物资搬运仿生机器人的制作方法

本实用新型属于物资运输装备领域，更具体地说，涉及一种物资搬运仿生机器人。

背景技术：

地震灾害是一种突发的、不可预测的自然灾害，灾害发生时，交通通行能力下降，甚至中断，导致大量的救灾物资无法及时地供应、配送，贻误了最佳救灾时机。

目前现有的适用于复杂地形的物资搬运装置，主要采取轮式或人力的方式运输。这两种方式应用比较广泛，运输流程也较为成熟，但是在具体应用上仍有诸多缺陷和不足。

(1)人力方式运输效率低下，耗费体力和时间较多；

(2)在危险的环境中上述运输方式难以适用。

技术实现要素：

为了克服现有物资搬运装置存在的缺陷，本实用新型提供一种物资搬运仿生机器人，该装置移动迅速，地形适应能力强，灵活性好。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

设计一种物资搬运仿生机器人，包括机器人本体，所述机器人本体两端的左右两侧对称安装有运动组件，相邻两个对称的所述运动组件之间具有驱动组件且与该驱动组件连接，所述运动组件承载有运输组件，所述运输组件上方安装有视觉传感器和信号收发器，所述视觉传感器与信号收发器连接；所述运动组件内侧安装有机械臂。

在上述方案中，所述运动组件包括两组支撑组件，所述支撑组件由多根连动杆通过轴承连接组成；所述支撑组件与曲轴连接，所述曲轴与电机上的减速齿轮组件连接，两组所述支撑组件通过曲轴协调运动；所述支撑组件还与第一构件的一端连接，所述第一构件的另一端与第二构件的一端铰接；所述第二构件向外延伸的另一端依次连接有舵机、第三构件、弹簧减震器、脚掌，所述第二构件中部靠下端固定在曲轴的延长杆上。

在上述方案中，所述驱动组件包括电机和减速齿轮组件，所述减速齿轮组件包括主驱动齿轮、台阶齿轮、从动齿轮，所述电机的驱动轴与主驱动齿轮连接，所述主驱动齿轮两侧与卡有台阶齿轮的大齿轮相啮合，所述台阶齿轮下端与从动齿轮相啮合，所述从动齿轮与曲轴连接。

在上述方案中，所述运输组件包括机架，所述机架上安装有丝杆、导杆，所述机架两侧还安装有磨轮，所述丝杆和导杆与机器人本体相连，所述导杆两端由运动组件的支撑组件支撑，所述磨轮一侧安装有双摇杆机构电机，所述双摇杆机构电机的传动轴通过直齿轮与丝杆相连，所述丝杆的转动带动所述机架沿导杆轴向运动从而带动磨轮运动，两个所述磨轮相向运动夹住货物；所述机架上方设置有外壳，所述外壳上安装有视觉传感器和信号收发器，所述视觉传感器与信号收发器连接；所述磨轮下方安装有双摇杆机构，所述双摇杆机构包括第一托杆以及分别与第一托杆两端铰接的第二托杆、第三托杆，所述第一托杆通过锥齿轮与双摇杆机构电机的传动轴相连。

在上述方案中，所述磨轮上装有压力传感器。

在上述方案中，所述机架安装有测距传感器。

在上述方案中，所述机架上还安装有外壳驱动电机，用于驱动所述外壳伸展。

在上述方案中，所述机械臂由钳头、电动推杆、大臂、小臂组成，所述大臂与机器人本体铰接，所述大臂与小臂通过转动环连接，所述大臂与转动环之间连接有电动推杆；所述小臂与钳头铰接，所述钳头与转动环之间连接有电动推杆，所述钳头上铰接有活动爪子。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

本实用新型采用八足交替往复起落的运动方式，步态稳定，适应大多数复杂地形；安装系列传感器可以实时判断调整，也可以远程控制。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型物资搬运仿生机器人的结构示意图；

图2为图1中运动组件的结构示意图；

图3为图1中驱动组件的结构示意图；

图4为图2中曲轴的结构示意图；

图5为图1中运输组件的结构示意图；

图6为运输组件的内部结构示意图；

图7为双摇杆机构的结构示意图；

图8为图1中机械臂的结构示意图。

图中：机器人本体1、运动组件2、驱动组件3、运输组件4、机械臂5、连动杆6-1、轴承6-2、第二构件7、舵机8、曲轴9、减速齿轮组件10、第一构件11、第三构件12、弹簧减震器13、脚掌14、主驱动齿轮16、台阶齿轮17、从动齿轮18、视觉传感器19-1、信号收发器19-2、机架20-1、磨轮20-2、丝杆21、导杆22、双摇杆机构电机23、外壳驱动电机24、压力传感器25、双摇杆机构26、第一托杆26-1、第二托杆26-2、第三托杆26-3、钳头27、电动推杆28、大臂29、小臂30。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

为了易于说明，这里采用诸如“上”、“下”、“左”、“右”等表示相对位置的术语，用于更好的说明图示中某个元件或模块相对于另一个元件或模块的关系。应该理解的是，除了表示图中的方位外，空间术语也包括装置的使用或操作中的方位。

如图1所示，本实用新型提供一种物资搬运仿生机器人，包括机器人本体1，机器人本体1两端的左右两侧对称安装有运动组件2，相邻两个对称的运动组件2之间具有驱动组件3且与该驱动组件3连接，运动组件2承载有运输组件4，运输组件4上方安装有视觉传感器19-1和信号收发器19-2，视觉传感器19-1与信号收发器19-2连接。运动组件2内侧安装有机械臂5。

如图2所示，运动组件2包括两组支撑组件，支撑组件由多根连动杆6-1通过轴承6-2连接组成。支撑组件与曲轴9连接，曲轴9的结构如图4所示，曲轴9与电机15上的减速齿轮组件10连接，两组支撑组件通过曲轴9协调运动。支撑组件还与第一构件11的一端连接，第一构件11的另一端与第二构件7的一端铰接。第二构件7向外延伸的另一端依次连接有舵机8、第三构件12、弹簧减震器13、脚掌14，第二构件7、舵机8、第三构件12、弹簧减震器13、脚掌14构成了一足结构，即一条腿。第二构件7中部靠下端固定在曲轴9的延长杆上。相邻两个对称的运动组件2构成了左右对称的四足结构，即4条腿。

如图3所示，驱动组件3包括电机15和减速齿轮组件10，减速齿轮组件10包括主驱动齿轮16、台阶齿轮17、从动齿轮18，电机15的驱动轴与主驱动齿轮16连接，主驱动齿轮16两侧与卡有台阶齿轮17的大齿轮相啮合，台阶齿轮17下端与从动齿轮18相啮合，从动齿轮18与曲轴9连接。驱动组件3外设有防护罩，防护罩在机器人本体的外侧。

如图5和图6所示，运输组件4包括机架20-1，机架20-1上安装有丝杆21、导杆22，丝杆21和导杆22与机器人本体1相连，导杆22两端由运动组件2的支撑组件支撑。机架20-1两侧还安装有磨轮20-2，磨轮20-2一侧安装有双摇杆机构电机23，双摇杆机构电机23的传动轴通过直齿轮与丝杆21相连。丝杆21的转动带动机架20-1沿导杆22轴向运动从而带动磨轮20-2运动，两个磨轮20-2相向运动夹住货物。机架20-1上方设置有外壳，外壳上安装有视觉传感器19-1和信号收发器19-2，视觉传感器19-1与信号收发器19-2连接。如图7所示，磨轮20-2下方安装有双摇杆机构26，双摇杆机构26包括第一托杆26-1以及分别与第一托杆26-1两端铰接的第二托杆26-2、第三托杆26-3，第一托杆26-1通过锥齿轮与双摇杆机构电机23的传动轴相连。磨轮20-2上装有压力传感器25。机架20-1安装有测距传感器。机架20-1上还安装有外壳驱动电机24，用于驱动外壳伸展。

如图8所示，机械臂5由钳头27、电动推杆28、大臂29、小臂30组成，大臂29与机器人本体1铰接，大臂29与小臂30通过转动环连接，大臂29与转动环之间连接有电动推杆28；小臂30与钳头27铰接，钳头27与转动环之间连接有电动推杆28，钳头27上铰接有活动爪子。

本发明通过在外壳上安装视觉传感器19-1，准确获取货物的位置信息。此外，通过安装在机械臂5和运输组件4，再调整货物位置。

本实用新型物资搬运仿生机器人采用的驱动组件3，采用交流伺服电机，可以严格控制电机的转速、转向、旋转角度。电机通过减速齿轮组件10，将动力传到曲轴9，曲轴9带动连动杆6-1运动，进而驱动运动组件2的运动。驱动组件3的减速齿轮组件10在保证功能的情况下，尽量减小齿轮大小，减少齿轮传动级数，以降低装置重量，提高效率。减速齿轮组件10及其转动轴采用碳钢材料保证强度，其防护罩采用塑料。

本实用新型物资搬运仿生机器人采用的运动组件2，运动组件2由驱动组件3驱动，运动组件2中的曲轴9进行运动分配。每个四足结构中有两根曲轴9，通过四根曲轴9控制八条腿的运动，即每根曲轴9控制两条腿，曲轴9与每条腿通过连动杆6-1连接。在每个四足结构中，两根曲轴9的相位相差180°，实现八条腿的交替往复直线前进。曲轴9在不同角度，曲轴9所连接的机器人的腿的动作不同。曲轴9相位的周期变化，带动机器人的腿的动作抬起、落下的周期变化。每条腿的膝关节处均安装有一个舵机8，使得小腿(即第三构件12)可以精准地实现相对大腿(即第二构件7)一定角度的摆动。在直线行走运动的过程中，舵机8转动使小腿转动一定方向，即可完成转向运动。小腿上设计有弹簧减震器13，减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击，适应复杂地形上平稳地行走。脚掌14可绕踝关节转动一定的角度，适应不同坡度的路面。

本实用新型物资搬运仿生机器人采用的运输组件4，功能主要由磨轮20-2和双摇杆机构26实现。机架20-1两侧还安装有磨轮20-2，磨轮20-2可以随着机架20-1沿导杆22运动而运动。导杆22两端由运动组件2的支撑组件支撑。安装在磨轮一侧的双摇杆机构电机23转动，通过直齿轮将动力传至丝杆21，丝杆21转动使两个机架20-1沿导杆22运动，磨轮20-2相向运动夹住货物。磨轮由弹性好的橡胶制成，上面刻有花纹以增大对货物的摩擦力。另外，磨轮上装有压力传感器25，当压力传感器25检测到一定压力值时，磨轮20-2停止运动。接着，磨轮20-2的转动将货物提升至适当高度，这一高度是由安装在机架20-1底部的测距传感器确定的。双摇杆机构电机23停止转动后，货物会由于重力作用下滑。安装在磨轮20-2的下方双摇杆机构26开始工作，双摇杆机构电机23通过锥齿轮将动力传至第一托杆26-1，第一托杆26-1带动第二托杆26-2、第三托杆26-3运动至适当位置，托住货物。

本实用新型物资搬运仿生机器人采用的机械臂5主要用于推动货物，主要由大臂29、小臂30和钳头27三部分组成。两两之间由电动推杆28连接，电动推杆28的一端固定在上端的支座上，另一端与转动环上的转动立柱相连，随着电动推杆28的伸长，转动环便带动着下端随之转动。钳头27的外形依据螃蟹的钳子设计而成，为适应纸箱的形状，其前端两部分夹角约为90°。当需要调整货物位置时，一对钳头夹住货物的两条棱，配合大臂29、小臂30的动作，可互相牵连，就可以摆正货物。

本实用新型物资搬运仿生机器人的工作过程如下：

Step1，机器人本体1上方的视觉传感器19-1感知周围环境和确定货物位置，指导机器人运动。

Step2，运动组件2工作，机器人靠近货物，机械臂5调整货物位置，使其位置适宜并靠近货物运输组件4。

Step3，运输组件4工作，机器人外壳展开，磨轮将货物抬起，并根据货物大小通过双摇杆机构26进行固定。

Step4，机器人外壳闭合，将货物上端固定，运动组件2再次工作，视觉传感器19-1感知周围环境，完成货物的运输。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。