[发明专利]一种多足协同仿生机器人

说明书

本发明公开了一种多足协同仿生机器人，主要包括仿生聚合物肌肉驱动机构、测距避障系统及可摆动置物装置。仿生聚合物肌肉驱动机构利用连杆机构、齿轮机构、转向机构和人工肌肉作为主要驱动关节，壳体背部电机提供人工肌肉电能，配合连杆机构将直线移动转变为一定幅度的转动，实现腿部的前后摆动，协同一对锥齿轮及转向机构的传动即可实现装置的左右摆动。测距避障系统由双目摄像头、超声波模块和控制模块组成，具有测距反馈和运动控制的功能。可摆动置物装置通过摆动杆实现载物盒的左右摇动，具有装载功能。本发明具有结构紧凑，运动稳定，环境适应性强、驱动机构灵活及避障能力强的优点，可应用于各种救援、运输工作中。

技术领域

本发明涉及仿生机器人技术，尤其是涉及一种多足协同仿生机器人。

背景技术

机器人技术作为一门新兴学科，涉及力学、机械学、电子学、生物学、化学、计算机、人工智能、系统工程学等学科知识。仿生机器人是国内外机器人学科的研究热点，仿生机器人是以自然界的生物为原型，包括仿人、仿生物和生物机器人。随着技术的发展与进步，人们将越来越多的仿生机器人应用到农业、救援等领域中。

传统的多足机器人例如四足爬梯机器人采用多个曲柄连杆机构组成传动杆，利用十字联轴器、滚珠花键机构实现腿部与机体之间的旋转，通过拨盘系统用来控制刚性活动联轴器两侧轴的距离实现步距变化。这种机械系统对地形的适应能力有一定程度的突破，但其零件装配较为复杂，部件与部件之间的配合容易产生机械磨损，且运行时运动速度慢，效率较低，难以广泛应用到实际生活场所。不同于传统的多足机器人，新型的多足机器人采用形状记忆合金SMA丝、SMA弹簧等材料作为机器人运动的主要元件，通过驱动电路的控制进行步态规划，实现机器人姿态控制。例如，公开号为CN103381862A的中国专利公开了一种四足仿生昆虫机器人，其利用多组形状记忆合金弹簧作为驱动元件，通过连接机构保证了仿生肢节前后左右动作的自由度，简化了驱动机构，整体结构精简且质量轻，但是未考虑在某些路段，过于粗糙的路面将限制机器人的运动，在遇到障碍时，也未形成良好的保护措施，由于控制系统较为简单，难以保证机器人腿部的灵活性。

采用新型功能材料所设计的驱动系统，利用多组形状记忆合金弹簧作为驱动元件，在高强度环境下工作时，不利于支架的寿命，而采用框架结构作为连接机构的组成，难以保证机器人运行时具备充足的安全性。另外，现有技术存在实现功能单一、设计自由度少、野外作业性能与机器人柔软性产生矛盾等不足，使得基于新型功能材料设计的多足机器人还无法替代传统的多足机器人运用到实际生活中。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术的不足，提供一种采用仿生聚合物肌肉驱动机构的多足机器人，改善传统多足机器人的结构和使用性能，解决解决背景技术中存在的问题。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多足协同仿生机器人，包括超声波模块、仿生聚合物肌肉驱动机构、控制模块、壳体、载物机构和摄像模块。所述仿生聚合物肌肉驱动机构，该多足协同仿生机器人共采取八个，另包括第二仿生聚合物肌肉驱动机构、第三仿生聚合物肌肉驱动机构、第四仿生聚合物肌肉驱动机构、第五仿生聚合物肌肉驱动机构、第六仿生聚合物肌肉驱动机构、第七仿生聚合物肌肉驱动机构和第八仿生聚合物肌肉驱动机构；以壳体右侧最前方的仿生聚合物肌肉驱动机构为例，所述仿生聚合物肌肉驱动机构包括上仿生机构、转向机构和下仿生机构，所述上仿生机构包括输入轴、齿轮套、第一直齿轮、第二直齿轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、机构外壳和滑槽；以壳体右侧其中一个上仿生机构为例，所述输入轴左端与第二控制模块盒相连，右端固定在第一直齿轮的轴心处，所述第一直齿轮与第二直齿轮相互啮合，齿轮套环绕在第一直齿轮和第二直齿轮周围，防止外部杂质进入影响直齿轮的传动效果；所述传动轴左侧与第二直齿轮轴心处相连，右侧与第一锥齿轮连接；当第一锥齿轮转动时，第二锥齿轮将竖直平面的回转运动变成水平平面的回转运动，带动竖直支撑轴偏转；所述滑槽控制水平支撑轴的运动范围，允许下仿生机构进行90度旋转，当机器人行走过程中需要拐弯时起到良好的避障效果。