六足通用步行機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種六足通用步行機(jī)器人，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)包括機(jī)身結(jié)構(gòu)和機(jī)器人腿，機(jī)身結(jié)構(gòu)包括頭部和機(jī)身本體，頭部內(nèi)設(shè)有測距攝像裝置，測距攝像裝置包括旋轉(zhuǎn)頭和前臉，前臉的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有測距攝像模塊，機(jī)身本體的上端面設(shè)有轉(zhuǎn)盤，機(jī)身本體內(nèi)部安裝齒輪傳動機(jī)構(gòu)；機(jī)器人腿包括大腿、小腿和足，小腿內(nèi)部間隔設(shè)有第一、第二伺服電機(jī)，機(jī)身本體上與大腿連接處設(shè)有第三伺服電機(jī)；控制系統(tǒng)包括多個控制電路板、電子羅盤、力傳感器、電池和編碼器。本實(shí)用新型，多足機(jī)器人轉(zhuǎn)身時只需通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)頭實(shí)現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)，機(jī)身本體不必轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動靈活快速，節(jié)省時間，對環(huán)境要求低，成本低。
【專利說明】
六足通用步行機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人，具體涉及六足通用步行機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，人類很多具有重復(fù)性或者安全隱患的活動被機(jī)器人替代，其中多足機(jī)器人因?yàn)槟苓m應(yīng)各種復(fù)雜地形，因此在特定的應(yīng)用中具有優(yōu)勢。但是，由于多足的步態(tài)特點(diǎn)，需要依靠原地踏步的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)向，使多足機(jī)器人在轉(zhuǎn)身時耗時較長，效率低，明顯不及輪式機(jī)器人(可直接旋轉(zhuǎn))，而且機(jī)身很難保持平穩(wěn)，對于攝像、測繪等應(yīng)用造成很大困難，另外腿部在行走過程中不能自行檢測足是否觸地，影響工作狀態(tài)，不能及時發(fā)現(xiàn)和維修，影響使用壽命。
[0003]因此，現(xiàn)有的多足機(jī)器人存在成本高、效率低、耗時長而且很難保持平穩(wěn)的問題?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的多足機(jī)器人存在效率低、耗時長、壽命低而且很難保持平穩(wěn)的問題。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是提供一種六足通用步行機(jī)器人，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，所述機(jī)械結(jié)構(gòu)包括機(jī)身結(jié)構(gòu)和多個環(huán)繞所述機(jī)身結(jié)構(gòu)呈輻射狀對稱分布的機(jī)器人腿，
[0006]所述機(jī)身結(jié)構(gòu)包括頭部和機(jī)身本體，所述頭部內(nèi)設(shè)有測距攝像裝置，所述測距攝像裝置包括旋轉(zhuǎn)頭和安裝在所述旋轉(zhuǎn)頭前端的前臉，所述前臉的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有測距攝像模塊，所述機(jī)身本體的上端面設(shè)有轉(zhuǎn)盤，所述旋轉(zhuǎn)頭密封扣合在所述轉(zhuǎn)盤上，所述機(jī)身本體內(nèi)部安裝有驅(qū)動所述轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的齒輪傳動機(jī)構(gòu)，帶動所述轉(zhuǎn)盤和所述旋轉(zhuǎn)頭進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)；
[0007]任意一個所述機(jī)器人腿包括大腿、小腿和足，所述大腿與所述機(jī)身本體之間通過髖關(guān)節(jié)連接，所述大腿與所述小腿之間通過膝關(guān)節(jié)連接，所述小腿與所述足之間通過踝關(guān)節(jié)連接，所述小腿內(nèi)部間隔設(shè)有第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)，所述第一、第二伺服電機(jī)分別連接所述膝關(guān)節(jié)和所述踝關(guān)節(jié)，并帶動所述小腿和所述足分別繞所述膝關(guān)節(jié)和所述踝關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)180度轉(zhuǎn)動，所述機(jī)身本體上與所述大腿連接處設(shè)有第三伺服電機(jī)，所述第三伺服電機(jī)帶動所述大腿繞所述髖關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)180度轉(zhuǎn)動；
[0008]所述控制系統(tǒng)包括多個分別用于控制所述機(jī)身結(jié)構(gòu)和所述機(jī)器人腿動作的控制電路板，還包括電子羅盤、力傳感器、電池和編碼器。
[0009]在上述方案中，所述控制電路板包括安裝在所述轉(zhuǎn)盤上的第一控制電路板和安裝在所述機(jī)身本體內(nèi)部的第二控制電路板。
[0010]在上述方案中，還包括紅外燈模塊，所述前臉內(nèi)側(cè)設(shè)有前臉內(nèi)襯板，所述測距攝像模塊和所述紅外燈模塊安裝在所述前臉內(nèi)襯板上。
[0011]在上述方案中，所述傳動機(jī)構(gòu)包括相互嗤合的主動輪和從動輪，所述主動輪由驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動，所述驅(qū)動電機(jī)連接所述第一控制電路板，所述從動輪的中部設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸穿過所述轉(zhuǎn)盤和所述第一控制電路板并帶動其轉(zhuǎn)動。
[0012]在上述方案中，所述機(jī)身本體包括相互扣合的機(jī)身上蓋和機(jī)身下蓋，所述機(jī)身本體內(nèi)部的中部安裝有環(huán)形固定板，所述第二控制電路板設(shè)置在所述環(huán)形固定板的上表面，所述第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)和所述第三伺服電機(jī)連接所述第二控制電路板。
[0013]在上述方案中，所述主動輪和所述從動輪安裝在所述環(huán)形固定板的上端，所述驅(qū)動電機(jī)安裝在所述環(huán)形固定板的下端并與所述主動輪同軸設(shè)置。
[0014]在上述方案中，所述足的觸地端設(shè)有外側(cè)呈弧形的橡膠觸頭，所述橡膠觸頭的內(nèi)側(cè)設(shè)有連接柱，所述足的內(nèi)部設(shè)有到位開關(guān)，所述到位開關(guān)連接所述第二控制電路板，所述足碰觸到地面時擠壓所述橡膠觸頭，并推動所述連接柱與所述到位開關(guān)接觸，激發(fā)所述到位開關(guān)開啟。
[0015]在上述方案中，所述到位開關(guān)的底面上間隔設(shè)有靜觸塊和動觸塊，所述動觸塊的底面上設(shè)有柱狀的連接觸頭。
[0016]在上述方案中，所述連接柱包括與所述橡膠觸頭的內(nèi)側(cè)面貼合的柱頭和向外伸出的柱桿，所述連接柱在所述橡膠觸頭的推動下移動時，所述柱桿碰觸到所述連接觸頭，激發(fā)所述到位開關(guān)開啟。
[0017]在上述方案中，所述機(jī)器人腿的個數(shù)為6個。
[0018]本實(shí)用新型，呈輻射狀對稱分布的機(jī)器人腿能夠保持多足機(jī)器人的平衡，安全可靠，當(dāng)多足機(jī)器人在行走過程中需要轉(zhuǎn)身時，只需通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)頭實(shí)現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)，機(jī)身本體不必轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動靈活快速，節(jié)省時間，對環(huán)境要求低，成本低，具有很高的實(shí)用價值。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型的側(cè)視圖；
[0021 ]圖3為本實(shí)用新型去掉蓋帽后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為圖3去掉如臉后的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0023]圖5為圖4去掉旋轉(zhuǎn)頭后的結(jié)構(gòu)視圖；
[0024]圖6為本實(shí)用新型中機(jī)器人腿內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7為本實(shí)用新型中到位開關(guān)與橡膠觸頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖8為本實(shí)用新型中到位開關(guān)與連接柱的在接觸時的狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合說明書附圖對本實(shí)用新型做出詳細(xì)的說明。
[0028]如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型提供了一種六足通用步行機(jī)器人，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)包括機(jī)身結(jié)構(gòu)10和多個環(huán)繞機(jī)身結(jié)構(gòu)10呈輻射狀對稱分布的機(jī)器人腿20，本實(shí)用新型中，優(yōu)選的，機(jī)器人腿20的個數(shù)為6個，對稱均勻分布在機(jī)身結(jié)構(gòu)10周圍。
[0029]機(jī)身結(jié)構(gòu)10包括頭部和機(jī)身本體60，頭部包括蓋帽17，頭部內(nèi)設(shè)有測距攝像裝置，蓋帽17有效保護(hù)測距攝像裝置及其內(nèi)部構(gòu)件，避免灰塵進(jìn)入，延長使用壽命，頭部還設(shè)有指示燈模塊，指示燈模塊能夠發(fā)出指示燈信號，方便人們發(fā)現(xiàn)機(jī)器人的位置，便于操控，另外，指示燈模塊還能夠發(fā)出不同顏色與亮度的光，用于指示機(jī)器人的不同狀態(tài)，例如網(wǎng)絡(luò)連接情況、低電量提醒或充電狀態(tài)等，可以做出各種閃爍及呼吸效果，便于操作人員掌握工作情況，直觀方便。測距攝像裝置包括旋轉(zhuǎn)頭11和安裝在旋轉(zhuǎn)頭11前端的前臉12，其中旋轉(zhuǎn)頭11的前端向上凸出設(shè)有與前臉12相匹配的前臉安裝座111，前臉12嵌入安裝在前臉安裝座111上，保證前臉12能隨著旋轉(zhuǎn)頭11的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動。
[0030]控制系統(tǒng)包括多個分別用于控制機(jī)身結(jié)構(gòu)10和機(jī)器人腿20動作的控制電路板，還包括電子羅盤、力傳感器、電池和編碼器，控制電路板包括第一控制電路板14和第二控制電路板40。
[0031]結(jié)合圖4和圖5，前臉12內(nèi)側(cè)設(shè)有前臉內(nèi)襯板15，前臉內(nèi)襯板15上分別設(shè)有測距攝像模塊151，測距攝像模塊151能夠?qū)η澳?2前方的位置信息和距離信息有效檢測，并發(fā)送給控制系統(tǒng)，前臉內(nèi)襯板15上還設(shè)有紅外燈152，紅外燈模塊152能夠在黑暗處作為紅外光源，使攝像頭拍攝夜視圖像，還能夠發(fā)射調(diào)制紅外信號，用于遙控各種家用電器等。
[0032]機(jī)身本體60的上端面設(shè)有轉(zhuǎn)盤13，轉(zhuǎn)盤13上安裝有第一控制電路板14，旋轉(zhuǎn)頭11密封扣合在轉(zhuǎn)盤13上，機(jī)身本體60內(nèi)部安裝有驅(qū)動轉(zhuǎn)盤13旋轉(zhuǎn)的齒輪傳動機(jī)構(gòu)，齒輪傳動機(jī)構(gòu)可帶動轉(zhuǎn)盤13和旋轉(zhuǎn)頭11進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)，在機(jī)器人腿20不動的情況下，旋轉(zhuǎn)頭11可以直接旋轉(zhuǎn)，而且可以雙向無限旋轉(zhuǎn)，靈活程度高。齒輪傳動機(jī)構(gòu)包括相互嚙合的主動輪30和從動輪31，主動輪30由驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動，驅(qū)動電機(jī)連接第一控制電路板14，由第一控制電路板14控制器開啟或者關(guān)閉。從動輪31的中部設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸16，旋轉(zhuǎn)軸16穿過轉(zhuǎn)盤13和第一控制電路板14并帶動其轉(zhuǎn)動。
[0033]優(yōu)選的，機(jī)身本體60包括相互扣合的機(jī)身上蓋61和機(jī)身下蓋62，機(jī)身本體60內(nèi)部的中部安裝有環(huán)形固定板63，第二控制電路板40設(shè)置在環(huán)形固定板63的上表面，主動輪30和從動輪31安裝在環(huán)形固定板63的上端，驅(qū)動電機(jī)安裝在環(huán)形固定板63的下端并與主動輪30同軸設(shè)置，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。
[0034]結(jié)合圖3、圖5和圖6，任意一個機(jī)器人腿20包括大腿21、小腿22和足23，大腿21與機(jī)身本體60之間通過髖關(guān)節(jié)24連接，大腿21與小腿22之間通過膝關(guān)節(jié)25連接，小腿22與足23之間通過踝關(guān)節(jié)26連接，髖關(guān)節(jié)24、大腿21和膝關(guān)節(jié)25—體成型，方便加工和安裝，大腿21的在水平方向的長度尺寸小于髖關(guān)節(jié)24和膝關(guān)節(jié)25的長度尺寸，大大簡化了大腿21的結(jié)構(gòu)，減輕了機(jī)器人腿20的整體重量，降低能耗，行走起來輕盈方便。本實(shí)用新型中因?yàn)闄C(jī)器人腿20是輻射對稱的，可以在運(yùn)動過程中，將前臉12面朝的方向設(shè)置為前方，因此，無論一條前足還是兩條前足，或朝著某個角度任意旋轉(zhuǎn)后，都能直接向前行進(jìn)。
[0035]小腿22內(nèi)部間隔設(shè)有第一伺服電機(jī)221和第二伺服電機(jī)222，第一伺服電機(jī)221和第二伺服電機(jī)222分別連接膝關(guān)節(jié)25和踝關(guān)節(jié)26，第一伺服電機(jī)221帶動小腿22繞膝關(guān)節(jié)25實(shí)現(xiàn)180度轉(zhuǎn)動，即向上、向下各90度轉(zhuǎn)動，第二伺服電機(jī)222帶動足23繞踝關(guān)節(jié)26實(shí)現(xiàn)180度轉(zhuǎn)動，即向上、向下各90度轉(zhuǎn)動，機(jī)身本體60上與大腿21連接處設(shè)有第三伺服電機(jī)41，第三伺服電機(jī)41帶動大腿21繞髖關(guān)節(jié)24實(shí)現(xiàn)180度轉(zhuǎn)動，即向左、向右各90度轉(zhuǎn)動。第一伺服電機(jī)221、第二伺服電機(jī)222和第三伺服電機(jī)41連接第二控制電路板40，第一伺服電機(jī)221、第二伺服電機(jī)222和第三伺服電機(jī)41接受第二控制電路板40的控制信號實(shí)現(xiàn)動作。
[0036]結(jié)合圖6、圖7和圖8，足23的觸地端設(shè)有外側(cè)呈弧形的橡膠觸頭231，橡膠觸頭231采用橡膠材質(zhì)，當(dāng)受到擠壓時會收縮變形。橡膠觸頭231的內(nèi)側(cè)設(shè)有連接柱54，連接柱54包括與橡膠觸頭231的內(nèi)側(cè)面貼合的柱頭541和向外伸出的柱桿542。足23的內(nèi)部設(shè)有到位開關(guān)50，到位開關(guān)50連接第二控制電路板40，足23碰觸到地面時擠壓橡膠觸頭231，并推動連接柱54與到位開關(guān)50接觸，激發(fā)到位開關(guān)50開啟，并將信號傳遞給第二控制電路板40。
[0037]具體的，到位開關(guān)50的底面上間隔設(shè)有靜觸塊52和動觸塊51，動觸塊51的底面上設(shè)有柱狀的連接觸頭511，當(dāng)連接柱54在橡膠觸頭231的推動下移動時，柱桿542碰觸到連接觸頭511，激發(fā)到位開關(guān)50開啟，到位開關(guān)50將相關(guān)信號傳遞給第二控制電路板40。結(jié)構(gòu)簡單，能夠準(zhǔn)確地檢測到足23是否觸地，實(shí)用價值高。
[0038]本實(shí)用新型，呈輻射狀對稱分布的機(jī)器人腿能夠保持多足機(jī)器人的平衡，安全可靠，當(dāng)多足機(jī)器人在行走過程中需要轉(zhuǎn)身時，只需通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)頭實(shí)現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)，機(jī)身本體不必轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動靈活快速，節(jié)省時間，對環(huán)境要求低，成本低，具有很高的實(shí)用價值。
[0039]本實(shí)用新型不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本實(shí)用新型的啟示下作出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本實(shí)用新型具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.六足通用步行機(jī)器人，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)械結(jié)構(gòu)包括機(jī)身結(jié)構(gòu)和多個環(huán)繞所述機(jī)身結(jié)構(gòu)呈福射狀對稱分布的機(jī)器人腿， 所述機(jī)身結(jié)構(gòu)包括頭部和機(jī)身本體，所述頭部內(nèi)設(shè)有測距攝像裝置，所述測距攝像裝置包括旋轉(zhuǎn)頭和安裝在所述旋轉(zhuǎn)頭前端的前臉，所述前臉的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有測距攝像模塊，所述機(jī)身本體的上端面設(shè)有轉(zhuǎn)盤，所述旋轉(zhuǎn)頭密封扣合在所述轉(zhuǎn)盤上，所述機(jī)身本體內(nèi)部安裝有驅(qū)動所述轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的齒輪傳動機(jī)構(gòu)，帶動所述轉(zhuǎn)盤和所述旋轉(zhuǎn)頭進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)； 任意一個所述機(jī)器人腿包括大腿、小腿和足，所述大腿與所述機(jī)身本體之間通過髖關(guān)節(jié)連接，所述大腿與所述小腿之間通過膝關(guān)節(jié)連接，所述小腿與所述足之間通過踝關(guān)節(jié)連接，所述小腿內(nèi)部間隔設(shè)有第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)，所述第一、第二伺服電機(jī)分別連接所述膝關(guān)節(jié)和所述踝關(guān)節(jié)，并帶動所述小腿和所述足分別繞所述膝關(guān)節(jié)和所述踝關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)180度轉(zhuǎn)動，所述機(jī)身本體上與所述大腿連接處設(shè)有第三伺服電機(jī)，所述第三伺服電機(jī)帶動所述大腿繞所述髖關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)180度轉(zhuǎn)動； 所述控制系統(tǒng)包括多個分別用于控制所述機(jī)身結(jié)構(gòu)和所述機(jī)器人腿動作的控制電路板，還包括電子羅盤、力傳感器、電池和編碼器。2.如權(quán)利要求1所述的六足通用步行機(jī)器人，其特征在于，所述控制電路板包括安裝在所述轉(zhuǎn)盤上的第一控制電路板和安裝在所述機(jī)身本體內(nèi)部的第二控制電路板。3.如權(quán)利要求1所述的六足通用步行機(jī)器人，其特征在于，還包括紅外燈模塊，所述前臉內(nèi)側(cè)設(shè)有前臉內(nèi)襯板，所述測距攝像模塊和所述紅外燈模塊安裝在所述前臉內(nèi)襯板上。4.如權(quán)利要求2所述的六足通用步行機(jī)器人，其特征在于，所述齒輪傳動機(jī)構(gòu)包括相互嚙合的主動輪和從動輪，所述主動輪由驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動，所述驅(qū)動電機(jī)連接所述第一控制電路板，所述從動輪的中部設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸穿過所述轉(zhuǎn)盤和所述第一控制電路板并帶動其轉(zhuǎn)動。5.如權(quán)利要求4所述的六足通用步行機(jī)器人，其特征在于，所述機(jī)身本體包括相互扣合的機(jī)身上蓋和機(jī)身下蓋，所述機(jī)身本體內(nèi)部的中部安裝有環(huán)形固定板，所述第二控制電路板設(shè)置在所述環(huán)形固定板的上表面，所述第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)和所述第三伺服電機(jī)連接所述第二控制電路板。6.如權(quán)利要求5所述的六足通用步行機(jī)器人，其特征在于，所述主動輪和所述從動輪安裝在所述環(huán)形固定板的上端，所述驅(qū)動電機(jī)安裝在所述環(huán)形固定板的下端并與所述主動輪同軸設(shè)置。7.如權(quán)利要求2所述的六足通用步行機(jī)器人，其特征在于，所述足的觸地端設(shè)有外側(cè)呈弧形的橡膠觸頭，所述橡膠觸頭的內(nèi)側(cè)設(shè)有連接柱，所述足的內(nèi)部設(shè)有到位開關(guān)，所述到位開關(guān)連接所述第二控制電路板，所述足碰觸到地面時擠壓所述橡膠觸頭，并推動所述連接柱與所述到位開關(guān)接觸，激發(fā)所述到位開關(guān)開啟。8.如權(quán)利要求7所述的六足通用步行機(jī)器人，其特征在于，所述到位開關(guān)的底面上間隔設(shè)有靜觸塊和動觸塊，所述動觸塊的底面上設(shè)有柱狀的連接觸頭。9.如權(quán)利要求8所述的六足通用步行機(jī)器人，其特征在于，所述連接柱包括與所述橡膠觸頭的內(nèi)側(cè)面貼合的柱頭和向外伸出的柱桿，所述連接柱在所述橡膠觸頭的推動下移動時，所述柱桿碰觸到所述連接觸頭，激發(fā)所述到位開關(guān)開啟。10.如權(quán)利要求1所述的六足通用步行機(jī)器人，其特征在于，所述機(jī)器人腿的個數(shù)為6CO
【文檔編號】B62D57/032GK205499111SQ201620340465
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】孫天齊
【申請人】奇弩（北京）科技有限公司