[发明专利]一种四足仿生机器人

说明书

本发明公开了一种四足仿生机器人，包括身躯及四组仿生物腿部结构，每条仿生物腿部结构使用三颗直流无刷电机与皮带驱动，以逆向运动学算出三颗直流无刷电机的各轴角度并控制电机，完成前进、匍匐等动作。其中第一直流无刷电机与第二直流无刷电机相差90度，第三直流无刷电机的位置平行于第二直流无刷电机并使用皮带与皮带轮驱动支撑小腿，减少支撑小腿末端的转动惯量。小巧的机身与腿式结构可以在崎岖不平的地形如:石子地、泥地、草丛等复杂地形进行探索。本发明的四足仿生机器人可以远程控制，依探索需求加装各种传感器，配合WIFI传回使用者端，代替人类进入高危险环境进行侦察搜救，减少人员的伤亡。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体为一种四足仿生机器人。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，移动机器人逐渐成为应用和研究重要的角色，移动机器人又可分为轮式、履带式和腿足式机器人，相较于轮式和履带式机器人而言，腿足式机器人在运动能力方面更具优势。而从稳定性和控制难易程度及制造成本等方面综合考虑，四足机器人是最佳的腿足式机器人形式。

四足仿生机器人腿部设计以自然界的四足动物做发想，然而四足动物的腿是高度复杂的精密肌肉构造，若要以机械结构来模仿四足动物的腿并不容易。而且四足机器人的运动控制十分复杂，一般情况下四足机器人的腿部的运动角度往往是固定值，仅能够实现在人为规划的轨迹中的运动，难以适应复杂多变的环境。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种四足仿生机器人，通过其主控计算机内的腿部逆向运动学程序控制电机角度，从而控制机器人实现各自姿态，能够适应复杂多变的环境。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种四足仿生机器人，包括身躯及四组仿生物腿部结构，两组仿生物腿部结构分别安装在身躯的前后两端；所述仿生物腿部结构包括第一直流无刷电机、第二直流无刷电机、第三直流无刷电机、定位轴承、皮带连接件、皮带轮和支撑小腿，其中第一直流无刷电机安装在外壳上，第一直流无刷电机和第二直流无刷电机通过第一电机连接件连接，且第一直流无刷电机的转动轴和第二直流无刷电机的转动轴相互垂直，第二直流无刷电机和第三直流无刷电机通过第二电机连接件连接，且第二直流无刷电机的转动轴和第三直流无刷电机的转动轴位于同一直线上；第三直流无刷电机上设有定位键，定位键的外端穿入皮带连接件的前端，定位轴承套装在定位键上并安装在皮带连接件内，皮带轮穿套在皮带连接件后端的轴上，皮带套装在定位轴承和皮带轮上；支撑小腿的顶部固定在皮带轮上，支撑小腿的底部连接脚掌；所述身驱包括外壳和支撑骨架，支撑骨架设置在外壳内，外壳内设有主控计算机和电池，主控计算机内设有以Python进行编写的腿部逆向运动学程序；操作者通过蓝牙控制器、无线遥控器或者计算机远程发送指令给主控计算机，主控计算机接收指令并通过腿部逆向运动学程序将支撑小腿的末端点的笛卡尔坐标转换为第一、第二、第三直流无刷电机的转动角度，控制第一、第二、第三直流无刷电机转动，从而控制机器人的姿态。

所述支撑小腿上宽下窄，支撑小腿整体为上部和下部方向相互垂直的H型钢结构，支撑小腿的顶部固定在皮带轮的两侧，支撑小腿的材质为铝合金，由CNC削切加工处理得到。

所述外壳上设有GPIO端口和USB接口，摄影机及传感器安装在外壳上并接入相应的接口。

所述传感器包括人体红外线传感器、烟雾传感器和温湿度传感器。

所述外壳上设有主控计算机电源开关和电机紧急断电开关。

所述皮带连接件的外侧设有挡板。

所述支撑骨架和皮带连接件的材质为POM，外壳的材质为铝合金。

所述外壳内设有电池仓，电池安装在电池仓中，所述电池为7颗3.7V的18650锂电池，搭配24V 20A的锂电池保护板，并以24V转5V的降压电路给主控计算机和第一、第二、第三直流无刷电机提供能源。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：