[发明专利]一种具有自断肢功能的六足越障机器人及其控制系统

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种具有在困境中能切断肢体的六足越障机器人及其控制系统。

背景技术

相对于轮式机器人，足式机器人在崎岖路面，恶劣路况下具有更好的适应性和避障行走能力。相对于履带机器人，足式机器人具有重量更轻，行走机构耦合性更弱，在一定自由度的机构失灵后仍能继续行走等特点。特别是六足机器人，有良好的路面适应能力，高速机动性和行走稳定性，结构可靠性，能比较轻松的跨越障碍。被广泛用于危险区域探测，灾难救援等领域。

目前，已经出现了许多六足机器人，此类机器人一般采用连杆驱动，能实现越障等功能，但是很难越过超过自己身高的障碍。并且系统比较复杂，控制难度大。

此外，美国波士顿动力开发的半圆环腿的六足机器人RHEX具有良好的越障能力，但是在崎岖路面行走时，一旦某足被卡住，无法脱出，整个机器人即陷入困境。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明通过仿生的方法，利用六足机器人的系统冗余性，在某足被卡时可以像动物一样自行断掉此足，完成逃生；同时通过改进设计，加强越障能力，使其可以越过超过身高的障碍；利用欠驱动方式，降低系统的复杂度和控制难度。

一种具有自断肢功能的六足越障机器人，包括有整机支架1，两只带有扭转弹簧的能单向弯曲的前足2、3，两只由同步带驱动的中足4、5，两只带有扭转弹簧的能单向弯曲的后足6、7和能转动的前腰部8和后腰部9；

其中，两只前足2、3通过前支架11和前腰部8连接在整机支架1前部，两只中足4、5安装在整机支架1两侧，两只后足6、7通过后支架12和后腰部9连接在整机支架1后部；

所述的前、中、后足的中部均安装有热敏感液体驱动的解锁机构22；当解锁机构22接收到中央处理器发送的断肢指令时，执行断肢动作，整机进入断肢行走状态；

所述的解锁机构22包括有：

与上肢体固连的壳体39，

通过制退杆41固定在壳体39内腔中的活塞38，

活塞38端面与壳体39内腔密封形成的燃料腔体40，

通过滚珠43与壳体39左侧端面固连的内壁加工有轨道37的前端盖36，以及

左侧通过被压缩的弹簧34顶在后端盖45上、右侧顶在活塞38上、右侧外端面将滚珠43压紧在轨道37内的顶杆44，

其中，前端盖36与后端盖45通过螺纹连接35固定在一起，后端盖45与下肢体固连，燃料腔体40内安装有加热装置和热敏性液体，制退杆41通过固定螺丝42和制退弹簧46滑动连接在壳体39的侧壁径向孔内；

正常状态下，弹簧34压紧顶杆44，迫使滚珠43进入前端盖36的轨道37中，使上肢体和下肢体无法分离；

当接到触发信号后，燃料腔体40内的加热装置迅速加热热敏性液体，使其汽化，体积迅速膨胀，推动活塞38向左运动，活塞推动顶杆44后退，滚珠43失去约束，从轨道37中脱落，当顶杆44把弹簧34压缩到极限时，后端盖45开始带动前端盖36向左移动，当活塞38运动到最左侧时，前端盖36脱离壳体39，完成脱离动作；

此时活塞38的端面已经超过制退杆41，制退杆41在制退弹簧46作用下落入腔体，阻止活塞倒退，防止由于意外而引起机构脱离后再次锁紧。

采用了上述解锁机构22后，大大提高了本发明在恶劣环境中的生存能力。

所述的前足由驱动电机28，上肢29，下肢30，和开放自由度的膝关节31组成。驱动电机28固定在前支架11前端部，并通过前足连接件32和上肢29相连。膝关节31安装有扭转弹簧和限位装置，使膝关节31只可单方向转动。当遇到障碍物时，驱动电机28带动上肢29向上转动，下肢30碰到障碍物，膝关节31发生弯曲，当越过障碍物后，压缩的膝关节31扭转弹簧释放，使下肢30伸直，此时驱动电机28带动上肢29、下肢30向下转动，膝关节31伸直后由于限位装置而保持伸直状态，腿此时停止转动，前支架11由腰肢驱动向上运动，完成越障。

所述的后足与前足结构相同；

前、后足的结构，使其可以完成其他六足机器人无法完成的动作——跨越高于身高的障碍物，同时零件易于加工，便于生产。

所述的前腰部8包括有固定在电机支架17上的电机16，由电机16驱动的蜗杆13，固定在轴15上的蜗轮14，其中轴15通过轴承架18旋转连接在整机支架1上，轴15通过连接法兰19带动前支架11上下摆动；

所述的后腰部9的结构与前腰部8相同；