一种仿生蜈蚣机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体而言，涉及一种仿生蜈蚣机器人。

背景技术

随着科技的发展，越来越多的搜救装置问世，雷达生命探测仪便是其中之一。但是它也存在着一些问题，雷达生命探测仪救生系统除了无法穿透障碍物侦测移动外，大部分的系统，例如摄像系统，侦测的范围非常有限，且在危险、空间很小的场所以及一些特殊环境中，不易进行探测救援的工作。

发明内容

基于此，为了解决现有救援装置侦测的范围有限，且在危险、空间很小的场所以及一些特殊环境中，不易进行探测救援的问题的问题，本发明提供了一种仿生蜈蚣机器人，其具体技术方案如下：

一种仿生蜈蚣机器人，包括依次连接的头部节、若干个中间节以及尾部节；其中，

所述头部节包括头部躯干机架、传动电机、转向电机、电源、联轴器、以及控制模块，所述电源以及所述控制模块均连接于所述头部躯干机架上，所述控制模块分别与所述电源、所述传动电机以及所述转向电机信号连接，所述传动电机通过第一电机座与所述头部躯干机架转动连接，所述传动电机的输出轴方向与所述中间节的长度方向平行，所述转向电机的输出轴与所述中间节的长度方向垂直；

所述中间节包括中部躯干机架、第一传动组件以及第一移动组件，所述中部躯干机架上设置有用于安装所述第一传动组件以及所述一传动组件的第一安装腔，所述转向电机通过第二电机座固定连接于所述中部躯干机架上，所述转向电机的输出轴与所述头部躯干机架固定连接；

所述尾部节包括尾部躯干机架、第二传动组件以及第二移动组件；

所述第二传动组件的结构与所述第一传动组件的结构相同，所述第二移动组件的结构与所述第一移动组件的结构相同，所述尾部躯干机架上设置有用于安装所述第二传动组件以及所述第二移动组件的第二安装腔。

上述的一种仿生蜈蚣机器人，通过设置带有动力的头部节以及用于移动的中间节带动具有辅助功能的尾部节，从而模拟蜈蚣行走，具有极强的环境适应性，能够满足救援需求，具有很好的实用性。

进一步地，所述传动组件包括蜗杆、第一蜗轮、第二蜗轮、第一蜗轮轴以及第二蜗轮轴，所述第一安装腔位于所述中部躯干机架的中轴线两端上分别连接有第一固定端以及第二固定端，所述第一固定端以及所述第二固定端均开有通孔，所述蜗杆的一端穿过所述第一固定端的通孔形成第一端，所述蜗杆的另一端穿过所述第二固定端形成第二端，所述第一蜗轮与所述第二蜗轮均与所述蜗杆啮合连接。

进一步地，所述第一安装腔中设置有第一支座以及第二支座，所述第一支座与所述第二支座关于所述蜗杆的中轴线对称设置于所述第一安装腔中，所述第一蜗轮轴依次贯穿所述第一支座、所述第一蜗轮的圆心以及所述第二支座，所述第一蜗轮轴与所述第一支座以及所述第二支座转动连接，所述第一蜗轮轴与所述第一蜗轮固定连接，所述第二蜗轮轴依次贯穿所述第一支座、所述第二蜗轮的圆心以及所述第二支座，所述第二蜗轮轴与所述第一支座以及所述第二支座转动连接，所述第二蜗轮轴与所述第二蜗轮固定连接。

进一步地，所述移动组件包括第一转向片、第二转向片、第三转向片、第四转向片、第一步足、第二步足、第三步足、第四步足、第一辅助步足行走装置、第二辅助步足行走装置、第三辅助步足行走装置以及第四辅助步足行走装置，所述第一转向片的一端与所述第一蜗轮轴的一端固定连接，所述第一辅助步足行走装置包括安装座、限位块、连杆、第一球头铰链以及第二球头铰链，所述安装座固定连接于所述第一安装腔中，所述限位块与所述安装座转动连接，所述限位块上沿垂直于所述第一安装腔长度方向上设置有滑动腔，所述连杆滑动连接于所述滑动腔中，所述连杆的一端通过第一球头铰链与所述第一转向片的另一端契合连接，所述连杆的另一端通过第二球头铰链与所述中部躯干机架契合连接，所述第一步足与所述第二球头铰链固定连接。

进一步地，所述第二辅助步足行走装置、第三辅助步足行走装置以及第四辅助步足行走装置均与所述第一辅助步足行走装置结构相同，所述第二转向片、所述第三转向片以及所述第四转向片俊宇所述第一转向片结构相同，所述第二转向片的一端连接于所述第一蜗轮轴的另一端，所述第二转向片的另一端通过所述第二辅助步足行走装置与所述第二步足连接；所述第三转向片的一端连接于所述第二蜗轮轴的一端，所述第三转向片的另一端通过所述第三辅助步足行走装置与所述第三步足连接；所述第四转向片的一端连接于所述第二蜗轮轴的另一端，所述第四转向片的另一端通过所述第四辅助步足行走装置与所述第四步足连接。

进一步地，所述中部躯干机架上还转动连接有第一锥齿轮，所述仿生蜈蚣机器人还包括若干个第二锥齿轮以及若干个第三锥齿轮。

进一步地，当所述中间节为一个时，所述第二锥齿轮固定连接于所述中间节的蜗杆的第二端，所述第三锥齿轮固定连接于所述尾部节的蜗杆的第一端，所述中间节的蜗杆的第一端通过所述联轴器与所述传动电机的输出轴连接，所述第二锥齿轮以及所述第三锥齿轮分别与所述第一锥齿轮啮合连接。

进一步地，当所述中间节大于一个时，处于首端的中间节的蜗杆的第一端通过所述联轴器与所述传动电机的输出轴连接，所述第三锥齿轮分别设置于处于首端与尾端之间相邻的中间节的蜗杆的第一端以及所述尾部节的蜗杆的第一端上，所述第二锥齿轮设置于处于首端与尾端之间相邻的中间节的蜗杆的第二端上，所述第二锥齿轮以及所述第三锥齿轮分别与所述第一锥齿轮啮合连接。

进一步地，所述第一步足与所述第二步足关于所述蜗杆的中轴线对称设置，所述第三步足与所述第四步足关于所述蜗杆的中轴线对称设置。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本发明实施例之一中一种仿生蜈蚣机器人的结构示意图；

图2是本发明实施例之一中一种仿生蜈蚣机器人的头部节与中间节的结构示意图之一；

图3是本发明实施例之一中一种仿生蜈蚣机器人的头部节与中间节的结构示意图之二；

图4是本发明实施例之一中一种仿生蜈蚣机器人的头部节与中间节的部分结构示意图；

图5是本发明实施例之一中一种仿生蜈蚣机器人的尾部节的结构示意图；

图6是本发明实施例之一中一种仿生蜈蚣机器人的部分结构示意图。

附图标记说明：

1、头部躯干机架；2、传动电机；3、转向电机；4、电源；5、联轴器；6、控制模块；7、第一固定柱；8、第二固定柱；9、弹簧；10、蜗杆；11、第一蜗轮；12、第二蜗轮；13、第一蜗轮轴；14、第二蜗轮轴；15、第一转动片；16、第二转动片；17、第三转动片；18、第四转动片；19、第一步足；20、第二步足；21、第三步足；22、第四步足；23、第一辅助步足行走装置；24、第二辅助步足行走装置；25、第三辅助步足行走装置；26、第四辅助步足行走装置；27、第一锥齿轮；28、第二锥齿轮；29、第三锥齿轮；30、中间躯干机架；31、尾部躯干机架。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1、图2、图3、图4、图5以及图6所示，本发明一实施例中的一种仿生蜈蚣机器人，包括依次连接的头部节、若干个中间节以及尾部节；其中，

所述头部节包括头部躯干机架1、传动电机2、转向电机3、电源4、联轴器5、以及控制模块6，所述电源4以及所述控制模块6均连接于所述头部躯干机架1上，所述控制模块6分别与所述电源4、所述传动电机2以及所述转向电机3信号连接，所述传动电机2通过第一电机座与所述头部躯干机架1转动连接，所述传动电机2的输出轴方向与所述中间节的长度方向平行，所述转向电机3的输出轴与所述中间节的长度方向垂直；所述中间节包括中部躯干机架、第一传动组件以及第一移动组件，所述中部躯干机架上设置有用于安装所述第一传动组件以及所述一传动组件的第一安装腔，所述转向电机3通过第二电机座固定连接于所述中部躯干机架上，所述转向电机3的输出轴与所述头部躯干机架1固定连接；所述尾部节包括尾部躯干机架31、第二传动组件以及第二移动组件；所述第二传动组件的结构与所述第一传动组件的结构相同，所述第二移动组件的结构与所述第一移动组件的结构相同，所述尾部躯干机架31上设置有用于安装所述第二传动组件以及所述第二移动组件的第二安装腔。

上述的一种仿生蜈蚣机器人，通过设置带有动力的头部节以及用于移动的中间节带动具有辅助功能的尾部节，从而模拟蜈蚣行走，具有极强的环境适应性，能够满足救援需求，具有很好的实用性。

具体的，通过所述控制模块6来控制所述转向电机3和所述传动电机2，进而分别是控制所述仿生蜈蚣机器人的转向与移动速度的调节。

在其中一个实施例中，所述转向电机3的输出轴上缠绕有第一牵拉绳的一端以及第二牵拉绳的一端，中间节的侧边上开有第一贯穿孔以及第二贯穿孔，所述尾部节上相应地开有第三贯穿孔以及第四贯穿孔，所述尾部节远离所述中间节的一侧上设置有第一固定柱7以及第二固定柱8，所述第一牵拉绳的另一端依次穿过所述第一贯穿孔以及所述第三贯穿孔与所述第一固定柱7固定连接，所述第二牵拉绳的另一端依次穿过所述第二贯穿孔以及所述第四贯穿孔与所述第二固定柱8固定连接。转向时，所述转向电机3将会旋转，进而对其中一端牵拉绳绳子进行收缩，使得所述仿生蜈蚣机器人的一边的绳子长一边的绳子短，而绳子短的那边将会因为长度差而产生拉力来完成转向，也就是说，所述转向电机3实际上是调节所述尾部节的朝向进而调节整体的移动方向。该转向方式简单容易控制，优选地，在各节的两边的间隙上加装上弹簧9，不仅能使仿生蜈蚣机器人在通过各锥齿轮传动后能保持节与节之间的位置在一条直线上，且在仿生蜈蚣机器人转向时，能保持节与节之间的倾斜角度一致并防止节与节之间的碰撞。

在其中一个实施例中，所述传动组件包括蜗杆10、第一蜗轮11、第二蜗轮12、第一蜗轮11轴以及第二蜗轮12轴，所述第一安装腔位于所述中部躯干机架的中轴线两端上分别连接有第一固定端以及第二固定端，所述第一固定端以及所述第二固定端均开有通孔，所述蜗杆10的一端穿过所述第一固定端的通孔形成第一端，所述蜗杆10的另一端穿过所述第二固定端形成第二端，所述第一蜗轮11与所述第二蜗轮12均与所述蜗杆10啮合连接。

在其中一个实施例中，所述第一安装腔中设置有第一支座以及第二支座，所述第一支座与所述第二支座关于所述蜗杆10的中轴线对称设置于所述第一安装腔中，所述第一蜗轮11轴依次贯穿所述第一支座、所述第一蜗轮11的圆心以及所述第二支座，所述第一蜗轮11轴与所述第一支座以及所述第二支座转动连接，所述第一蜗轮11轴与所述第一蜗轮11固定连接，所述第二蜗轮12轴依次贯穿所述第一支座、所述第二蜗轮12的圆心以及所述第二支座，所述第二蜗轮12轴与所述第一支座以及所述第二支座转动连接，所述第二蜗轮12轴与所述第二蜗轮12固定连接。

在其中一个实施例中，所述移动组件包括第一转向片、第二转向片、第三转向片、第四转向片、第一步足19、第二步足20、第三步足21、第四步足22、第一辅助步足行走装置23、第二辅助步足行走装置24、第三辅助步足行走装置25以及第四辅助步足行走装置26，所述第一转向片的一端与所述第一蜗轮11轴的一端固定连接，所述第一辅助步足行走装置23包括安装座、限位块、连杆、第一球头铰链以及第二球头铰链，所述安装座固定连接于所述第一安装腔中，所述限位块与所述安装座转动连接，所述限位块上沿垂直于所述第一安装腔长度方向上设置有滑动腔，所述连杆滑动连接于所述滑动腔中，所述连杆的一端通过第一球头铰链与所述第一转向片的另一端契合连接，所述连杆的另一端通过第二球头铰链与所述中部躯干机架契合连接，所述第一步足19与所述第二球头铰链固定连接。

在其中一个实施例中，所述第二辅助步足行走装置24、第三辅助步足行走装置25以及第四辅助步足行走装置26均与所述第一辅助步足行走装置23结构相同，所述第二转向片、所述第三转向片以及所述第四转向片俊宇所述第一转向片结构相同，所述第二转向片的一端连接于所述第一蜗轮11轴的另一端，所述第二转向片的另一端通过所述第二辅助步足行走装置24与所述第二步足20连接；所述第三转向片的一端连接于所述第二蜗轮12轴的一端，所述第三转向片的另一端通过所述第三辅助步足行走装置25与所述第三步足21连接；所述第四转向片的一端连接于所述第二蜗轮12轴的另一端，所述第四转向片的另一端通过所述第四辅助步足行走装置26与所述第四步足22连接。

具体的，通过各辅助步足行走装置的配合使用，能够限制并规划步足运动轨迹的作用，进而使每中间节前后的步足能进行交替式的规则运动，并可以通过所述控制模块6来控制所述传动电机2的转速进而使所述仿生蜈蚣机器人的移动速度可进行人工自由控制。仿生的前进是通过所述传动电机2与蜗杆10、蜗轮与所述蜗轮轴之间相互配合进而带动着步足进行抬起、前送、支撑、推进动作而实现的，而所述仿生蜈蚣机器人的转向则是通过头部节的转向电机3对两边的牵拉绳收放所造成的长度差实现的。

在其中一个实施例中，所述中部躯干机架上还转动连接有第一锥齿轮27，所述仿生蜈蚣机器人还包括若干个第二锥齿轮28以及若干个第三锥齿轮29。

在其中一个实施例中，当所述中间节为一个时，所述第二锥齿轮28固定连接于所述中间节的蜗杆10的第二端，所述第三锥齿轮29固定连接于所述尾部节的蜗杆10的第一端，所述中间节的蜗杆10的第一端通过所述联轴器5与所述传动电机2的输出轴连接，所述第二锥齿轮28以及所述第三锥齿轮29分别与所述第一锥齿轮27啮合连接。

在其中一个实施例中，当所述中间节大于一个时，处于首端的中间节的蜗杆10的第一端通过所述联轴器5与所述传动电机2的输出轴连接，所述第三锥齿轮29分别设置于处于首端与尾端之间相邻的中间节的蜗杆10的第一端以及所述尾部节的蜗杆10的第一端上，所述第二锥齿轮28设置于处于首端与尾端之间相邻的中间节的蜗杆10的第二端上，所述第二锥齿轮28以及所述第三锥齿轮29分别与所述第一锥齿轮27啮合连接。

通过上述单个传动电机2、蜗杆10、锥齿轮的传动配合设计，当传动电机2启动时，与传动电机2相连的中间节的蜗杆10将通过第二端上的第二锥齿轮28与下一节上的蜗杆10的第三锥齿轮29相连接进而将动力传动到下一节，使得传动电机2产生的动力可以传动到整体，大大降低了整体的自重的同时能有效的降低了整体的造价成本，同时上述设计使得仿生蜈蚣机器人在转向时依旧能正常地传动着动力。

在其中一个实施例中，所述第一步足19与所述第二步足20关于所述蜗杆10的中轴线对称设置，所述第三步足21与所述第四步足22关于所述蜗杆10的中轴线对称设置。

在其中一个实施例中，所述步足为L形四棱柱。具体的，通过配合各球形铰链，能够实现360°的自由转动，再通过各辅助步足行走装置的配合使用，还能够防止步足在行走的过程中侧面出现倾斜而导致各步足推送整体结构失败的情况发生。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。