仿蜘蛛机器人的制作方法

本实用新型涉及一种机器人领域，尤其涉及一种仿蜘蛛机器人。

背景技术：
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在自然界和人类社会中存在一些人类无法到达的地方和可能危及人类生命的特殊场合。如行星表面、灾难发生矿井、防灾救援和反恐斗争等，对这些危险环境进行不断地探索和研究，寻求一条解决问题的可行途径成为科学技术发展和人类社会进步的需要，地形不规则和崎岖不平是这些环境的共同特点，从而使轮式机器人和履带式机器人的应用受到限制，以往的研究表明轮式移动方式在相对平坦的地形上行驶时，具有相当的优势运动速度迅速、平稳，结构和控制也较简单，但在不平地面上行驶时，能耗将大大增加，而在松软地面或严重崎岖不平的地形上，车轮的作用也将严重丧失移动效率大大降低，为了改善轮子对松软地面和不平地面的适应能力，履带式移动方式应运而生但履带式机器人在不平地面上的机动性仍然很差行驶时机身晃动严重，与轮式、履带式移动机器人相比在崎岖不平的路面步行机器人具有独特优越性能在这种背景下多足步行机器人的研究蓬勃发展起来。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是提供一种仿蜘蛛机器人。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种仿蜘蛛机器人，其组成包括：上纤维板，所述的上纤维板下部通过两侧所具有的六个突出部分别连接跟关节舵机，所述的跟关节舵机的下部共同连接在下纤维板上，所述的上纤维板上部前侧安装有机械手臂，所述的上纤维板上部后侧安装有总控舵机，所述的总控舵机上不连接有头部，所述的头部上连接有摄像头，所述的摄像头上安装有超声波模块。

所述的仿蜘蛛机器人，所述的跟关节舵机连接股节，所述的股节连接膝关节，所述的膝关节连接胫节，所述的胫节连接踝关节舵机，所述的踝关节舵机连接足部。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型的仿蜘蛛机器人，其躯干由两层1.5mm碳纤维板制成，由于高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变等一系列优异性能，碳纤维板是很好的蜘蛛机器人的外设承载材料；纤维板之间用六组用于腿部前后自由度的舵机连接，六组舵机稳定性高、支撑性强、平稳能力好；两层纤维板之间固定了电池、主板、图传设备和舵机电路转接板，极大程度的利用了空间。

本实用新型的仿蜘蛛机器人，其腿部由舵机和腿部支架组成；为了完成各种动作，腿部应具有水平和垂直平面的运动自由度，因此每条腿都设计安装了三个舵机，分别控制跟关节、膝关节和踝关节的运动，其中两个舵机安装呈正交，跟关节提供蜘蛛的前后自由度，膝关节和踝关节负责上下的自由度。

本实用新型的仿蜘蛛机器人，其机械手臂用于完成对物品的夹取，由三个舵机连接而成，位于蜘蛛的正前方，共同完成上下及夹取动作。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图（正视）。

附图2是本实用新型的结构示意图（侧视）。

附图3是本实用新型的结构示意图（俯视）。

附图4是本实用新型的仿蜘蛛机器人的运动分解示意图（A）。

附图5是本实用新型的仿蜘蛛机器人的运动分解示意图（B）。

附图6是本实用新型的仿蜘蛛机器人的整体流程图。

图中：1 —踝关节舵机；2 —上纤维板；3 —超声波模块；4 —摄像头；5 —头部；6 —总控舵机；7 —足部；8 —胫节；9 —股节；10 —下纤维板；11 —跟关节舵机；12 —膝关节。

具体实施方式：

实施例1：

一种仿蜘蛛机器人，其组成包括：上纤维板，所述的上纤维板2下部通过两侧所具有的六个突出部分别连接跟关节舵机11，所述的跟关节舵机的下部共同连接在下纤维板10上，所述的上纤维板上部前侧安装有机械手臂，所述的上纤维板上部后侧安装有总控舵机6，所述的总控舵机上不连接有头部5，所述的头部上连接有摄像头4，所述的摄像头上安装有超声波模块3。

实施例2：

根据实施例1所述的仿蜘蛛机器人，所述的跟关节舵机连接股节9，所述的股节连接膝关节12，所述的膝关节连接胫节8，所述的胫节连接踝关节舵机1，所述的踝关节舵机连接足部7。

实施例3：

实施例1或2所述的仿蜘蛛机器人的综合情况介绍：

本实用新型的产品使用传统的控制系统，其电控部分使用stm32微处理器作为主控芯片，其外围接口丰富、速度快、稳定性高的优点符合蜘蛛机器人的需要；蜘蛛机器人的运动需要6条腿协同完成，每条腿3个舵机，所以主控芯片需要同时控制18个舵机；舵机的控制，通过使用stm32微处理器开启4个定时器的18个通道，实现18个I/O管脚同时输出PWM波；超声波电路由超声波发送头、接收头及驱动电路组成；通过stm32微处理器控制超声波按照约定好的频率，发送头发送数据、接收头接收数据，两者进行分析比较既可得到距离。

电源部分由2S航模电池供电，电压可达到8V左右；通过大功率降压二极管降压，得到舵机额定电压以下电压，使18个舵机同时正常工作；通过UBEC285电源模块进行降压稳压，以供stm32微处理器正常工作。

自主运动由蜘蛛本身平衡程度、障碍物距离、遥控装置控制三个因素决定，平衡系统通过Mpu6050采集信息，通过IIC与stm32微处理器通讯联系，可以得到相关的加速度和角速度，stm32微处理器对此进行dmp滤波得到相对准确的角度，控制机器人平衡，蜘蛛机器人舵机运动过程中没有延迟现象，所以只需要采用比例环节即可实现蜘蛛平衡调节，避障系统采用超声波测距模块测量前方障碍距离，通过舵机进行方向的改变，同时对多个方向障碍进行检测，对蜘蛛运动进行决策性的边界控制，遥控装置用于操作蜘蛛运动方向和运动状态。

在步行运动过程中将六条腿分为两组，以机器人的一侧的前足和后足及另一侧的中足为一组，其余的三条腿又为另外一组，在运动过程中，会有一组腿抬起，一组腿着地，三只着地的腿不仅保持机器人的平稳性，而且在摆腿的时候产生推动力，使机器人能够完成直线或转弯运动，如附图5、附图6所示为本设计蜘蛛运动时身体分析图，a、b、c、d、e、f分别代表每条腿，其中a、c、e为一组，b、d、f为另外一组，当第一组抬起时，第二组着地，着地的三条腿用来制成躯干，同时控制前后自由度的舵机将躯体推进，完成躯体向前的运动；完成推进后两组腿交换，第一组着地，第二组抬起，此时由第一组腿完成推进工作，两组腿多次交换，完成蜘蛛前进转弯等动作。

遥控装置对蜘蛛整体运动和机械手臂运动进行控制，遥控装置由接收、发送两部分组成，接收部分固定在蜘蛛的肢体上与主板连接，将接收到的数据交给主板进行处理，发送部分留在客户端，用于实时操作控制。