[实用新型]一种鼠妇仿生变形机器人

说明书

技术领域

本实用新型发明的技术方案涉及机器人领域，具体地说是一种鼠妇仿生变形机器人。

背景技术

国外对变形机器人的研究较早，至今已有十几年，球体变形机器人最早的研究是从芬兰赫尔辛基科技大学的海尔姆教授开始的，随后，美国、日本、伊朗、加拿大、瑞典等国家也相继开展了变形机器人的研究，就目前的研究成果来看，国外的技术相对成熟。

意大利比萨大学的Antonio Bicchi于1997年设计了球体变形机器人Sphericle。这种机器人具备球-车运动系统，即在球体的内部放置一个四轮小车，小车上装有各种传感器、蓄电池、电动机和控制系统，这些设备构成了配重质量块，增大了车轮与球壳之间的摩擦力，机器人靠车轮的同步转动来实现前进，机器人转向靠车轮差速转动来实现。这种驱动称之为车驱动。这种机器人可以连续运动，但是其适应能力具有一定的局限性，例如当球体的运动轨道不够平坦时，由于颠簸和振动使小车的车轮与壳体之间产生间隙，就会使机器人偏离运动轨迹；当车轮转动速度过快时，壳体与车轮间出现滑动现象也会影响机器人的移动速度；并且一旦球体与物体发生碰撞时，小车可能会与球体分离，机器人就会失去运动的动能。

还有一种驱动叫移动质量块驱动，采用的驱动方式也是移动质量块驱动方式，但是这些人并没有做出实体样机，只是建立了这种机器人的数学模型、研究了这种机器人的路径规划方法。通过对移动质量块驱动的不断研究，这种驱动方式能够实现变形机器人的全方位行走，但是通过控制4个配重块的协调移动来实现全向行走的难度相当大。同时配重块在球壳内的分布方式影响了驱动力矩的质量，进而影响了机器人运动速度。

国内球体变形机器人研究较晚，但是发展速度很快，其中国内高校对变形机器人的研究做出了杰出的贡献。例如哈尔滨工业大学研制的双驱动变形机器人，主要通过理论分析，仿真模拟和实验验证等手段，研制出一种新型的双驱动变形机器人。这种机器人在球体内部的同一水平线上放置两个直流电机。由于在球体内部缺乏一个相对稳定平台，驱动电机的输出力矩使变形机器人的重心发生偏离，机器人驱动球体前向滚动的直接力矩来源于相对接触点的重力力矩。这种变形机器人的转向通过齿轮齿条啮合的方式带动球体内部构件转向来实现。

西安电子科技大学研制出一种推进装置类似甲烷分子结构的变形机器人，它的轮辐上装有步进电机，该步进电机既是变形机器人的驱动装置又是配重体。北京航空航天大学研制出的偏心质量块驱动变形机器人，通过改变变形机器人的重心位置而产生偏心力矩实现机器人的向前运行。

实用新型内容

为解决上述各种技术缺陷问题，本实用新型提出一种鼠妇仿生的球体变形机器人，能适应不同路面状况环境的变形和轮式可互换的本体几何形状可变化，该机器人具有较强环境自适应能力，可以根据环境的变化和任务的要求而改变自身的构形来适应完成不可预知的作业环境任务。

为现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种鼠妇仿生变形机器人，设有由依次排列铰接设置的头部外壳、多片中间驱体外壳和尾部外壳组成的外壳体，头部外壳、多片中间驱体外壳和尾部外壳拼合而成的外壳体为球形，头部外壳通过一号伸缩机构与一号舵机一端连接，一号舵机的另一端与头部外壳相铰接的中间驱体外壳连接，在一号伸缩机构上设有行进轮，尾部外壳通过二号伸缩机构与二号舵机一端连接，二号舵机的另一端与尾部外壳相铰接的中间驱体外壳连接，在二号伸缩机构上设有从动轮，相临的两片中间驱体外壳的中间舵机伸缩机构，在中间舵机伸缩机构的下方设有行进装置，当一号舵机、二号舵机和中间舵机动作时，使头部外壳、多片中间驱体外壳和尾部外壳展开为长条形或收缩为球形。

本实用新型所述的一号伸缩机构由设置在头部外壳的一号弧形滑轨、一号滑杆和一号大U支架组成，一号大U支架的一端连接一号滑杆，其另一端连接一号舵机，一号滑轩设置在一号弧形滑轨内。

本实用新型所述的二号伸缩机构由设置在尾部外壳的二号弧形滑轨、二号滑杆和二号大U支架组成，二号大U支架的一端连接二号滑杆，其另一端连接一号舵机，二号滑轩设置在二号弧形滑轨内。

本实用新型所述的中间驱体外壳设有四片。

本实用新型所述的二号伸缩机构的尾部设有磁体。

本实用新型所述的行进装置为电机驱动的驱动轮，电机和驱动轮分别设有2个，每个电机连接一个行进轮进行单独控制。

本实用新型有益效果是：结合仿生原理与现代机械设计融合收缩更加合理。舵机连接提高运动机构的灵敏性，结构更加牢固。球形收缩变形机构更加协调。

附图说明