安装有仿生驱动蚁头，所述仿生驱动蚁头内固定安装有头部传感侦察器，且头部传感侦察器通过导线和自调节控制器电性连接，所述弧形归位板内固定安装有位于磁吸引层左侧的压力传感器，且压力传感器通过导线和自调节控制器电性连接；通过自调节控制器控制双电机驱动组件和连杆传动组件驱使该仿生蟑螂自由行走，又在连杆传动组件的末端设置有转动连接的越障接触块，通过越障接触块上的磁吸引层与弧形归位板上的磁依附块相配合，有效保证了越障接触块在转动避障后的自动归位，实现仿生蟑螂的被动避障功能，另外在连杆传动组件内部设置有电磁驱动管，通过给永磁斥块磁吸引力来实现滑动支腿的伸缩，进一步完善该机器的被动避障功能，从而增加该仿生蟑螂的运动灵活性，增强它在执行侦察任务时的隐蔽性，进而提高该仿生蟑螂执行任务的成功率。

进一步的，所述双电机驱动组件包括驱动电机，所述蚁身外壳内对称固定安装有驱动电机，所述蚁身外壳内远离驱动电机的一端对称固定安装有支撑块，所述驱动电机的输出端固定安装有螺纹杆，所述蚁身外壳内部固定连接有一对位于两个螺纹杆相靠近一侧的支撑挡板，所述支撑挡板靠近螺纹杆的一侧等距转动连接有三个转轴，所述转轴外表面中部固定连接有从动齿轮，所述转轴远离支撑挡板的一端固定连接有驱动椭圆块，所述螺纹杆和支撑块转动连接，且螺纹杆和从动齿轮啮合连接；通过一个螺纹杆同时驱动三个从动齿轮和驱动椭圆块转动，再使用双电机驱动，更好的控制两侧支腿的行走平衡，提高仿生蟑螂行进时的稳定度，呈椭圆设置的驱动椭圆块能够更好的驱动腿部连杆进行前进、后退和转向的操作，提高仿生蟑螂行进的自由度，进而提高该仿生蟑螂整体作业的灵活度。

进一步的，所述连杆传动组件包括嵌合驱动球，所述驱动椭圆块远离从动齿轮的一侧转动连接有嵌合驱动球，所述嵌合驱动球远离驱动椭圆块的一端固定连接有腿部连杆，所述蚁身外壳内固定安装有多个喇叭口支撑器，且腿部连杆和喇叭口支撑器转动连接，所述驱动椭圆块靠近嵌合驱动球的一侧开设有椭圆传动槽，且嵌合驱动球内嵌于椭圆传动槽；嵌合驱动球和椭圆传动槽的配合使用，有效控制腿部连杆摆动的方向，再通过腿部连杆和喇叭口支撑器的配合，控制了腿部连杆的摆动幅度，有效保持仿生蟑螂行进的稳定性，提高仿生蟑螂的移动平衡度，进而有效保证了该仿生蟑螂任务执行的成功率。

进一步的，所述腿部连杆靠近滑动支腿一端的内壁开设有限位槽，所述滑动支腿靠近电磁驱动管的一端固定连接有引导环，且引导环在限位槽内部构成滑动结构；滑动支腿在腿部连杆内端滑动时，引导环和限位槽的配合使用，对滑动支腿的滑动限制了方向和距离，防止滑动支腿从腿部连杆内的脱落，提高了滑动支腿滑动的稳定性，进而有效保证了仿生蟑螂支腿末端伸缩的平稳性，提高了其避障的敏捷度，更利于提高仿生蟑螂执行侦察任务时的隐蔽性。

进一步的，所述滑动支腿远离电磁驱动管的一端开设有异形转动槽，所述越障接触块靠近滑动支腿的一端固定安装有自适应导向杆，且自适应导向杆内嵌于异形转动槽；方便越障接触块进行全方位的转动，同时防止越障接触块从滑动支腿下端脱落，提高支腿末端被动避障的敏捷度，也提高越障接触块转动后归位的自适应度，缩短仿生蟑螂继续行进的调整时长，提高其任务完成速度。

进一步的，所述越障接触块的下端外壁转动连接有多个着力滚动球，所述着力滚动球的外壁固定连接有多个电磁吸附盘，且电磁吸附盘通过导线和自调节控制器电性连接；提高支腿底端与支撑面的粘合度，更利于有效保证仿生蟑螂在崎岖地面行进时的稳定度，有效防止仿生蟑螂的倾翻，提高其任务完成质量。

进一步的，所述蚁身外壳的外壁固定安装有太阳能板，且太阳能板通过导线和自调节控制器电性连接；便于有效持续的给该仿生蟑螂提供能源支撑，减少污染能源消耗，提高仿生蟑螂的节能环保性，有效保证户外任务时能源的补偿，有效保证任务的顺利完成。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案通过自调节控制器控制双电机驱动组件和连杆传动组件驱使该仿生蟑螂自由行走，又在连杆传动组件的末端设置有转动连接的越障接触块，通过越障接触块上的磁吸引层与弧形归位板上的磁依附块相配合，有效保证了越障接触块在转动避障后的自动归位，实现仿生蟑螂的被动避障功能，另外在连杆传动组件内部设置有电磁驱动管，通过给永磁斥块磁吸引力来实现滑动支腿的伸缩，进一步完善该机器的被动避障功能，从而增加该仿生蟑螂的运动灵活性，增强它在执行侦察任务时的隐蔽性，进而提高该仿生蟑螂执行任务的成功率。

（2）通过一个螺纹杆同时驱动三个从动齿轮和驱动椭圆块转动，再使用双电机驱动，更好的控制两侧支腿的行走平衡，提高仿生蟑螂行进时的稳定度，呈椭圆设置的驱动椭圆块能够更好的驱动腿部连杆进行前进、后退和转向的操作，提高仿生蟑螂行进的自由度，进而提高该仿生蟑螂整体作业的灵活度。

（3）嵌合驱动球和椭圆传动槽的配合使用，有效控制腿部连杆摆动的方向，再通过腿部连杆和喇叭口支撑器的配合，控制了腿部连杆的摆动幅度，有效保持仿生蟑螂行进的稳定性，提高仿生蟑螂的移动平衡度，进而有效保证了该仿生蟑螂任务执行的成功率。

（4）滑动支腿在腿部连杆内端滑动时，引导环和限位槽的配合使用，对滑动支腿的滑动限制了方向和距离，防止滑动支腿从腿部连杆内的脱落，提高了滑动支腿滑动的稳定性，进而有效保证了仿生蟑螂支腿末端伸缩的平稳性，提高了其避障的敏捷度，更利于提高仿生蟑螂执行侦察任务时的隐蔽性。

（5）滑动支腿远离电磁驱动管的一端开设有异形转动槽，弧形归位板靠近滑动支腿的一端固定安装有自适应导向杆，且自适应导向杆内嵌于异形转动槽；方便越障接触块进行全方位的转动，同时防止越障接触块从滑动支腿下端脱落，提高支腿末端被动避障的敏捷度，也提高越障接触块转动后归位的自适应度，缩短仿生蟑螂继续行进的调整时长，提高其任务完成速度。

（6）越障接触块的下端外壁转动连接有多个着力滚动球，着力滚动球的外壁固定连接有多个电磁吸附盘，且电磁吸附盘通过导线和自调节控制器电性连接；提高支腿底端与支撑面的粘合度，更利于有效保证仿生蟑螂在崎岖地面行进时的稳定度，有效防止仿生蟑螂的倾翻，提高其任务完成质量。

（7）蚁身外壳的外壁固定安装有太阳能板，且太阳能板通过导线和自调节控制器电性连接；便于有效持续的给该仿生蟑螂提供能源支撑，减少污染能源消耗，提高仿生蟑螂的节能环保性，有效保证户外任务时能源的补偿，有效保证任务的顺利完成。

附图说明

图1为本发明的整体俯视结构示意图；

图2为本发明的整体俯视剖面结构示意图；

图3为本发明连杆传动组件的结构示意图；

图4为本发明双电机驱动组件的结构示意图；

图5为本发明越障接触块转动状态的结构示意图；

图6为本发明越障接触块归位状态的结构示意图；

图7为本发明自适应导向杆的结构示意图；

图8为本发明的越障接触块归位状态侧视剖面结构示意图；

图9为本发明的越障接触块转动状态侧视剖面结构示意图；

图10为本发明的压力传感器的结构示意图；

图11为本发明的电磁吸附盘结构示意图。

图中附图标记说明：

1、蚁身外壳；2、双电机驱动组件；201、驱动电机；202、螺纹杆；203、支撑挡板；204、从动齿轮；205、驱动椭圆块；206、转轴；3、连杆传动组件；301、嵌合驱动球；302、腿部连杆；303、喇叭口支撑器；4、电磁驱动管；5、滑动支腿；6、永磁斥块；7、弧形归位板；8、越障接触块；9、自调节控制器；10、仿生驱动蚁头；11、头部传感侦察器；12、椭圆传动槽；13、自适应导向杆；14、磁吸引层；15、磁依附块；16、压力传感器；17、着力滚动球；18、电磁吸附盘；19、太阳能板；20、限位槽；21、引导环。

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做出创造性劳动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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

请参阅图1-2和图8-10，一种可被动越障双电机仿生蟑螂，包括蚁身外壳1，蚁身外壳1内端对称固定安装有双电机驱动组件2，两个双电机驱动组件2相互远离一端均连接有连杆传动组件3，连杆传动组件3远离双电机驱动组件2的一端开设有滑动件内置腔，滑动件内置腔靠近双电机驱动组件2的一侧内壁固定安装有电磁驱动管4，滑动件内置腔远离双电机驱动组件2的一侧内壁滑动连接有滑动支腿5，滑动支腿5靠近电磁驱动管4的一端固定安装有永磁斥块6，且永磁斥块6和电磁驱动管4相配合，滑动支腿5远离电磁驱动管4的一端固定安装有弧形归位板7，滑动支腿5远离电磁驱动管4的一端中部转动连接有越障接触块8，越障接触块8靠近弧形归位板7的一侧固定安装有磁依附块15，弧形归位板7靠近越障接触块8的一侧固定安装有磁吸引层14，且磁依附块15和磁吸引层14相配合，蚁身外壳1内固定安装有自调节控制器9，且双电机驱动组件2通过导线和自调节控制器9电性连接，蚁身外壳1的右端固定安装有仿生驱动蚁头10，仿生驱动蚁头10内固定安装有头部传感侦察器11，且头部传感侦察器11通过导线和自调节控制器9电性连接，弧形归位板7内固定安装有位于磁吸引层14左侧的压力传感器16，且压力传感器16通过导线和自调节控制器9电性连接；通过自调节控制器9控制双电机驱动组件2和连杆传动组件3驱使该仿生蟑螂自由行走，又在连杆传动组件3的末端设置有转动连接的越障接触块8，通过越障接触块8上的磁吸引层14与弧形归位板7上的磁依附块15相配合，有效保证了越障接触块8在转动避障后的自动归位，实现仿生蟑螂的被动避障功能，另外在连杆传动组件3内部设置有电磁驱动管4，通过给永磁斥块6磁吸引力来实现滑动支腿5的伸缩，进一步完善该机器的被动避障功能，从而增加该仿生蟑螂的运动灵活性，增强它在执行侦察任务时的隐蔽性，进而提高该仿生蟑螂执行任务的成功率。

请参阅图3和图4，双电机驱动组件2包括驱动电机201，蚁身外壳1内对称固定安装有驱动电机201，蚁身外壳1内远离驱动电机201的一端对称固定安装有支撑块，驱动电机201的输出端固定安装有螺纹杆202，蚁身外壳1内部固定连接有一对位于两个螺纹杆202相靠近一侧的支撑挡板203，支撑挡板203靠近螺纹杆202的一侧等距转动连接有三个转轴206，转轴206外表面中部固定连接有从动齿轮204，转轴206远离支撑挡板203的一端固定连接有驱动椭圆块205，螺纹杆202和支撑块转动连接，且螺纹杆202和从动齿轮204啮合连接；通过一个螺纹杆202同时驱动三个从动齿轮204和驱动椭圆块205转动，再使用双电机驱动，更好的控制两侧支腿的行走平衡，提高仿生蟑螂行进时的稳定度，呈椭圆设置的驱动椭圆块205能够更好的驱动腿部连杆302进行前进、后退和转向的操作，提高仿生蟑螂行进的自由度，进而提高该仿生蟑螂整体作业的灵活度。

请参阅图3和图4，连杆传动组件3包括嵌合驱动球301，驱动椭圆块205远离从动齿轮204的一侧转动连接有嵌合驱动球301，嵌合驱动球301远离驱动椭圆块205的一端固定连接有腿部连杆302，蚁身外壳1内固定安装有多个喇叭口支撑器303，且腿部连杆302和喇叭口支撑器303转动连接，驱动椭圆块205靠近嵌合驱动球301的一侧开设有椭圆传动槽12，且嵌合驱动球301内嵌于椭圆传动槽12；嵌合驱动球301和椭圆传动槽12的配合使用，有效控制腿部连杆302摆动的方向，再通过腿部连杆302和喇叭口支撑器303的配合，控制了腿部连杆302的摆动幅度，有效保持仿生蟑螂行进的稳定性，提高仿生蟑螂的移动平衡度，进而有效保证了该仿生蟑螂任务执行的成功率。

请参阅图8和图9，腿部连杆302靠近滑动支腿5一端的内壁开设有限位槽20，滑动支腿5靠近电磁驱动管4的一端固定连接有引导环21，且引导环21在限位槽20内部构成滑动结构；滑动支腿5在腿部连杆302内端滑动时，引导环20和限位槽21的配合使用，对滑动支腿5的滑动限制了方向和距离，防止滑动支腿5从腿部连杆302内的脱落，提高了滑动支腿5滑动的稳定性，进而有效保证了仿生蟑螂支腿末端伸缩的平稳性，提高了其避障的敏捷度，更利于提高仿生蟑螂执行侦察任务时的隐蔽性。

请参阅图5，滑动支腿5远离电磁驱动管4的一端开设有异形转动槽，越障接触块8靠近滑动支腿5的一端固定安装有自适应导向杆13，且自适应导向杆13内嵌于异形转动槽；方便越障接触块8进行全方位的转动，同时防止越障接触块8从滑动支腿5下端脱落，提高支腿末端被动避障的敏捷度，也提高越障接触块8转动后归位的自适应度，缩短仿生蟑螂继续行进的调整时长，提高其任务完成速度。

请参阅图7-9，越障接触块8的下端外壁转动连接有多个着力滚动球17，着力滚动球17的外壁固定连接有多个电磁吸附盘18，且电磁吸附盘18通过导线和自调节控制器9电性连接；提高支腿底端与支撑面的粘合度，更利于有效保证仿生蟑螂在崎岖地面行进时的稳定度，有效防止仿生蟑螂的倾翻，提高其任务完成质量。

请参阅图1，蚁身外壳1的外壁固定安装有太阳能板19，且太阳能板19通过导线和自调节控制器9电性连接；便于有效持续的给该仿生蟑螂提供能源支撑，减少污染能源消耗，提高仿生蟑螂的节能环保性，有效保证户外任务时能源的补偿，有效保证任务的顺利完成。

请参阅图1-11，当该仿生蟑螂执行侦察任务时，头部传感侦察器11会将侦察到的情况反馈到自调节控制器9，自调节控制器9则会控制驱动电机201启动，带动螺纹杆202转动，使得与螺纹杆202啮合连接的从动齿轮204带动驱动椭圆块205进行转动，驱动椭圆块205一侧的椭圆传动槽12驱动其内嵌合驱动球301控制腿部连杆302进行摆动，腿部连杆302会在喇叭口支撑器303的支撑下伸出蚁身外壳1外端进行摆动，其中，两侧一共六个支腿会如图2所示，分为两组呈三角状运行，当一组三角支腿前进时，另一组保持该机器的平衡，实现仿生蟑螂的平稳行走，当腿部连杆302下端的越障接触块8遇到障碍物时，如图5所示，受到障碍物的推挤，使得越障接触块8在自适应导向杆13的帮助下发生转动，进而实现支腿的被动避障，避障完成后，弧形归位板7上的磁吸引层14和越障接触块8上的磁依附块15配合使用，将越障接触块8进行复原，之后继续行进；当仅仅靠越障接触块8的转动无法完整完成避障过程时，如图6所示，将越障接触块8向弧形归位板7的方向进行挤压，弧形归位板7内的压力传感器16感受到挤压将信号传送到自调节控制器9，自调节控制器9则会控制电磁驱动管4通过的电流，从而控制对永磁斥块6的磁吸力，将滑动支腿5向腿部连杆302内进行收回，如图8所示，缩短了支腿末端的长度，更便于支腿的成功避障，自调节控制器9内装配有设置好的继电器，可以在避障完成后及时将滑动支腿5进行滑动送出，有效保持支腿的持续使用能力；同时，当仿生蟑螂的支腿在行进时，越障接触块8末端的着力滚动球17在需要减小支腿与地面的摩擦时发生转动，便于帮助支腿更快速的移动，当需要增加支腿的稳定性时，则可以对着力滚动球17外端的电磁吸附盘18进行通电，使得电磁吸附盘18产生吸附力，增大越障接触块8与接触面的吸附性，提高越障接触块8的稳定性；另外，当该仿生蟑螂在户外进行侦察作业时，可以通过外端的太阳能板19进行太阳能的吸收，然后转化为电能储存并使用，为户外电源的补给提供了便利性，以上便完成使用该装置的一系列操作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。