[发明专利]一种仿生蚂蚁六足探测机器人

说明书

本发明提出一种仿生蚂蚁六足探测机器人，属于多自由度运动的探测机器人技术领域，包括左右足和主机体，左右足均由三足构成，左右足的连接方式完全相同，装配时镜像对称。左右足中，将单腿多自由度运动简化为二自由度运动，利用一组2个舵机的配合实现，单腿的一组舵机分别为直线作动舵机和旋转作动舵机，驱动摆腿和抬腿两相运动，实现了腿部运动的解耦，简化控制方案并提高了控制的稳定性。同时还设计六足步态控制律，实现机器人在不同地面的运动，并利用主机体上的摄像头获取更多的环境信息，探测效果更好。本发明具有丰富多样的运动方式，多足运动快速切换，步态、步距高效调节，准确快速实现运动方向地调节，实现多方位运动。

技术领域

本发明属于多足运动探测机器人，涉及一种仿生蚂蚁六足探测机器人。

背景技术

自然界中生物的结构和运动的特点有很多优于人们的设计，而且仿照生物的形状和功能已经有了很多丰硕的成果，例如根据蝙蝠超声波定位的原理发明了雷达；利用蝴蝶在花丛中不易被发现的原理发明了早期的迷彩服；根据苍蝇的楫翅发明了振动陀螺仪。蚂蚁是生活中很常见的一种生物，具有很优秀的团队协作能力和运动能力。同时，类似蜘蛛、蝗虫及天牛等多足节肢动物由于其高效的足运动表现受到全世界研究人员的广泛关注，近十年来诸多高校及科研机构研发出各种驱动模式的多足行走机器人。足部的运动需要使用合适的驱动动力，电机、液压作动器等都是常见的动力输出单元，微型运动机器人受限于其尺寸和整机负载，需要选用功率密度较高、质轻的执行机构，而采用微型舵机作为执行机构，其优点是控制简单，接线简洁，角度控制精确，但是作为机械元件，不可避免有一定的空程差，并且角度范围有限0～180°，极限位置不易到达并且容易出现抖动，因此使用舵机时，很少利用其极限位置进行运动，舵机在机器人中主要用于一些关节的搭接，运动角度为0～180°中间角度，以此保证运动的稳定性。

现代机器人运动方式一般有以下几种：

(1)轮式运动：直流减速电机直接带动车轮运动，控制方式简单，但是其运动受环境的限制，在良好的环境中能够发挥较好的机动性，在一些特殊的复杂的地形下，其运动效率较低，甚至不能完成相应的机动。

(2)履带式运动：履带式运动的优点在于具有更大的接触面积，能够提供更大的前进动力，对于复杂环境具有更好的适应性，但是履带式运动的缺点在于其机动性较差，不能做出快速的反应。

(3)双足运动：双足运动的特点在于模仿人的运动步态，具有更好的适应性，但是双足运动对于重心调整有着更高的要求，其稳定性和速度难以兼顾。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种在复杂环境下完成探测任务的微型机器人单体，即一种仿生蚂蚁六足探测机器人，充分利用蚂蚁身体结构的特点，以简洁高效的六足结构，实现自然蚂蚁抬腿和摆腿两相动作，设计六足节律性控制规律，完成普通机器人在复杂环境下难以完成的动作。

本发明仿生蚂蚁六足探测机器人，包括主机体部分和六足部分；六足部分包括左侧三足部分与右侧三足部分，分别安装于主机体部分左右两侧前、中、后位置。

其中，六足部分中的六足结构及安装方式相同，具有腿结构及用来驱动腿结构的舵机A与舵机B。

所述舵机A通过舵机支架A固定于躯体上，输出轴轴线垂直水平面设置。舵机B安装于舵机支架B上，输出轴轴线与舵机A输出轴轴线垂直设置。舵机支架B通过连接端安装于驱动舵机A的输出轴上。

所述腿结构前端用于支撑，末端通过铰接台与舵机支架B间铰接。腿结构中段通过端部铰接的两个连杆与舵机B输出轴固定。由此通过控制舵机A可实现腿结构绕舵机A输出轴轴线的转动运动，进而实现腿结构的前后摆动；通过控制舵机B实现腿结构绕自身与舵机支架B铰接轴轴线转动运动，进而实现腿结构的抬起与放下。