专利名称：蜘蛛机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种蜘蛛机器人。
背景技术：
机器人的发明为人类提供了巨大的便利，在一些特定场合中，它有着不可替代的作用。比如，在地震救援中，危险的环境让救援很难实施，这时，机器人就可以派上用场了。然而，现有的机器人通常都是采用轮式行走，在环境恶劣的情况下，比如地震救灾中，遍地碎石等，机器人难以工作，其应用范围受到了极大的限制。
实用新型内容为了解决现有技术存在的机器人的应用范围受限的问题，本实用新型实施例提供了一种蜘蛛机器人。所述技术方案如下本实用新型实施例提供了一种蜘蛛机器人，该蜘蛛机器人包括机身、安装在所述机身上的行走机构和设于所述机身上的用于控制所述行走机构动作的控制系统，所述行走机构包括四对机械足，每个所述机械足包括旋转肢、短肢、长肢、足尖和用于驱使所述机械足在水平方向内旋转的水平调节组件，所述旋转肢通过所述水平调节组件安装在所述机身上，所述短肢的一端与所述旋转肢活动连接，所述短肢的另一端通过与所述长肢的一端活动连接，所述长肢的另一端与所述足尖活动连接，所述旋转肢和所述短肢之间设有用于驱使所述短肢在竖直方向动作的第一垂直调节组件，所述短肢和所述长肢之间设有用于驱使所述长肢在竖直方向动作的第二垂直调节组件，所述长肢和所述足尖之间设置有用于驱使所述足尖在竖直方向动作的第三垂直调节组件。具体地，所述水平调节组件包括水平伺服电机、水平减速器、联轴器以及将所述水平伺服电机固定在所述机身上的固定架，所述水平伺服电机的输出端依次通过所述水平减速器和联轴器与所述旋转肢连接，所述水平伺服电机的输出轴的轴线方向为竖直方向。具体地，所述第一垂直调节组件包括第一液压伸缩杆和用于控制所述第一液压伸缩杆动作的第一控制电机，所述第一控制电机设于所述机身上，所述第一液压伸缩杆的一端固定在所述旋转肢上，所述第一液压伸缩杆的另一端固定在所述短肢上。优选地，所述减速器为谐波减速器。具体地，所述第二垂直调节组件包括第二液压伸缩杆和用于控制所述第二液压伸缩杆动作的第二控制电机，所述第二控制电机设于所述机身上，所述第二液压伸缩杆的一端固定在所述短肢中部，所述第二液压伸缩杆的另一端固定在所述长肢上。可选地，所述第一垂直调节组件和/或第二垂直调节组件包括第一垂直伺服电机和第一垂直减速器，所述第一垂直减速器安装在所述第一垂直电机的输出轴上，所述短肢通过所述第一垂直调节组件的输出轴铰接在所述旋转肢上，所述长肢通过所述第二垂直调节组件的输出轴铰接在所述短肢上。具体地，所述第三垂直调节组件包括第二垂直伺服电机、第二垂直减速器和固定框，所述第二垂直伺服电机、所述第二垂直减速器设于所述固定框内，且所述固定框通过所 述第三垂直调节组件的输出轴铰接在所述长肢的一端，所述足尖固定在所述固定框一侧。优选地，所述四对机械足中的至少一个机械足还包括液压钳，所述液压钳通过第三液压伸缩杆安装在所述固定框上，且所述液压钳和所述足尖分别安装在所述固定框相对的侧面。优选地，所述四对机械足中的至少一个机械足还包括液压钻，所述液压钻和所述足尖分别安装在所述固定框相对的侧面。优选地，所述足尖上通过液压减震器安装在所述固定框上。本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是本实用新型实施例通过水平调节组件使机械足水平转动，通过第一、第二和第三垂直调节组件分别使短肢、长肢和足尖竖直转动，也就是说，本实用新型实施例中的机械足可以在水平方向和垂直方向内动作，从而可以生动地模仿蜘蛛的行走姿态，灵活地完成行走、转向等基本动作，可以在各种路面环境下工作，尤其适用于地震救灾等路面不平的环境。
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本实用新型实施例中提供的蜘蛛机器人的结构示意图；图2是本实用新型实施例中提供的蜘蛛机器人的水平调节组件的结构示意图；图3是本实用新型实施例中提供的蜘蛛机器人的后足的结构示意图；图4是本实用新型实施例中提供的蜘蛛机器人的一个前足的结构示意图；图5是本实用新型实施例中提供的蜘蛛机器人的另一个前足的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。实施例如图I所示，本实用新型实施例提供了一种蜘蛛机器人，该蜘蛛机器人包括机身
I、安装在机身I上的行走机构和设于机身I上的用于控制行走机构动作的控制系统2。该行走机构包括四对机械足3，每个机械足3包括旋转肢31、短肢32、长肢33、足尖34和用于驱使机械足3在水平方向内旋转的水平调节组件35，旋转肢34通过水平调节组件35安装在机身I上，短肢32的一端与旋转肢31活动连接，短肢32的另一端通过与长肢33的一端活动连接，长肢33的另一端与足尖34活动连接，旋转肢31和短肢32之间设有用于驱使短肢32在竖直方向动作的第一垂直调节组件36，短肢32和长肢33之间设有用于驱使长肢33在竖直方向动作的第二垂直调节组件37，长肢33和足尖34之间设置有用于驱使足尖34在竖直方向动作的第三垂直调节组件38。其中，控制系统2可以包括单片机和多种传感器，如角度传感器、位移传感器、力传感器等，通过该控制系统可以控制机器人全自动行走，自己判断有无障碍物来决定是否转向，并且可以在其上搭载生命探测仪、摄像头、照明等设备，甚至食物药物等急救物品，提高救援效率。具体地，如图2所示，水平调节组件35包括水平伺服电机351、水平减速器352、联轴器353以及将水平伺服电机351固定在机身I上的固定架354，水平伺服电机351的输出端依次通过水平减速器352和联轴器353与旋转肢31连接，水平伺服电机351的输出轴的轴线方向为基本上为竖直方向。在控制系统2的控制下，水平调节组件35控制机械足3的水平转动。优选地，该减速器352可以采用谐波减速器。由于谐波减速器有传动比大、体积小、重量轻、运动精度高的优点，所以采用谐波减速器可以更快地控制机械足的动作。再次参见图I，在本实施例中，四对机械足包括一对前足3a和三对后足3b。下面先结合图3介绍后足3b的具体结构及其工作原理。在后足3b上，第一垂直调节组件36包括第一液压伸缩杆361和用于控制第一液压伸缩杆361动作的第一控制电机(图未不)，第一控制电机设于机身I上，第一液压伸缩杆361的一端固定在旋转肢31上，第一液压伸缩杆361的另一端固定在短肢32上。第二垂直调节组件37包括第二液压伸缩杆371和用于控制第二液压伸缩杆371动作的第二控制电机(图未示)，第二控制电机设于机身I上，第二液压伸缩杆371的一端固定在短肢32中部，第二液压伸缩杆371的另一端固定在长肢33上。第三垂直调节组件38包括第二垂直伺服电机381、第二垂直减速器382和用于将第二垂直伺服电机381和第二垂直减速器382固定在长肢33的一端的固定框383，足尖34固定在固定框383 —侧。在控制系统2的控制下，第一控制电机转动，带动液压伸缩杆361伸缩，从而控制短肢32竖直转动；第二控制电机转动，带动液压伸缩杆371伸缩，从而控制长肢33竖直转动；而第二垂直伺服电机381驱动固定框383转动，从而驱动足尖34竖直转动。下面参见图4和图5介绍前足3a的具体结构及其工作原理。如图4所示，在前足3a上，第一垂直调节组件36包括第一垂直伺服电机和第一垂直减速器，第一垂直减速器安装在第一垂直电机的输出轴上，短肢32通过第一垂直调节组件的输出轴铰接在旋转肢31上。第二垂直调节组件的结构与第一垂直调节组件的结构相同，包括第一垂直伺服电机和第一垂直减速器，长肢33通过第二垂直调节组件的输出轴铰接在短肢32上。第三垂直调节组件38包括第二垂直伺服电机381、第二垂直减速器382、以及固定框383，第二垂直伺服电机381、第二垂直减速器382设于固定框383内，且固定框383通过第三垂直调节组件38的输出轴铰接在长肢33的一端，足尖34固定在固定框383一侧。优选地，两只前足3a中的一个还包括液压钳391 (见图4)，液压钳391和足尖34分别安装在固定框383相对的侧面。两只前足3a中的另一个还包括液压钻392 (见图5)，液压钻392和足尖34分别安装在固定框383相对的侧面。液压钳391通过第三液压伸缩杆395安装在固定框383上，液压钻392上还设置有液压减震器394和减震弹簧393。在控制系统2的控制下，第一垂直调节组件36中的第一垂直伺服电机输出转矩，驱使短肢32竖直转动；第二垂直调节组件37中的第一垂直伺服电机输出转矩，驱使长肢33竖直转动；而第三垂直调节组件38中的第二垂直伺服电机381驱动固定框383转动，从而驱动足尖34竖直转动。当需要用到液压钳35或液压钻36时，控制系统2控制相应的第二垂直伺服电机381将液压钳35或液压钻36转动朝向地面的位置。优选地，足尖34通过液压减震器341安装在固定框383上。在本实施例中，前足和后足的第一垂直调节组件和第二垂直调节组件的结构不同，但是并不以此为限，在其它实施例中，前足和后足的第一垂直调节组件和第二垂直调节组件也可以采用相同的结构。此外，液压钳和液压钻也可以不设置在前足上，而是根据需要设置在其它足上。本实用新型实施例通过水平调节组件使机械足水平转动，通过第一、第二和第三垂直调节组件分别使短肢、长肢和足尖竖直转动，也就是说，本实用新型实施例中的机械足可以在水平方向和垂直方向内动作，从而可以生动地模仿蜘蛛的行走姿态，灵活地完成行走、转向等基本动作，可以在各种路面环境下工作，尤其适用于地震救灾等路面不平的环境。此外，由于在前足上设置了液压钳和液压钻，可以在救援过程中清理一些障碍物，提高救援效率。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种蜘蛛机器人，所述蜘蛛机器人包括机身、安装在所述机身上的行走机构和设于所述机身上的用于控制所述行走机构动作的控制系统，其特征在于，所述行走机构包括四对机械足，每个所述机械足包括旋转肢、短肢、长肢、足尖和用于驱使所述机械足在水平方向内旋转的水平调节组件，所述旋转肢通过所述水平调节组件安装在所述机身上，所述短肢的一端与所述旋转肢活动连接，所述短肢的另一端通过与所述长肢的一端活动连接，所述长肢的另一端与所述足尖活动连接，所述旋转肢和所述短肢之间设有用于驱使所述短肢在竖直方向动作的第一垂直调节组件，所述短肢和所述长肢之间设有用于驱使所述长肢在竖直方向动作的第二垂直调节组件，所述长肢和所述足尖之间设置有用于驱使所述足尖在竖直方向动作的第三垂直调节组件。
2.根据权利要求I所述的蜘蛛机器人，其特征在于，所述水平调节组件包括水平伺服电机、水平减速器、联轴器以及将所述水平伺服电机固定在所述机身上的固定架，所述水平伺服电机的输出端依次通过所述水平减速器和联轴器与所述旋转肢连接，所述水平伺服电机的输出轴的轴线方向为竖直方向。
3.根据权利要求2所述的蜘蛛机器人，其特征在于，所述第一垂直调节组件包括第一液压伸缩杆和用于控制所述第一液压伸缩杆动作的第一控制电机，所述第一控制电机设于所述机身上，所述第一液压伸缩杆的一端固定在所述旋转肢上，所述第一液压伸缩杆的另一端固定在所述短肢上。
4.根据权利要求2所述的蜘蛛机器人，其特征在于，所述减速器为谐波减速器。
5.根据权利要求I所述的蜘蛛机器人，其特征在于，所述第二垂直调节组件包括第二液压伸缩杆和用于控制所述第二液压伸缩杆动作的第二控制电机，所述第二控制电机设于所述机身上，所述第二液压伸缩杆的一端固定在所述短肢中部，所述第二液压伸缩杆的另一端固定在所述长肢上。
6.根据权利要求I所述的蜘蛛机器人，其特征在于，所述第一垂直调节组件和/或第二垂直调节组件包括第一垂直伺服电机和第一垂直减速器，所述第一垂直减速器安装在所述第一垂直电机的输出轴上，所述短肢通过所述第一垂直调节组件的输出轴铰接在所述旋转肢上，所述长肢通过所述第二垂直调节组件的输出轴铰接在所述短肢上。
7.根据权利要求1-6任一项所述的蜘蛛机器人，其特征在于，所述第三垂直调节组件包括第二垂直伺服电机、第二垂直减速器以及固定框，所述第二垂直伺服电机、所述第二垂直减速器设于所述固定框内，且所述固定框通过所述第三垂直调节组件的输出轴铰接在所述长肢的一端，所述足尖安装在所述固定框一侧。
8.根据权利要求7所述的蜘蛛机器人，其特征在于，所述四对机械足中的至少一个机械足还包括液压钳，所述液压钳通过第三液压伸缩杆安装在所述固定框上，且所述液压钳和所述足尖分别安装在所述固定框相对的侧面。
9.根据权利要求7所述的蜘蛛机器人，其特征在于，所述四对机械足中的至少一个机械足还包括液压钻，所述液压钻和所述足尖分别安装在所述固定框相对的侧面。
10.根据权利要求7所述的蜘蛛机器人，其特征在于，所述足尖通过液压减震器安装在所述固定框上。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种蜘蛛机器人，属于机器人技术领域。该机器人包括机身、行走机构和控制系统，行走机构包括四对机械足，每个机械足包括旋转肢、短肢、长肢、足尖和水平调节组件，旋转肢通过水平调节组件安装在机身上，短肢的一端与旋转肢活动连接，短肢的另一端通过与长肢的一端活动连接，长肢的另一端与足尖活动连接，旋转肢和短肢之间设有用于驱使短肢在竖直方向动作的第一垂直调节组件，短肢和长肢之间设有用于驱使长肢在竖直方向动作的第二垂直调节组件，长肢和足尖之间设置有用于驱使足尖在竖直方向动作的第三垂直调节组件。本实用新型实施例可以生动地模仿蜘蛛的行走姿态，灵活地完成行走、转向等基本动作，可以在各种路面环境下工作。
文档编号B62D57/032GK202728394SQ20122016984
公开日2013年2月13日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者何毅斌, 江晓通, 李江全, 张其 申请人:武汉工程大学