[实用新型]可滚动前进的六足机器人

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，涉及一种即可以用腿行走又可以滚动的六足越障机器人。

背景技术

具有诸多优势：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。足式机器人，特别是六足机器人，具有良好的路面适应能力、高速机动性、行走稳定性和结构可靠性，能比较轻松的跨越障碍。因此六足机器人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。现在的六足机器人有比较好的越障能力，但是在平坦路面很难高速行走。

发明内容

本实用新型旨在通过仿生的方法，设计出一种仿生蜘蛛，在越障时利用多足机器人的优势轻松越障；在斜坡崎岖路面时利用轮型机器人的优势，快速滚动。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。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种可滚动前进的六足机器人，包括六边形的整机支架1，固定安装于整机支架1正上方的控制与检测模块2以及分别固定于整机支架1的六个侧边的六只足部机构3、4、5、6、7、8，其中六只足部机构3、4、5、6、7、8的结构形式相同，均包括上肢机构A、中段机构B和下肢机构C。

所述的上肢机构A由上肢伺服舵机9、上肢动力输出法兰10、上肢与中段连接件11、带法兰支撑轴12、轴承组件13和轴承支架14组成。高扭矩的上肢伺服舵机9通过上肢动力输出法兰10带动上肢与中段连接件11转动。为了保持运动的刚性，增加了支撑组件。带法兰支撑轴12的法兰端和上肢与中段连接件11固定连接。带法兰支撑轴12的轴端与轴承组件13的轴承内圈配合。轴承组件13通过角型材的轴承支架14和整机支架14固连。上肢驱动A配置为抬升机构，提高了机器人的越障能力。

所述的中段机构B由中段驱动舵机15、中段支撑轴承16、中段与下肢连接件17和中段动力输出法兰18组成。中段支撑舵机15横向布置，使整条腿的长度变短，降低了腿的力臂长度，从而降低了上肢伺服舵机9的负担。中段驱动舵机15的动力通过中段动力输出法兰18输出。中段与下肢连接件17在中段驱动舵机15的输出轴向有两处和其相连，其中，中段动力输出法兰18带动中段与下肢连接件17横向转动，中段支撑轴承16负责支撑。

所述的下肢机构C由下肢驱动舵机19、下肢动力输出法兰20和下肢双向足21组成。下肢驱动舵机19通过下肢动力输出法兰20带动下肢双向足21运动。下肢双向足21采用镂空碳纤维板材制造，在保证强度的同时降低了重量。由于下肢双向足21关于下肢驱动舵机19对称，即使机器人倾覆仍可正常行走。当进入滚动行走模式时，下肢双向足21的外部长端着地，因为长度大，所以行走稳定性高，降低了控制系统的负担。

控制与检测模块2包括全向视觉的CMOS摄像头2-1、硬件视觉处理模块2-2、中央控制器2-3、惯性测量单元2-4以及无线通信单元2-5；

其中，CMOS摄像头2-1将采集到的周围环境信息传递给具有硬件视频压缩功能的硬件视觉处理模块2-2，进行视频处理后，将路况信息传输给中央控制器2-3；

惯性测量单元2-4采集的运动信息，并传输给中央控制器2-3；

无线通信单元2-5用于接收和发送控制指令；

中央控制器2-3根据硬件视觉处理模块2-2和惯性测量单元2-4传递过来的信息自行输出驱动指令，或者根据无线通信单元2-5接收到的人工控制指令，控制各个伺服舵机动作，进而使各个腿移动相应的角度。

在自主行走模式下，中央控制器2-3根据CMOS摄像头2-1的视觉信息做出路况判断，中央处理器2-3根据视觉信息和惯性测量单元2-4获得的运动信息做出步态调整与规划，通过总线发送给各个伺服舵机，各个伺服舵机接收指令并做出相应动作。

在远程控制模式下，通过无线收发单元2-5将CMOS摄像头2-1采集到的周围环境信息、惯性测量单元2-4采集的运动信息发送给远程控制器上的显示器，操纵员根据显示信息发出相应控制指令。无线收发单元2-5接收操作员的控制指令，进而通过中央控制器2-3控制各个伺服舵机。

在崎岖和恶劣路况下，采用足式行走。当遇到平坦和下坡路面时，各个足部机构在中央控制器2-3的控制下，协调动作，完成行走到滚动的姿态切换。此过程中，中央控制器2-3通过读取惯性测量单元2-4的反馈信息来了解自身所处的姿态，做出平衡调整。