[发明专利]一种六足蚂蚁机器人

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种六足蚂蚁机器人，属于足式机器人技术领域。

(二)背景技术

●嫦娥登月计划已经启动了，但是我们的月球机器人在何处呢？对月球更多的研究我们不得不让登月机器人来面对在月球或太空中搬运、组装、维修、检查、处理有害对象、补充燃料等，因此急需许多先进登月机器人完成各种特殊任务。因此它的机械系统也非常特殊。传统的登月机器人是轮式机器人，这种机器人在低重力的环境下，完成前进、后退、转弯、爬坡、取物、采样，翻转、爬越、绕过障碍物或上阶梯等基本功能都有很大的局限性。现行的解决方法是在轮上装上履带，但是这类机器人仍然有很大的局限性。

●本发明仿效蚂蚁步行姿态，其步态说明如下，见图1：

1)开始运动时，2、4、6号腿抬起准备向前摆动，1、3、5处于支撑状态

2)前进时，2、4、6向前跨步，1、3、5一面支撑机器人本体，一面驱动机器人本体，向前运动一个半步长s

3)机体移动到位时，2、4、6立即放下，呈支撑态，使机器人的重心位置处于2、4、6三条支撑腿所构成的三角形稳定区内，1、3、5已抬起并准备向前跨步

4)继续前进时，1、3、5向前跨步，2、4、6一面支撑机器人本体，一面驱动机器人本体，向前运动一个半步长s

5)周而复始，不断从步态(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(a)循环往复，从而实现机器人的前进

●用单一电机实现仿蚂蚁的六足稳健行进。巧妙的利用四连杆机构实现三足互换交替行进。

●在蚂蚁的稳健行走的基础上，我们将赋予其更多的功能。我们计划通过单片机的运用来实现蚂蚁触角判别方向的功能，以及通过声控和光控装置来实现蚂蚁机器人对声音与光的感应。粗略的说就是：设计一个棘轮机构使得电动机正转时六足同时向前行进，反转时某一个单侧三腿行进。当没碰上障碍时，蚂蚁正常的向前六足行进。我们还希望能够实现以下功能：当触角碰上障碍时，触动开关，通过单片机的控制使其只有某个单侧运动，这样蚂蚁就改变了其行进方向，成功的实现了避障的功能。装上声控及光控元件后，通过单片机的控制，蚂蚁就能对声音和光做出一系列的反应了。

(三)发明内容

本发明一种六足蚂蚁机器人，它是由六足机构、传动机构、头部机构、控制机构四个部分组成，它们之间的位置连接关系、信号走向是：其头部机构位于机器人前端，传动机构相当于机器人的“身体驱干”，处于中间位置；六足机构位于传动机构两侧，控制结构位于传动机构内部，由控制机构给信号，传动机构来实现力的输出，头部机构和六足机构来输出机器人的动作。

所述六足机构是为了解决机器人的步态问题，使机器人通过一个电机的带动就能实现仿效蚂蚁的六足步态，其结构图如图2，其整体结构及运动模式如图3，它由六足(图4)、偏心轮、连杆和横梁(图5)组成。其间位置连接关系是：横梁与六足的前、后足的中孔连接，连杆的一头与六足的前、后足的顶孔连接，另一头与六足的中足的中孔连接；偏心轮固接在横梁上；偏心轮上有一沉孔用于装配轴承；该六足是圆弧形板式结构，见图4，其上设置有3个连接用孔；该偏心轮是圆弧形板料结构；该连杆是头部呈半圆形的矩形板料，其半圆形头部设置有连接用孔；该横梁是头部呈半圆形的矩形板料，见图5，其上设置有圆孔和沟槽，便于横梁与其它件的连接和固定。其配合的运动的方案为：左右两侧的中足时刻保持在360°的角度，这样就能使蚂蚁的行走协调。为了实现两侧中足的角度差，我们采用了偏心轮的方案。这样就变成了左右两侧偏心轮的轮轴保持在360°的角度差。在向某一侧转向时，必须使一侧停转，一侧运动。在转向之后，两侧偏心轮必须又处于相对位置。同一侧的前足和后足与中足总是保持相反的行进方向。

所述传动机构是为了解决六足蚂蚁机器人的前进、后退、转弯等步行方式而设计的，通过它，能使一个电机的输出的力驱动六条足的运动，加之六足机构的配合使之变成仿效蚂蚁的步行方式。见图8，它由减速电机、电磁离合器、棘轮机构、传动杆、传动齿轮、传动轴和固定环几部分组成，其间位置连接关系是：减速电机与传动齿轮连接；传动齿轮固定在传动杆上，传动杆上装配有三个电磁离合器；每个电磁离合器与一个传动齿轮配合；每个传动齿轮固定在一段传动轴上；三段传动轴之间用棘轮机构配合；三段传动轴用四个固定环固定在一致的水平位置。

该减速电机的规格为：DC-24V，rpm-50。