[发明专利]一种仿生螃蟹机器人

说明书

技术领域

本发明属于机电一体化技术领域，具体涉及一种仿生螃蟹机器人。

背景技术

螃蟹机器人是仿生学应用于实践的产物。申请号为200710072364.0的模块化机械螃蟹，其由躯干和八只步行足组成，每只步行足都由前端、中端和末端三个模块化结构串联组成，躯干和步行足通过固定板连接。每个模块化结构都包括直流伺服电机、传动机构和传递关节块，直流伺服电机驱动传动机构，传动机构连接传递关节块，传递关节块带动前端、中端和末端三个模块化结构，从而实现机械螃蟹的不同步态和动作。但该模块化机械螃蟹的步行足结构复杂，八个步行足共需要24个直流伺服电机，而且没有钳螯，不能完全模仿螃蟹的行为动作。2009年第12期《机械与电子》杂志上发表了论文“仿生螃蟹机器人的设计与实现”，论文采用硬铝合金创新通用构件，设计出一种仿生螃蟹机器人，该仿生螃蟹机器人主要由6条腿、2只螯构成；每条腿有2个关节，每个关节由1个伺服电机来驱动，可实现螃蟹的前进、后退、转弯等动作；每只螯有3个关节，分别由3个伺服电机来驱动，可实现螃蟹的拾取、搬运等功能。但该仿生螃蟹机器人的腿、螯驱动链较长，系统刚性较差，离实际工程应用尚有较远距离。

发明内容

本发明主要针对现有的螃蟹机器人存在结构复杂、驱动链较长、系统刚性差的问题，提供一种仿生螃蟹机器人。

本发明为解决上述问题而采取的技术方案为：

一种仿生螃蟹机器人，由足运动系统、钳螯系统、连接系统和控制系统四部分组成，所述的足运动系统包括底板，在底板前部和后部的对称位置各安装一套四足运动机构，每套四足运动机构由行走步进电机、主传动齿轮、两个传动齿轮、四个传动足、两个挡板和顶板组成，两个挡板安装在底板的端部，行走步进电机安装在底板上，顶板安装在行走步进电机的上方，主传动齿轮安装在两个挡板之间的中间且主传动齿轮与行走步进电机的输出轴相连接，两个传动齿轮安装在两个挡板之间且对称分布在主传动齿轮的左右两侧，两个传动齿轮都与主传动齿轮齿轮啮合，在每个传动齿轮的前后两侧各安装一个传动足，传动足延伸到挡板的外部，每个传动足由足、第一连杆、第二连杆和第三连杆组成，第一连杆的一端安装在挡板的中上部，第一连杆的另一端与足的上端部相连接，第二连杆的一端与传动齿轮的端面相连接，第二连杆的另一端与足的中上部相连接，第三连杆的一端安装在挡板的中下部，第三连杆的另一端与第二连杆的中部相连接；

所述的钳螯系统包括齿条，在齿条的左右两侧对称位置各安装一个钳螯主体，每个钳螯主体都是由固定架、电机架、摆动舵机、两个连接卡、托盘、抓取舵机、两个钥匙型齿杆、两个爪杆和两个连杆组成，固定架与齿条的后部相连接，电机架安装在固定架的外端部，摆动舵机安装在电机架上，摆动舵机的输出轴与固定架相连接，两个连接卡分别对称安装在托盘的上侧和下侧，连接卡的一侧与电机架相连接，连接卡的另一侧与托盘相连接，抓取舵机安装在托盘上，两个钥匙型齿杆也安装在托盘上，在每个钥匙型齿杆的前端各安装一个爪杆，每个爪杆的中部与一个连杆的一端相连接，连杆的另一端与托盘相连接，所述钥匙型齿杆的圆盘部设有半圈齿，两个钥匙型齿杆的半圈齿对称设置且啮合连接，靠近抓取舵机一侧的钥匙型齿杆与抓取舵机的输出轴相连接，所述爪杆的外端部上设有螯齿，两个爪杆的螯齿对称设置；

所述的连接系统由升降步进电机、升降主动齿轮、导杆架和导杆组成，升降步进电机和升降主动齿轮都安装在靠近钳螯系统一端的两个挡板的上部，在挡板的外部靠近钳螯系统一侧左右对称位置各安装一个导杆架，导杆架的另一侧延伸到相应侧固定架的内部，在每个导杆架的外端安装一个导杆，所述导杆同时竖直穿过相应侧的导杆架和固定架；