仿生六足机器人

1.本实用新型属于仿生机械技术领域，涉及一种仿生六足机器人。


背景技术：

2.机器人技术的迅猛发展大大推动了机器人在各个领域的应用，尤其在一些特殊环境下，机器人已成为不可或缺的设备。移动平台作为移动机器人最基本单元，用于搭载控制系统、检测系统和机械手等部件抵达作业现场执行具体的作业任务，其性能优劣直接影响着机器人的整体性能。
3.六足机器人作为仿生移动机器人的典型代表，具有丰富的步态和冗余的肢体结构，运动灵活，可靠性高。相比传统的轮式、履式移动机器人，六足机器人虽然移动速度较低，但却可以利用离散的地面支撑实现非接触式障碍规避、障碍跨越、上下台阶以及不平整地面运动，对复杂地形和不可预知环境变化具有极强的适应性。
4.为此，国内外学者针对六足机器人结构设计开展了大量深入研究，设计了多款典型样机。如公告号是cn210680979u的实用新型公开了一种仿生六足昆虫爬行机器人，包括机架、六个平面曲柄摇杆机构、水平长槽、拉杆、齿轮组、蜗杆蜗轮传动机构、转向条、螺杆、底盘、支撑板、电机，其特征是机架上开有水平长槽，同侧的三个平面曲柄摇杆机构的支座点嵌在水平长槽内，并用摇杆连接，仿生六足昆虫爬行机器人腿部由六个平面曲柄摇杆机构组成，且左右各三组对称分布在机架两侧的中部，平面曲柄摇杆机构由齿轮、连杆、摇杆组成，连杆作为仿生六足昆虫爬行机器人的腿与地面接触，连杆末端的运动曲线即为仿生六足昆虫爬行机器人的运动轨迹，蜗杆蜗轮传动机构由蜗轮、蜗杆组成，且安装在机架中间顶端，但该六足爬行机器人仅能沿直线行走。
5.再例如，公开号是cn107089277a的发明公开了一种新型仿生六足机器人，包括机体平台和六个相同结构的模块化机械足，机体平台为连接六个机械足的机架，其特征在于该机械平台包括机架上板、机架下板和连接板，机架上板与机架下板的形状尺寸相同，机架上板与机架下板通过连接板连接，在机架上板沿长度方向两侧的机架上板和机架下板之间通过法兰对称布置有六个机械足，任意相邻的两个机械足之间的距离均相等；机械足包括基节单元、股节单元和胫节单元，基节单元和胫节单元分别固定在股节单元的两端，基节单元的上部与机体平台连接。该机器人具备足端传感系统和多种运动模式，实现了机器人复杂环境中的全方位行走及地形环境的动态感知。但该仿生六足机器人的结构相对较为复杂。


技术实现要素：

6.为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种结构简单以及运动方式多样化的仿生六足机器人。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
8.一种仿生六足机器人，包括底板、运动足、动力装置以及蜗杆蜗轮传动机构；所述
运动足是三对，三对运动足对称活动设置在底板上；所述动力装置以及蜗杆蜗轮传动机构均设置在底板上；所述动力装置通过蜗杆蜗轮传动机构分别与三对运动足相连并带动三对运动足运动。
9.作为优选，本实用新型所采用的蜗杆蜗轮传动机构包括蜗杆轴承座、蜗杆轴以及涡轮；所述蜗杆轴通过蜗杆轴承座设置在底板上；所述动力装置与蜗杆轴相连并驱动蜗杆轴绕蜗杆轴的轴向转动；所述蜗杆轴上套装有蜗杆；所述涡轮与蜗杆相啮合；所述涡轮分别与三对运动足相连并带动三对运动足运动。
10.作为优选，本实用新型所采用的涡轮的数量与运动足的数量相同；每个涡轮分别与相对应的运动足相连并驱动三对运动足运动。
11.作为优选，本实用新型所采用的蜗杆轴是一根或两根；所述蜗杆轴是两根时，所述蜗杆轴包括第一蜗杆轴以及与第一蜗杆轴平行的第二蜗杆轴；所述第一蜗杆轴套装的蜗杆的数量与第二蜗杆轴套装的蜗杆的数量相同；所述第一蜗杆轴上套装的蜗杆的螺线方向与第二蜗杆轴上套装的蜗杆的螺线方向相反。
12.作为优选，本实用新型所采用的仿生六足机器人还包括连动装置；所述蜗杆蜗轮传动机构分别通过连动装置与每个运动足相连并带动运动足运动。
13.作为优选，本实用新型所采用的连动装置包括曲柄、转块以及连杆；所述曲柄与涡轮相连并沿涡轮的轴向转动；所述连杆与运动足相连；所述曲柄通过转块与连杆相连并通过连杆带动运动足展开或收回。
14.作为优选，本实用新型所采用的连动装置还包括转轴；所述运动足通过转轴设置在底板上；所述转轴上开设有贯穿孔；所述连杆的一端与转块相连，另一端穿过转轴上的贯穿孔后与运动足相连；所述曲柄在随涡轮的运动中通过连杆带动运动足展开或收回，以及通过连杆以及转轴带动运动足绕绕转轴的轴向转动。
15.作为优选，本实用新型所采用的运动足包括转节腿、股节腿以及胫骨节腿；所述转节腿的一端通过转轴设置在底板上，另一端通过股节腿与胫骨节腿相连；所述连杆的一端与转块相连，另一端穿过转轴上的贯穿孔后与股节腿相连；所述转节腿和股节腿之间、所述股节腿和胫骨节腿之间以及连杆和股节腿之间均设置有光轴。
16.作为优选，本实用新型所采用的动力装置包括电机、传动大齿轮以及传动小齿轮；所述电机与传动大齿轮相连并驱动传动大齿轮绕传动大齿轮的轴向转动；所述传动大齿轮与传动小齿轮相啮合；所述传动小齿轮与蜗杆蜗轮传动机构相连并通过蜗杆蜗轮传动机构分别与三对运动足相连并带动三对运动足运动。
17.作为优选，本实用新型所采用的仿生六足机器人还包括电路支撑板；所述电路支撑板通过螺柱设置在底板上；所述电路支撑板与底板相平行。
18.本实用新型的优点是：
19.本实用新型提供了一种仿生六足机器人，包括底板、运动足、动力装置以及蜗杆蜗轮传动机构；运动足是三对，三对运动足对称活动设置在底板上；动力装置以及蜗杆蜗轮传动机构均设置在底板上；动力装置通过蜗杆蜗轮传动机构分别与三对运动足相连并带动三对运动足运动。本实用新型基于仿生机械学的发展，越来越多的学者开始关注如何动物运动的机械表达，在本实用新型中，通过观察蜘蛛的动作，发现了蜘蛛腿部运动的一些运动规律，通过对蜘蛛腿部运动的适当简化，构造了本实用新型中的结构。本实用新型的动力由安
装在电机支座上的电机提供，传动大齿轮安装在电机上，传动小齿轮安装在蜗杆轴上，通过大小传动齿轮的啮合，将动力传输到蜗杆轴上。蜗杆轴上安装三段分离的蜗杆，通过涡轮蜗杆啮合，将动力传输到六个分离的涡轮上。涡轮上安装曲柄，曲柄与涡轮轴连接，涡轮旋转带动曲柄旋转；转块与曲柄轴连接，进而带动转块一边平动一边转动。转块连接推杆，进而将转块的运动传递给推杆。推杆通过转块的限位槽，另一端连接在股节腿中间的光轴上，进而推动股节腿外伸与内缩。
附图说明
20.图1是本实用新型所提供的仿生六足机器人的主视结构示意图；
21.图2是本实用新型所提供的仿生六足机器人的俯视结构示意图；
22.图3是本实用新型所提供的仿生六足机器人在拿去电路盖板的结构示意图；
23.图4是本实用新型所提供的仿生六足机器人未拿去电路盖板的结构示意图；
24.图5是本实用新型所提供的仿生六足机器人的底部的结构示意图；
25.其中：
26.1-底板；2-涡轮；3-蜗杆轴承座；4-紧固螺丝；5-带法兰轴承；6-m2螺丝；7-蜗杆轴；8-蜗杆；9-曲柄；10-紧固螺丝；11-曲柄轴；12-转块；13-带法兰深沟球轴承；14-锁紧螺丝；15-转块轴；16-连杆；17-转轴；18-带法兰螺母；19-紧固螺丝；20-垫片；21-带法兰深沟球轴承；22-转节腿；23-光轴；24-带法兰深沟球轴承；25-股节腿；26-光轴；27-光轴；28-胫骨节腿；30-六角锁紧螺母；36-传动大齿轮；37-电机；38-传动小齿轮；39-电路支撑板；40-螺柱；41-螺丝。
具体实施方式
27.参见图1、图2以及士3，本实用新型提供了一种仿生六足机器人，包括底板1、运动足、动力装置以及蜗杆蜗轮传动机构；运动足是三对，三对运动足对称活动设置在底板1上；动力装置以及蜗杆蜗轮传动机构均设置在底板1上；动力装置通过蜗杆蜗轮传动机构分别与三对运动足相连并带动三对运动足运动。
28.参见图3，本实用新型所采用的蜗杆蜗轮传动机构包括蜗杆轴承座3、蜗杆轴7以及涡轮2；蜗杆轴7通过蜗杆轴承座3设置在底板1上；动力装置与蜗杆轴7相连并驱动蜗杆轴7绕蜗杆轴7的轴向转动；蜗杆轴7上套装有蜗杆8；涡轮2与蜗杆8相啮合；涡轮2分别与三对运动足相连并带动三对运动足运动。涡轮2的数量与运动足的数量相同；每个涡轮2分别与相对应的运动足相连并驱动三对运动足运动。
29.蜗杆轴7是一根或两根；蜗杆轴7是两根时，蜗杆轴7包括第一蜗杆轴以及与第一蜗杆轴平行的第二蜗杆轴；第一蜗杆轴套装的蜗杆8的数量与第二蜗杆轴套装的蜗杆8的数量相同；第一蜗杆轴上套装的蜗杆8的螺线方向与第二蜗杆轴上套装的蜗杆8的螺线方向相反。
30.此外，本实用新型所采用的仿生六足机器人还包括连动装置；蜗杆蜗轮传动机构分别通过连动装置与每个运动足相连并带动运动足运动。连动装置包括曲柄9、转块12以及连杆16；曲柄9与涡轮2相连并沿涡轮2的轴向转动；连杆16与运动足相连；曲柄9通过转块12与连杆16相连并通过连杆16带动运动足展开或收回。连动装置还包括转轴17；运动足通过
转轴17设置在底板1上；转轴17上开设有贯穿孔；连杆16的一端与转块12相连，另一端穿过转轴17上的贯穿孔后与运动足相连；曲柄9在随涡轮2的运动中通过连杆16带动运动足展开或收回，以及通过连杆16以及转轴17带动运动足绕绕转轴17的轴向转动。
31.参见图4以及图5，本实用新型所采用的运动足包括转节腿22、股节腿25以及胫骨节腿28；转节腿22的一端通过转轴17设置在底板1上，另一端通过股节腿25与胫骨节腿28相连；连杆16的一端与转块12相连，另一端穿过转轴17上的贯穿孔后与股节腿25相连；转节腿22和股节腿25之间、股节腿25和胫骨节腿28之间以及连杆16和股节腿25之间均设置有光轴。
32.参见图3，本实用新型所采用的动力装置包括电机37、传动大齿轮36以及传动小齿轮38；电机37与传动大齿轮36相连并驱动传动大齿轮36绕传动大齿轮36的轴向转动；传动大齿轮36与传动小齿轮38相啮合；传动小齿轮38与蜗杆蜗轮传动机构相连并通过蜗杆蜗轮传动机构分别与三对运动足相连并带动三对运动足运动。
33.参见图4，仿生六足机器人还包括电路支撑板39；电路支撑板39通过螺柱40设置在底板1上；电路支撑板39与底板1相平行。
34.本实用新型所提供的仿生六足机器人的具体安装方式是：底板1上安装涡轮2，在底板1上安装蜗杆轴承座3，通过紧固螺丝4固定。在蜗杆轴承座上安装两个带法兰轴承5，且轴承5周围分布两个m2螺丝6，作用在于压住轴承5的法兰以限制带法兰轴承5的自由度，其内圈与一根蜗杆轴7配合蜗杆轴7上安装三个相同的蜗杆8，并与六个相同的涡轮2配合。涡轮轴7上连接曲柄9一端，曲柄9侧面开有m2.5的孔四个，涡轮轴7与曲柄9通过紧固螺丝10连接紧固。曲柄9另一端安装曲柄轴11，转块12一端安装带法兰深沟球轴承13，其内圈与曲柄轴11配合连接。转块12侧面开有m2.5的孔两个，曲柄轴11与转块12通过锁紧螺丝14固定。转块12另一侧开有两个通孔，中间通过转块轴15与连杆16一端相连。底板1周围开有六个孔，与转轴17的下端配合，转轴17底面开孔，通过带法兰螺母18与紧固螺丝19、垫片20使转轴17固定在底板1上。转轴7上安装有光轴18，该光轴上安装带法兰深沟球轴承21，其外圈与转节腿22的一端配合连接。转节腿22的另一端安装光轴23。其上安装带法兰深沟球轴承24，其外圈与股节腿25的另一端配合连接。股节腿25中间安装光轴26，光轴26上安装轴承，其外圈与连杆16的另一端配合连接，股节腿25的另一端安装光轴27，胫骨节腿28一端与光轴27配合连接。涡轮轴7的下端攻外螺纹，通过六角锁紧螺母30紧固，限制涡轮轴7的上下移动。底板1上安装了蜗杆轴承支座3，通过紧固螺钉3固定在底板1上。电机42固定在蜗杆轴承支座3上。传动大齿轮36安装在电机37转轴上。传动大齿轮36与传动小齿轮38相啮合，传动小齿轮38固定在蜗杆轴7上，传输动力。底板1与电路支撑板39之间用螺柱40隔开并用螺丝41固定。
35.本实用新型的动力由安装在电机支座上的电机提供，传动大齿轮安装在电机上，传动小齿轮安装在蜗杆轴上，通过大小传动齿轮的啮合，将动力传输到蜗杆轴上。蜗杆轴上安装三段分离的蜗杆，通过涡轮蜗杆啮合，将动力传输到六个分离的涡轮上。涡轮上安装曲柄，曲柄与涡轮轴连接，涡轮旋转带动曲柄旋转；转块与曲柄轴连接，进而带动转块一边平动一边转动。转块连接推杆，进而将转块的运动传递给推杆。推杆通过转块的限位槽，另一端连接在股节腿中间的光轴上，进而推动股节腿外伸与内缩。同时因为连杆处于转轴的限位槽中，因此连杆转动的角度变化通过限位槽传递给转块，使得转块按照同样的角度旋转。进而带动转节腿以同样的角度旋转。
36.以上运动同时发生，便组成了仿生蜘蛛机械装置其中一条腿的运动。其他五条腿的运动形式也都与之相同。但是在安装时，需要调节涡轮的初始相位，使转块与涡轮轴轴线方向的夹角互不相同，大约相互变化60
°
，这样才能使装置在运动过程中步履协调。通过改变两个蜗杆的转速和旋转方向便可以实现装置的前进后退与转弯功能。