一种仿生蜘蛛探测机器人的制作方法

本实用新型涉及仿生机器人的技术领域，尤其涉及一种仿生蜘蛛探测机器人。

背景技术：

在自然界与人类生存环境中存在一些人类无法到达的地点和可能会威胁人类生命的特殊场所，比如地震灾区、矿井事故、考古探测、山洞探险、管道抢修和反恐维和等场所，解决这一问题成了科学发展的需要，这些危险环境都有着地形变换不规则，地质变化复杂，其他突发因素过多等特殊因素的特点，从而使传统的车轮式机器人应用受到了限制，以往的研究表明车轮式机器人在相对平坦的地点具备速度快、易操作、较平稳等特点，但是在复杂情况的地面上行驶时，存在着机器人可能会打翻、机器人空转等主要问题，而履带式机器人在复杂的地势则有稳定的优势，但是仍然存在机动性差，行驶时存在晃动等问题，相对简单的仿生机器人虽然行动灵活，但是面对砂石地面同样存在打滑、能耗大等问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种仿生蜘蛛探测机器人，具有减震功能且可在人类不便活动的场所内行走。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种仿生蜘蛛探测机器人，包括躯壳，安装在躯壳的侧面上的两组仿生足机构，安装在躯壳上的机械臂，位于躯壳下方的履带机构，连接履带机构和躯壳的减震机构，安装在躯壳上的探测摄像头；每一组仿生足机构均包括至少三个仿生足，同一组仿生足机构中的若干个仿生足安装在躯壳的一个侧面，同一组仿生足机构中的其余仿生足安装在躯壳的另一个侧面；减震机构包括固定在履带机构上的承载板，固定在承载板上的第一基块和第二基块，光杆，套装在光杆上的第一弹簧和第二弹簧，滑动式安装在光杆上的第一滑块和第二滑块，第一铰接杆和第二铰接杆；光杆的一端固定在第一基块上，光杆的另一端固定在第二基块上，第一弹簧的一端固定在第一基块上，第一弹簧的另一端固定在第一滑块上，第二弹簧的一端固定在第二基块上，第二弹簧的另一端固定在第二滑块上，第一铰接杆的上端和第二铰接杆的上端均铰接在躯壳的同一个铰支座上，第一铰接杆的下端铰接在第一滑块上，第二铰接杆的下端铰接在第二滑块上。

进一步的是：减震机构还包括两组分别位于承载板两端的辅助支撑组件，辅助支撑组件包括铰接在一起的第一斜杆和第二斜杆，第一斜杆的上端铰接在躯壳上，第二斜杆的下端铰接在承载板上。

进一步的是：同一组仿生足机构中的仿生足的数量为三个，同一组仿生足机构中的其中两个仿生足安装在躯壳的一个侧面，同一组仿生足机构中的剩余一个仿生足安装在躯壳的另一个侧面；正视躯壳的侧面，三个仿生足等距分布。

进一步的是：履带机构包括架体，转动式安装在架体上的主动轮，转动式安装在架体上的从动轮，将主动轮和从动轮连接起来的履带；承载板固定在架体上，承载板的一端位于主动轮处，承载板的另一端位于从动轮处。

进一步的是：履带机构有两个，两个履带机构位于躯壳下方的两侧。

进一步的是：减震机构有四个，其中两个减震机构位于其中一个履带机构的两侧，其余两个减震机构位于另一个履带机构的两侧。

进一步的是：仿生足包括铰接在一起的大腿和小腿，大腿安装在躯壳上，小腿的下端设有吸盘。

进一步的是：机器人还包括安装在大腿上的小腿抬起机构，大腿上设有滑槽；小腿抬起机构包括放置在大腿滑槽内的第三弹簧，滑动式安装在大腿滑槽内的第三滑块，固定在大腿上的气缸，连杆；第三弹簧的一端固定在大腿的滑槽内，第三弹簧的另一端连接在第三滑块上，气缸的输出端连接在第三滑块上，连杆的一端固定在第三滑块上，连杆的另一端连接在小腿上。

进一步的是：躯壳由多块碳纤维板组成。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

躯壳具有高强度、高韧性、耐高温、耐疲劳、耐摩擦。减震机构具有减震效果。机器人可应用于复杂的管道情况和用于地震后灾区，地势复杂的山区，深不可测的洞穴等复杂地段进行勘测。可在较平坦的地面和地表形式复杂的地面行走，还可以应用于管道作业。

附图说明

图1是本机器人的结构示意图。

图2是仿生足的结构示意图。

图3是减震机构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：

1为躯壳，2为机械臂，3为探测摄像头，4为履带机构，5为减震机构，6为仿生足，7为吸盘，8为第三弹簧，9为第三滑块，10为连杆，11为铰支座，4-1为主动轮，4-2为从动轮，4-3为履带，5-1为承载板，5-2为第一基块，5-3为第二基块，5-4为第一滑块，5-5为第二滑块，5-6为第一弹簧，5-7为第二弹簧，5-8为光杆，5-9为第二斜杆，5-10为第一斜杆，5-11为第二铰接杆，5-12为第一铰接杆，6-1为大腿，6-2为小腿，6-3为滑槽。

为叙述方便，现对下文所说的方位说明如下：下文所说的上下前后方向与图3本身的上下右左方向一致，下文所说的左右方向与图3投影方位的后前方向一致。

结合图1、图2、图3所示，一种仿生蜘蛛探测机器人，包括躯壳，安装在躯壳的侧面上的两组仿生足机构，安装在躯壳上的机械臂，位于躯壳下方的履带机构，连接履带机构和躯壳的减震机构，安装在躯壳上的探测摄像头。机械臂属于现有技术，机械臂安装在躯壳的前端，机械臂可以用来夹取东西。减震机构的上端与躯壳的下表面连接，减震机构的下端连接在履带机构上，即履带机构是通过减震机构与躯壳相连接的。探测摄像头属于现有技术，探测摄像头可以探测周围的环境，然后将周围的环境情况传输回给相关工作人员。每一组仿生足机构均包括至少三个仿生足，同一组仿生足机构中的若干个仿生足安装在躯壳的一个(左)侧面，该组仿生足机构中的其余仿生足安装在躯壳的另一个(右)侧面。减震机构包括固定在履带机构上的承载板，固定在承载板上的第一基块和第二基块，光杆，套装在光杆上的第一弹簧和第二弹簧，滑动式安装在光杆上的第一滑块和第二滑块，第一铰接杆和第二铰接杆。第一基块和第二基块分别位于承载板的前部位和后部位，光杆的一端(前端)固定在第一基块上，光杆的另一端(后端)固定在第二基块上，第一弹簧的一端(前端)固定在第一基块上，第一弹簧的另一端(后端)固定在第一滑块上，第二弹簧的一端(后端)固定在第二基块上，第二弹簧的另一端(前端)固定在第二滑块上，躯壳上设有铰支座，第一铰接杆的上端和第二铰接杆的上端均铰接在躯壳的同一个铰支座上，第一铰接杆的下端铰接在第一滑块上，第二铰接杆的下端铰接在第二滑块上，第一铰接杆和第二铰接杆呈八字型。躯壳由多块碳纤维板组成。这种材料的躯壳具有高强度、高韧性、耐高温、耐疲劳、耐摩擦。

结合图1、图3所示，减震机构还包括两组分别位于承载板两端的辅助支撑组件，一组辅助支撑组件位于承载板的前端，另一组辅助支撑组件位于承载板的后端。每一组辅助支撑组件均包括铰接在一起的第一斜杆和第二斜杆，第一斜杆的下端和第二斜杆的上端铰接在一起，第一斜杆的上端铰接在躯壳上，第二斜杆的下端铰接在承载板上。减震机构具有减震功能，在机器人上下振动时，第一斜杆和第二斜杆均转动，第一斜杆和第二斜杆之间的夹角相应的变大或变小，同时，呈八字型的第一铰接杆和第二铰接杆之间的夹角也相应的变大或变小，第一铰接杆和第二铰接杆的转动带动第一滑块和第二滑块沿着光杆滑动，从而引起第一弹簧和第二弹簧的变形，从而起到减震效果。

结合图1所示，同一组仿生足机构中的仿生足的数量为三个，同一组仿生足机构中的其中两个仿生足安装在躯壳的一个(左)侧面，同一组仿生足机构中的剩余一个仿生足安装在躯壳的另一个(右)侧面；即对于同一组仿生足机构而言：两个仿生足位于躯壳的左侧面，另一个仿生足位于躯壳的右侧面。正视躯壳的侧面，即从左视或者右视方向上看，三个仿生足等距分布。一组仿生足机构构成三角形结构，三角形机构具有稳定性，一组仿生足机构即可以支撑整个机器人，两组仿生足机构可以交替支撑整个机器人，同时两组仿生足机构可以交替前行。

结合图1、图3所示，履带机构包括架体，转动式安装在架体上的主动轮，转动式安装在架体上的从动轮，将主动轮和从动轮连接起来的履带；承载板固定在架体上，承载板的一端位于主动轮处，承载板的另一端位于从动轮处。架体图中未画出，履带机构属于现有技术。

履带机构有两个，两个履带机构位于躯壳下方的两侧，一个履带机构位于躯壳下方的左侧，另一个履带机构位于躯壳下方的右侧。

减震机构有四个，其中两个减震机构位于其中一个(左侧)履带机构的左右两侧，其余两个减震机构位于另一个(右侧)履带机构的左右两侧。

结合图1、图2所示，仿生足包括铰接在一起的大腿和小腿，大腿安装在躯壳上，小腿的下端设有吸盘。吸盘可以吸住地面或者管道内壁，吸盘增大了接触面积，提高了整个机器人的稳定性。仿生足类似人的腿，所以将仿生足的两个部分称为大腿和小腿。

结合图2所示，机器人还包括安装在大腿上的小腿抬起机构，大腿上设有滑槽。小腿抬起机构包括放置在大腿滑槽内的第三弹簧，滑动式安装在大腿滑槽内的第三滑块，固定在大腿上的气缸，连杆。图中气缸未画出，第三滑块可以在大腿的滑槽内滑动，第三弹簧的一端固定在大腿的滑槽内，第三弹簧的另一端连接在第三滑块上，气缸的输出端连接在第三滑块上，连杆的一端固定在第三滑块上，连杆的另一端连接在小腿上。气缸驱动第三滑块滑动，第三滑块同时带动连杆运动和弹簧压缩或伸长，从而连杆带动小腿相对大腿转动，最终实现小腿抬起或方向的功能。

探测摄像头的摄像技术、图像处理技术、图像传输技术以及如何控制机器人行走的控制技术均属于现有技术。本机器人的仿生足抓地力强、接触面积大、对接触面温和，可在相对平坦的地面和较复杂的地面实现快速行驶勘测，在倾斜地面增加摩擦力，增大机器人的稳定性。本机器人可应用于复杂的管道情况和用于地震后灾区，地势复杂的山区，深不可测的洞穴等复杂地段进行勘测。

面对较平坦的地面情况，机器人通过探测摄像头将周围的环境数据传输给工作人员，工作人员根据所得图像进行判断，当地面比较平坦，沙石较少时，机器人将打开履带机构，抬高蜘蛛仿生足，减少行进时对蜘蛛仿生的磨损，通过自适应减震机构，可以更好的适应地面的变化，同时在行进的过程中，利用探测摄像头的视觉技术，实现自动避障功能，减少对机器人的损伤，利于复杂任务的执行。

面对沙石较多，地表形式复杂的地面情况，机器人先通过探测摄像头采集信息，如果四周环境变化过大，比如遇到四周巨大石块，无法通过绕行来进行避障，则开启蜘蛛模式，蜘蛛模式即利用仿生足行走。在地面沙石较多，棱角分明的地质工作时，利用仿生足行走，抬高履带，以避免履带被意外划破，减少机器人损失，延长机器人的寿命。机器人共6仿生足分布在躯壳的两左右侧，左侧的前、后足及右侧的中足为一组，右侧的前、后足和左侧的中足为另一组，分别组成两个三角形支架，依靠仿生足前后划动实现支撑和摆动过程，采用经典的三角步态行走法，由于身体重心低，容易稳定。

该机器人可以应用于管道作业，在复杂的管道抢修中，工人往往难以深入管道进行作业，同时电路管道形式危险，稍有不慎可能危及工程师的生命安全，当面临普通直线管道时，蜘蛛机器人将会收起仿生足，以减少对管道的伤害，当面临倾角较大的管道时，利用仿生足最大的贴合管道，然后将履带放下，增加压力进而增大机器人与管道的摩擦力，利用两组仿生足机构和履带机构交替行进，在行进的过程中同时开启探测摄像头。当机器人进入未知领域时，机器人也会开启两组仿生足机构与履带行进双模式，同时摄像头也会将采集到的多种信息返回到终端，为考察工作提供更多的可能。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。