專利名稱：蜘蛛機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種蜘蛛機(jī)器人。
背景技術(shù)：
機(jī)器人的發(fā)明為人類提供了巨大的便利，在一些特定場(chǎng)合中，它有著不可替代的作用。比如，在地震救援中，危險(xiǎn)的環(huán)境讓救援很難實(shí)施，這時(shí)，機(jī)器人就可以派上用場(chǎng)了。然而，現(xiàn)有的機(jī)器人通常都是采用輪式行走，在環(huán)境惡劣的情況下，比如地震救災(zāi)中，遍地碎石等，機(jī)器人難以工作，其應(yīng)用范圍受到了極大的限制。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的機(jī)器人的應(yīng)用范圍受限的問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種蜘蛛機(jī)器人。所述技術(shù)方案如下本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種蜘蛛機(jī)器人，該蜘蛛機(jī)器人包括機(jī)身、安裝在所述機(jī)身上的行走機(jī)構(gòu)和設(shè)于所述機(jī)身上的用于控制所述行走機(jī)構(gòu)動(dòng)作的控制系統(tǒng)，所述行走機(jī)構(gòu)包括四對(duì)機(jī)械足，每個(gè)所述機(jī)械足包括旋轉(zhuǎn)肢、短肢、長(zhǎng)肢、足尖和用于驅(qū)使所述機(jī)械足在水平方向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的水平調(diào)節(jié)組件，所述旋轉(zhuǎn)肢通過所述水平調(diào)節(jié)組件安裝在所述機(jī)身上，所述短肢的一端與所述旋轉(zhuǎn)肢活動(dòng)連接，所述短肢的另一端通過與所述長(zhǎng)肢的一端活動(dòng)連接，所述長(zhǎng)肢的另一端與所述足尖活動(dòng)連接，所述旋轉(zhuǎn)肢和所述短肢之間設(shè)有用于驅(qū)使所述短肢在豎直方向動(dòng)作的第一垂直調(diào)節(jié)組件，所述短肢和所述長(zhǎng)肢之間設(shè)有用于驅(qū)使所述長(zhǎng)肢在豎直方向動(dòng)作的第二垂直調(diào)節(jié)組件，所述長(zhǎng)肢和所述足尖之間設(shè)置有用于驅(qū)使所述足尖在豎直方向動(dòng)作的第三垂直調(diào)節(jié)組件。具體地，所述水平調(diào)節(jié)組件包括水平伺服電機(jī)、水平減速器、聯(lián)軸器以及將所述水平伺服電機(jī)固定在所述機(jī)身上的固定架，所述水平伺服電機(jī)的輸出端依次通過所述水平減速器和聯(lián)軸器與所述旋轉(zhuǎn)肢連接，所述水平伺服電機(jī)的輸出軸的軸線方向?yàn)樨Q直方向。具體地，所述第一垂直調(diào)節(jié)組件包括第一液壓伸縮桿和用于控制所述第一液壓伸縮桿動(dòng)作的第一控制電機(jī)，所述第一控制電機(jī)設(shè)于所述機(jī)身上，所述第一液壓伸縮桿的一端固定在所述旋轉(zhuǎn)肢上，所述第一液壓伸縮桿的另一端固定在所述短肢上。優(yōu)選地，所述減速器為諧波減速器。具體地，所述第二垂直調(diào)節(jié)組件包括第二液壓伸縮桿和用于控制所述第二液壓伸縮桿動(dòng)作的第二控制電機(jī)，所述第二控制電機(jī)設(shè)于所述機(jī)身上，所述第二液壓伸縮桿的一端固定在所述短肢中部，所述第二液壓伸縮桿的另一端固定在所述長(zhǎng)肢上。可選地，所述第一垂直調(diào)節(jié)組件和/或第二垂直調(diào)節(jié)組件包括第一垂直伺服電機(jī)和第一垂直減速器，所述第一垂直減速器安裝在所述第一垂直電機(jī)的輸出軸上，所述短肢通過所述第一垂直調(diào)節(jié)組件的輸出軸鉸接在所述旋轉(zhuǎn)肢上，所述長(zhǎng)肢通過所述第二垂直調(diào)節(jié)組件的輸出軸鉸接在所述短肢上。具體地，所述第三垂直調(diào)節(jié)組件包括第二垂直伺服電機(jī)、第二垂直減速器和固定框，所述第二垂直伺服電機(jī)、所述第二垂直減速器設(shè)于所述固定框內(nèi)，且所述固定框通過所 述第三垂直調(diào)節(jié)組件的輸出軸鉸接在所述長(zhǎng)肢的一端，所述足尖固定在所述固定框一側(cè)。優(yōu)選地，所述四對(duì)機(jī)械足中的至少一個(gè)機(jī)械足還包括液壓鉗，所述液壓鉗通過第三液壓伸縮桿安裝在所述固定框上，且所述液壓鉗和所述足尖分別安裝在所述固定框相對(duì)的側(cè)面。優(yōu)選地，所述四對(duì)機(jī)械足中的至少一個(gè)機(jī)械足還包括液壓鉆，所述液壓鉆和所述足尖分別安裝在所述固定框相對(duì)的側(cè)面。優(yōu)選地，所述足尖上通過液壓減震器安裝在所述固定框上。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是本實(shí)用新型實(shí)施例通過水平調(diào)節(jié)組件使機(jī)械足水平轉(zhuǎn)動(dòng)，通過第一、第二和第三垂直調(diào)節(jié)組件分別使短肢、長(zhǎng)肢和足尖豎直轉(zhuǎn)動(dòng)，也就是說，本實(shí)用新型實(shí)施例中的機(jī)械足可以在水平方向和垂直方向內(nèi)動(dòng)作，從而可以生動(dòng)地模仿蜘蛛的行走姿態(tài)，靈活地完成行走、轉(zhuǎn)向等基本動(dòng)作，可以在各種路面環(huán)境下工作，尤其適用于地震救災(zāi)等路面不平的環(huán)境。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的蜘蛛機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的蜘蛛機(jī)器人的水平調(diào)節(jié)組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的蜘蛛機(jī)器人的后足的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的蜘蛛機(jī)器人的一個(gè)前足的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的蜘蛛機(jī)器人的另一個(gè)前足的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。實(shí)施例如圖I所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種蜘蛛機(jī)器人，該蜘蛛機(jī)器人包括機(jī)身
I、安裝在機(jī)身I上的行走機(jī)構(gòu)和設(shè)于機(jī)身I上的用于控制行走機(jī)構(gòu)動(dòng)作的控制系統(tǒng)2。該行走機(jī)構(gòu)包括四對(duì)機(jī)械足3，每個(gè)機(jī)械足3包括旋轉(zhuǎn)肢31、短肢32、長(zhǎng)肢33、足尖34和用于驅(qū)使機(jī)械足3在水平方向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的水平調(diào)節(jié)組件35，旋轉(zhuǎn)肢34通過水平調(diào)節(jié)組件35安裝在機(jī)身I上，短肢32的一端與旋轉(zhuǎn)肢31活動(dòng)連接，短肢32的另一端通過與長(zhǎng)肢33的一端活動(dòng)連接，長(zhǎng)肢33的另一端與足尖34活動(dòng)連接，旋轉(zhuǎn)肢31和短肢32之間設(shè)有用于驅(qū)使短肢32在豎直方向動(dòng)作的第一垂直調(diào)節(jié)組件36，短肢32和長(zhǎng)肢33之間設(shè)有用于驅(qū)使長(zhǎng)肢33在豎直方向動(dòng)作的第二垂直調(diào)節(jié)組件37，長(zhǎng)肢33和足尖34之間設(shè)置有用于驅(qū)使足尖34在豎直方向動(dòng)作的第三垂直調(diào)節(jié)組件38。其中，控制系統(tǒng)2可以包括單片機(jī)和多種傳感器，如角度傳感器、位移傳感器、力傳感器等，通過該控制系統(tǒng)可以控制機(jī)器人全自動(dòng)行走，自己判斷有無障礙物來決定是否轉(zhuǎn)向，并且可以在其上搭載生命探測(cè)儀、攝像頭、照明等設(shè)備，甚至食物藥物等急救物品，提高救援效率。具體地，如圖2所示，水平調(diào)節(jié)組件35包括水平伺服電機(jī)351、水平減速器352、聯(lián)軸器353以及將水平伺服電機(jī)351固定在機(jī)身I上的固定架354，水平伺服電機(jī)351的輸出端依次通過水平減速器352和聯(lián)軸器353與旋轉(zhuǎn)肢31連接，水平伺服電機(jī)351的輸出軸的軸線方向?yàn)榛旧蠟樨Q直方向。在控制系統(tǒng)2的控制下，水平調(diào)節(jié)組件35控制機(jī)械足3的水平轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選地，該減速器352可以采用諧波減速器。由于諧波減速器有傳動(dòng)比大、體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)精度高的優(yōu)點(diǎn)，所以采用諧波減速器可以更快地控制機(jī)械足的動(dòng)作。再次參見圖I，在本實(shí)施例中，四對(duì)機(jī)械足包括一對(duì)前足3a和三對(duì)后足3b。下面先結(jié)合圖3介紹后足3b的具體結(jié)構(gòu)及其工作原理。在后足3b上，第一垂直調(diào)節(jié)組件36包括第一液壓伸縮桿361和用于控制第一液壓伸縮桿361動(dòng)作的第一控制電機(jī)(圖未不)，第一控制電機(jī)設(shè)于機(jī)身I上，第一液壓伸縮桿361的一端固定在旋轉(zhuǎn)肢31上，第一液壓伸縮桿361的另一端固定在短肢32上。第二垂直調(diào)節(jié)組件37包括第二液壓伸縮桿371和用于控制第二液壓伸縮桿371動(dòng)作的第二控制電機(jī)(圖未示)，第二控制電機(jī)設(shè)于機(jī)身I上，第二液壓伸縮桿371的一端固定在短肢32中部，第二液壓伸縮桿371的另一端固定在長(zhǎng)肢33上。第三垂直調(diào)節(jié)組件38包括第二垂直伺服電機(jī)381、第二垂直減速器382和用于將第二垂直伺服電機(jī)381和第二垂直減速器382固定在長(zhǎng)肢33的一端的固定框383，足尖34固定在固定框383 —側(cè)。在控制系統(tǒng)2的控制下，第一控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)液壓伸縮桿361伸縮，從而控制短肢32豎直轉(zhuǎn)動(dòng)；第二控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)液壓伸縮桿371伸縮，從而控制長(zhǎng)肢33豎直轉(zhuǎn)動(dòng)；而第二垂直伺服電機(jī)381驅(qū)動(dòng)固定框383轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)足尖34豎直轉(zhuǎn)動(dòng)。下面參見圖4和圖5介紹前足3a的具體結(jié)構(gòu)及其工作原理。如圖4所示，在前足3a上，第一垂直調(diào)節(jié)組件36包括第一垂直伺服電機(jī)和第一垂直減速器，第一垂直減速器安裝在第一垂直電機(jī)的輸出軸上，短肢32通過第一垂直調(diào)節(jié)組件的輸出軸鉸接在旋轉(zhuǎn)肢31上。第二垂直調(diào)節(jié)組件的結(jié)構(gòu)與第一垂直調(diào)節(jié)組件的結(jié)構(gòu)相同，包括第一垂直伺服電機(jī)和第一垂直減速器，長(zhǎng)肢33通過第二垂直調(diào)節(jié)組件的輸出軸鉸接在短肢32上。第三垂直調(diào)節(jié)組件38包括第二垂直伺服電機(jī)381、第二垂直減速器382、以及固定框383，第二垂直伺服電機(jī)381、第二垂直減速器382設(shè)于固定框383內(nèi)，且固定框383通過第三垂直調(diào)節(jié)組件38的輸出軸鉸接在長(zhǎng)肢33的一端，足尖34固定在固定框383一側(cè)。優(yōu)選地，兩只前足3a中的一個(gè)還包括液壓鉗391 (見圖4)，液壓鉗391和足尖34分別安裝在固定框383相對(duì)的側(cè)面。兩只前足3a中的另一個(gè)還包括液壓鉆392 (見圖5)，液壓鉆392和足尖34分別安裝在固定框383相對(duì)的側(cè)面。液壓鉗391通過第三液壓伸縮桿395安裝在固定框383上，液壓鉆392上還設(shè)置有液壓減震器394和減震彈簧393。在控制系統(tǒng)2的控制下，第一垂直調(diào)節(jié)組件36中的第一垂直伺服電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使短肢32豎直轉(zhuǎn)動(dòng)；第二垂直調(diào)節(jié)組件37中的第一垂直伺服電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使長(zhǎng)肢33豎直轉(zhuǎn)動(dòng)；而第三垂直調(diào)節(jié)組件38中的第二垂直伺服電機(jī)381驅(qū)動(dòng)固定框383轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)足尖34豎直轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)需要用到液壓鉗35或液壓鉆36時(shí)，控制系統(tǒng)2控制相應(yīng)的第二垂直伺服電機(jī)381將液壓鉗35或液壓鉆36轉(zhuǎn)動(dòng)朝向地面的位置。優(yōu)選地，足尖34通過液壓減震器341安裝在固定框383上。在本實(shí)施例中，前足和后足的第一垂直調(diào)節(jié)組件和第二垂直調(diào)節(jié)組件的結(jié)構(gòu)不同，但是并不以此為限，在其它實(shí)施例中，前足和后足的第一垂直調(diào)節(jié)組件和第二垂直調(diào)節(jié)組件也可以采用相同的結(jié)構(gòu)。此外，液壓鉗和液壓鉆也可以不設(shè)置在前足上，而是根據(jù)需要設(shè)置在其它足上。本實(shí)用新型實(shí)施例通過水平調(diào)節(jié)組件使機(jī)械足水平轉(zhuǎn)動(dòng)，通過第一、第二和第三垂直調(diào)節(jié)組件分別使短肢、長(zhǎng)肢和足尖豎直轉(zhuǎn)動(dòng)，也就是說，本實(shí)用新型實(shí)施例中的機(jī)械足可以在水平方向和垂直方向內(nèi)動(dòng)作，從而可以生動(dòng)地模仿蜘蛛的行走姿態(tài)，靈活地完成行走、轉(zhuǎn)向等基本動(dòng)作，可以在各種路面環(huán)境下工作，尤其適用于地震救災(zāi)等路面不平的環(huán)境。此外，由于在前足上設(shè)置了液壓鉗和液壓鉆，可以在救援過程中清理一些障礙物，提高救援效率。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種蜘蛛機(jī)器人，所述蜘蛛機(jī)器人包括機(jī)身、安裝在所述機(jī)身上的行走機(jī)構(gòu)和設(shè)于所述機(jī)身上的用于控制所述行走機(jī)構(gòu)動(dòng)作的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述行走機(jī)構(gòu)包括四對(duì)機(jī)械足，每個(gè)所述機(jī)械足包括旋轉(zhuǎn)肢、短肢、長(zhǎng)肢、足尖和用于驅(qū)使所述機(jī)械足在水平方向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的水平調(diào)節(jié)組件，所述旋轉(zhuǎn)肢通過所述水平調(diào)節(jié)組件安裝在所述機(jī)身上，所述短肢的一端與所述旋轉(zhuǎn)肢活動(dòng)連接，所述短肢的另一端通過與所述長(zhǎng)肢的一端活動(dòng)連接，所述長(zhǎng)肢的另一端與所述足尖活動(dòng)連接，所述旋轉(zhuǎn)肢和所述短肢之間設(shè)有用于驅(qū)使所述短肢在豎直方向動(dòng)作的第一垂直調(diào)節(jié)組件，所述短肢和所述長(zhǎng)肢之間設(shè)有用于驅(qū)使所述長(zhǎng)肢在豎直方向動(dòng)作的第二垂直調(diào)節(jié)組件，所述長(zhǎng)肢和所述足尖之間設(shè)置有用于驅(qū)使所述足尖在豎直方向動(dòng)作的第三垂直調(diào)節(jié)組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蜘蛛機(jī)器人，其特征在于，所述水平調(diào)節(jié)組件包括水平伺服電機(jī)、水平減速器、聯(lián)軸器以及將所述水平伺服電機(jī)固定在所述機(jī)身上的固定架，所述水平伺服電機(jī)的輸出端依次通過所述水平減速器和聯(lián)軸器與所述旋轉(zhuǎn)肢連接，所述水平伺服電機(jī)的輸出軸的軸線方向?yàn)樨Q直方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蜘蛛機(jī)器人，其特征在于，所述第一垂直調(diào)節(jié)組件包括第一液壓伸縮桿和用于控制所述第一液壓伸縮桿動(dòng)作的第一控制電機(jī)，所述第一控制電機(jī)設(shè)于所述機(jī)身上，所述第一液壓伸縮桿的一端固定在所述旋轉(zhuǎn)肢上，所述第一液壓伸縮桿的另一端固定在所述短肢上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蜘蛛機(jī)器人，其特征在于，所述減速器為諧波減速器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蜘蛛機(jī)器人，其特征在于，所述第二垂直調(diào)節(jié)組件包括第二液壓伸縮桿和用于控制所述第二液壓伸縮桿動(dòng)作的第二控制電機(jī)，所述第二控制電機(jī)設(shè)于所述機(jī)身上，所述第二液壓伸縮桿的一端固定在所述短肢中部，所述第二液壓伸縮桿的另一端固定在所述長(zhǎng)肢上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蜘蛛機(jī)器人，其特征在于，所述第一垂直調(diào)節(jié)組件和/或第二垂直調(diào)節(jié)組件包括第一垂直伺服電機(jī)和第一垂直減速器，所述第一垂直減速器安裝在所述第一垂直電機(jī)的輸出軸上，所述短肢通過所述第一垂直調(diào)節(jié)組件的輸出軸鉸接在所述旋轉(zhuǎn)肢上，所述長(zhǎng)肢通過所述第二垂直調(diào)節(jié)組件的輸出軸鉸接在所述短肢上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的蜘蛛機(jī)器人，其特征在于，所述第三垂直調(diào)節(jié)組件包括第二垂直伺服電機(jī)、第二垂直減速器以及固定框，所述第二垂直伺服電機(jī)、所述第二垂直減速器設(shè)于所述固定框內(nèi)，且所述固定框通過所述第三垂直調(diào)節(jié)組件的輸出軸鉸接在所述長(zhǎng)肢的一端，所述足尖安裝在所述固定框一側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蜘蛛機(jī)器人，其特征在于，所述四對(duì)機(jī)械足中的至少一個(gè)機(jī)械足還包括液壓鉗，所述液壓鉗通過第三液壓伸縮桿安裝在所述固定框上，且所述液壓鉗和所述足尖分別安裝在所述固定框相對(duì)的側(cè)面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蜘蛛機(jī)器人，其特征在于，所述四對(duì)機(jī)械足中的至少一個(gè)機(jī)械足還包括液壓鉆，所述液壓鉆和所述足尖分別安裝在所述固定框相對(duì)的側(cè)面。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蜘蛛機(jī)器人，其特征在于，所述足尖通過液壓減震器安裝在所述固定框上。
專利摘要本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種蜘蛛機(jī)器人，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。該機(jī)器人包括機(jī)身、行走機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)，行走機(jī)構(gòu)包括四對(duì)機(jī)械足，每個(gè)機(jī)械足包括旋轉(zhuǎn)肢、短肢、長(zhǎng)肢、足尖和水平調(diào)節(jié)組件，旋轉(zhuǎn)肢通過水平調(diào)節(jié)組件安裝在機(jī)身上，短肢的一端與旋轉(zhuǎn)肢活動(dòng)連接，短肢的另一端通過與長(zhǎng)肢的一端活動(dòng)連接，長(zhǎng)肢的另一端與足尖活動(dòng)連接，旋轉(zhuǎn)肢和短肢之間設(shè)有用于驅(qū)使短肢在豎直方向動(dòng)作的第一垂直調(diào)節(jié)組件，短肢和長(zhǎng)肢之間設(shè)有用于驅(qū)使長(zhǎng)肢在豎直方向動(dòng)作的第二垂直調(diào)節(jié)組件，長(zhǎng)肢和足尖之間設(shè)置有用于驅(qū)使足尖在豎直方向動(dòng)作的第三垂直調(diào)節(jié)組件。本實(shí)用新型實(shí)施例可以生動(dòng)地模仿蜘蛛的行走姿態(tài)，靈活地完成行走、轉(zhuǎn)向等基本動(dòng)作，可以在各種路面環(huán)境下工作。
文檔編號(hào)B62D57/032GK202728394SQ20122016984
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者何毅斌, 江曉通, 李江全, 張其 申請(qǐng)人:武漢工程大學(xué)