[发明专利]一种仿虫特种机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种仿虫特种机器人，其特征在于，所述的仿虫特种机器人包括车架(2)；设置在车架(2)前端的深度相机(1)；设置在车架(2)上的行走机构以及跳跃机构；以及控制深度相机(1)、行走机构以及跳跃机构的主控模块；

所述的行走机构包括对称设置在车架(2)两侧的四个轮腿(13)以及固定在车架(2)上的四个驱动电机(3)，轮腿(13)通过螺纹安装在柔性连接件(12)上，柔性连接件(12)通过紧定螺钉紧固在驱动电机(3)的传动轴上；

所述的跳跃机构包括前置弹簧固定轴(4)、拉伸弹簧(5)、弹簧连接轴(10)、跳跃电机(3)、主动齿轮(7)、从动齿轮(8)、拉伸轴(9)、跳跃传动板(14)、两个跳跃支架(15)、两个跳跃从动板(16)；前置弹簧固定轴(4)通过螺安装在电机箱(3)上，拉伸弹簧(5)钩在前置弹簧固定轴(4)和弹簧连接轴上(10)，弹簧连接轴(10)通过螺纹紧固在两个跳跃传动板(14)上，跳跃传动板(14)、跳跃支架(15)和跳跃从动板(16)通过销钉连接形成旋转自由度，跳跃从动板(16)通过销钉安装在车架上(2)，主动齿轮(7)通过键安装在跳跃电机(6)上，从动齿轮(8)通过键固定在拉伸轴(9)上，通过齿轮机构让跳跃电机(6)带动拉伸轴(9)转动，拉伸轴(9)焊接在两个跳跃传动板(14)上带动跳跃传动板(14)沿着轴向旋转从而拉紧拉伸弹簧(5)；

所述深度相机(1)能够图像通过数据线实时传输给主控模块(11)，所述主控模块(11)进行图像处理分析，把障碍简单的处理成线条，从而得到障碍的高度，判断机器人是否可以越过障碍，然后控制驱动电机(3)和跳跃电机(6)让机器人通过跳跃机构或者爬行机构通过障碍；

所述深度相机(1)能够图像通过数据线实时传输给主控模块(11)，所述主控模块(11)进行图像处理分析，把障碍简单的处理成线条，从而得到障碍的高度，判断机器人是否可以越过障碍，然后控制驱动电机(3)和跳跃电机(6)让机器人通过跳跃机构或者爬行机构通过障碍。

2.根据权利要求1所述的一种仿虫特种机器人，其特征在于，所述柔性连接件(12)包括柔性电机连接件(17)、圆形弹簧(18)、柔性轮腿连接件(19)，柔性电机连接件(17)通过紧定螺钉紧固在驱动电机(3)轴上，圆形弹簧(18)安装在柔性电机连接件(17)和柔性轮腿连接件(19)的凹槽中，柔性电机连接件(17)通过螺纹固定在柔性轮腿连接件(19)上，通过圆形弹簧(18)的压缩实现柔性连接件(12)的柔性传动。

3.根据权利要求2所述的一种仿虫特种机器人，其特征在于，所述轮腿(13)为三叉扇形结构，圆弧处安装有防滑橡胶，左右两轮腿各个轮腿(13)错开60°布置；当需越过障碍时，轮腿(13)一边轮腿先接触障碍物表面，然后压缩柔性连接件(12)内的圆形弹簧(18)，等另一边轮腿(13)也接触时，通过驱动电机(3)和圆形弹簧(18)的同时作用下，越过障碍物；定义单个腿长为L，障碍物高为H，根据几何原理

4.一种仿虫特种机器人的控制方法，其特征在于，包括：

步骤1，通过体感摄像头(1)获取环境及障碍信息，主控模块(10)分析图像，当高度在不超过轮腿(13)高度时，控制轮腿(13)转动，从而爬行和通过加大转矩通过一定高度的障碍；

步骤2，体感摄像机(1)获取障碍信息，主控模块(10)分析图像后，发现高度超过轮腿(13)，但在跳跃高度内时，主控模块(10)控制跳跃电机(6)转动让主动齿轮(7)转动到无齿处，让从动齿轮(8)因拉伸弹簧(5)转动，带动跳跃传动板(14)、跳跃支架(15)和跳跃从动板(16)组成的机构运动从而越过障碍，其中，通过跳跃机构越过障碍具体方法是：定义拉伸弹簧(5)收缩时，跳跃传动板(14)和车架(2)形成的角度为θ₀，跳跃传动板(14)的短边长为l₁，拉伸轴(9)的轴心到前置弹簧固定轴(4)的轴心距离为l₂，拉伸弹簧(5)的初始长度为l₀，当主动齿轮(7)转动时，设主动齿轮(7)上带齿的角度为θ₁,齿数为z₁，则从动齿轮(8)因电机带动转动的角度为z₂为从动轮的齿数，所以弹簧储存的势能为：

当主控模块(11)根据深度相机(1)得到的图像判断机器人越过障碍的所需要的能量低于拉伸弹簧(5)储存的势能时，跳跃电机(6)将会转动一周，让机器人越过障碍物。