一种具有弹性支撑驱动机构的爬行机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种具有弹性支撑驱动机构的爬行机器人。
【背景技术】
[0002]在生活中人们可能需要对一些比较狭窄、崎岖的孔洞环境进行探寻，如建筑物坍塌后的废墟孔洞、尺寸较小的管道等。在这些人类难以进入的环境下，经常需要使用爬行机器人进行工作。爬行机器人能够代替工作人员进入环境危险且复杂的废墟现场或者管道环境，执彳丁搜索和探测等任务，爬彳丁机器人能有效提尚探测效率。
[0003]现有的爬行机器人主要有足式、轮式和履带式三种。足式爬行机器人的运动形式类似于生物，能够较好的在不平坦的路面上移动，由于它是多点支撑的结构，决定了它有相对良好的稳定性，但其移动速度略显不足。轮式爬行机器人是由轮子支撑其机体机构，由电机扭矩和驱动轮的设计决定其运动的快慢和越障能力。轮式爬行机器人在相对平坦的路面上具有良好的移动速度和稳定性，但是在环境比较复杂的废墟中，轮式爬行机器人的移动就会收到严重的影响。履带式爬行机器人相对来说能够适应较复杂的地形，但由于履带式机器人与地面的摩擦力比较大，容易造成履带的磨损，在路面上行驶的速率较低，功率消耗也比较大。同时，轮式和履带式的爬行机器人在崎岖的地形上很有可能会发生侧翻。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决现有技术的爬行机器人应用受限制、不能适用多种复杂情况的技术问题，提出一种具有弹性支撑驱动机构的爬行机器人，该爬行机器人结构合理、使用方便、适应能力强、应用范围广、稳定性好。
[0005]本发明提供了一种具有弹性支撑驱动机构的爬行机器人，包括:机器人本体、转向机构、驱动机构和控制器；
[0006]所述机器人本体包括头部、身部和尾部，头部与身部之间通过第一支臂(6)连接，身部与尾部之间通过第二支臂(14)连接；
[0007]所述头部靠近身部的一端设置有头部支撑板(5)，头部在轴向套设头部的支撑腿组，所述支撑腿组包括夹板(3)以及被夹板(3)夹持的多个弹性钢片(4)或弹性钢丝束；
[0008]所述转向机构设置在身部内，所述转向机构包括第一电机(9)、第二电机(10)、第一伞齿轮(7)、第二伞齿轮(13)、第三伞齿轮(19)、第四伞齿轮(30)、身部固定环(20)和支撑轴(27);第一电机(9)的输出轴上套设第一伞齿轮(7)，第一伞齿轮(7)与第二伞齿轮(13)啮合，第二伞齿轮(13)与第一支臂(6)联接；第一支臂(6)与头部支撑板(5)固定连接；所述第二电机(10)的输出轴上套设第三伞齿轮(19)，第三伞齿轮(19)与第四伞齿轮(30)啮合，支撑轴(27)上套设所述第四伞齿轮(30)并与第二支臂(14)联接；第二支臂
(14)与尾部固定连接；身部在轴向套设身部固定环(20)，身部固定环(20)上设置身部的支撑腿组；
[0009]所述驱动机构设置在尾部内，所述驱动机构包括第三电机(26)、螺杆(16)、滑块(17)和尾部固定环(18);所述第三电机(26)设置于螺杆(16)内部并与螺杆(16)固定；螺杆(16)上套设尾部固定环(18)，螺杆(16)和尾部固定环(18)之间设置滑块(17)，滑块(17)的一端滑动配合设置在螺杆(16)表面的双螺旋槽(23)中，滑块(17)的另一端固定设置在尾部固定环(18)中，尾部固定环(18)上设置尾部的支撑腿组；
[0010]所述控制器设置在机器人本体的头部，所述控制器分别与第一电机(9)、第二电机
[10]和第三电机(26)电连接。
[0011]进一步的，所述具有弹性支撑驱动机构的爬行机器人，还包括:设置在头部的检测机构；
[0012]所述检测机构包括热释电传感器、二氧化碳传感器、惯性传感器、摄像头(28)和照明机构之一或任意组合，所述热释电传感器、所述二氧化碳传感器、所述惯性传感器、所述摄像头(28)和所述照明机构分别与控制器电连接。
[0013]进一步的，所述夹板(3)包括多个紧贴的环形板(37)，每两个环形板(37)之间夹持弹性钢片(4)或弹性钢丝束。
[0014]进一步的，每两个环形板(37)之间夹持弹性钢片(4)或弹性钢丝束在圆周方向上均匀分布。
[0015]进一步的，所述尾部靠近第二支臂(14)的一端设置支撑盘(22)，所述尾部远离第二支臂(14)的一端设置支撑套(21)，支撑套(21)上设置尾部罩盖(33)，支撑盘(22)与第二支臂(14)固定连接，支撑盘(22)和支撑套(21)之间均匀分布多根支撑杆(15)。
[0016]进一步的，所述第一电机(9)、第二电机(10)和第三电机(26)为直流电动机。
[0017]进一步的，所述控制器通过通讯接口与外部的控制计算机电连接。
[0018]本发明提供的一种具有弹性支撑驱动机构的爬行机器人，包括机器人本体、转向机构、驱动机构和控制器，可以实现爬行机器人的行走及转向，并配合弹性钢片的弹性，可以较好的适应废墟中较为复杂的地形。机器人本体部分采用特殊金属材料制成，质量较小却坚固耐用。检测机构带有多种传感器，可以对人体信息进行检测同时对二氧化碳浓度等环境信息进行检测，能够在人不易进入的场所很好的完成检测、搜救的任务。本发明的爬行机器人能够在废墟孔洞及管道等环境中良好的运行，不易发生滑动和侧翻，第三电机设置于螺杆内部，缩小了机器人轴向尺寸，通过远程控制实现灵活的运动，可完成对废墟或管道等环境完成搜救或检测等功能。
【附图说明】
[0019]图1是具有弹性支撑驱动机构的爬行机器人的立体图；
[0020]图2是具有弹性支撑驱动机构的爬行机器人的主体图；
[0021]图3是图1的具有弹性支撑驱动机构的爬行机器人放置在管道中的剖面图；
[0022]图4a_b是环形板的固定示意图；
[0023]图5是螺杆的结构示意图；
[0024]图6是滑块的结构示意图；
[0025]图7是伞齿轮对的示意图。
[0026]附图中各附图标记指代的技术特征:
[0027]1、头部筒壳；2、头部罩盖；3、夹板；4、弹性钢片；5、头部支撑板；6、第一支臂；7、第一伞齿轮；8、身部筒壳；9、第一电机；10、第二电机；11、身部第一罩盖；12、身部第二罩盖；13、第二伞齿轮；14、第二支臂；15、支撑杆；16、螺杆；17、滑块；18、尾部固定环；19、第三伞齿轮；20、身部固定环；21、支撑套；22、支撑盘；23、双螺旋槽；24、第三电机固定销；25、第三电机输出轴；26、第三电机；27、支撑轴；28、摄像头；29、菲涅尔透镜；30、第四伞齿轮；31、第三电机固定螺栓；32、支撑杆固定螺帽；33、尾部罩盖；34、尾部罩盖固定螺栓；35、滑动体；36、突出体；37、环形板。
【具体实施方式】
[0028]为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0029]图1是具有弹性支撑驱动机构的爬行机器人的立体图。图2是具有弹性支撑驱动机构的爬行机器人的主体图。图3是图1的具有弹性支撑驱动机构的爬行机器人放置在管道中的剖面图。如图1、2和3所示，本发明实施例提供的具有弹性支撑驱动机构的爬行机器人，包括:机器人本体、转向机构、驱动机构、检测机构和控制器，所述机器人本体包括头部、身部和尾部，头部与身部之间通过第一支臂6连接，身部与尾部之间通过第二支臂14连接。
[0030]所述头部靠近身部的一端设置有头部支撑板5，头部在轴向套设头部的支撑腿组，所述支撑腿组包括夹板3以及被夹板3夹持的多个弹性钢片4。本发明的头部还包括:头部筒壳1和头部罩盖2，头部的支撑腿组设置在头部支撑板5和头部罩盖2之间。
[0031]所述转向机构设置在身部内，所述转向机构包括第一电机9、第二电机10、第一伞齿轮7、第二伞齿轮13、第三伞齿轮19、第四伞齿轮30、身部固定环20和支撑轴27 ;第一电机9的输出轴上套设第一伞齿轮7，第一伞齿轮7与第二伞齿轮13啮合，第二伞齿轮13与第一支臂6联接；第一支臂6与头部支撑板5固定连接；所述第二电机10的输出轴上套设第三伞齿轮19，第三伞齿轮19与第四伞齿轮30啮合，支撑轴27上套设所述第四伞齿轮30并与第二支臂14联接；第二支臂14与尾部固定连接；身部在轴向套设身部固定环20，身部固定环20上设置身部的支撑腿组。具体的，第二伞齿轮13通过轴与第一支臂6联接。身部的支撑腿组可以设置在身部的中间位置，可以较好的平衡机器人身体。
[0032]其中，第一伞齿轮7和第二伞齿轮13形成伞齿轮对，第三伞齿轮19和第四伞齿轮30形成伞齿轮对。图7是伞齿轮对的示意图。第一伞齿轮7和第二伞齿轮13，以及第三伞齿轮19和第四伞齿轮30之间的啮合关系参照图7。具体的，第一电机9和第二电机10不设输出轴的一端分别固定在身部筒壳8上。第一电机9输出轴穿过身部第一罩盖11并通过轴套连接在第一伞齿轮7上，第二电机10输出轴穿过身部第二罩盖12并通过轴套连接在第三伞齿轮19上。第四伞齿轮30通过轴套连接在支撑轴27上。第一电机9设置在第二电机10的上方，将第一电机9和第二电机10上下设置可以减少机器人的长度。第一电机9输出轴转动带动第一伞齿轮7和第二伞齿轮13啮合联动，进而带动机器人主体左转或右转。第二电机10输出轴转动带动第三伞齿轮19和第四伞齿轮30啮合联动，进而带动机器人主体抬头或低头。
[0033]所述驱动机构设置在尾部内，为爬行机器人的前进后退提供驱动力，所述驱动机构包括第三电机26、螺杆16、滑块17和尾部固定环18 ;所述第三电机26设置于螺杆16内部并与螺杆16固定；螺杆16上套设尾部固定环18，螺杆16和尾部固定环18之间设置滑块17，滑块17的一端滑动配合设置在螺杆16表面的双螺旋槽23中，滑块17的另一端固定设置在尾部固定环18中，尾部固定环18上设置尾部的支撑腿组。具体的，参照图6，滑块17具有与双螺旋槽23配合的滑动体35和设置在滑动体35上的突出体36，滑动体35设置于双螺旋槽23中，滑动体35可以为菱形块，所述突出体36固定设置在尾部固定环18中。另夕卜，所述尾部靠近第二支臂14的一端设置支撑盘22，所述尾部远离第二支臂14的一端设置支撑套21，支撑套21上设置尾部罩盖33，支撑盘22与第二支臂14固定连接，支撑盘22和支撑套21之间均匀分布多根支撑杆15。支撑杆15通过