一种能自动分开和合体的机器人装置

1.本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种能自动分开和合体的机器人装置。


背景技术：

2.机器人竞技比赛中为了获取火种，需要借助可以升降的机器人，而且规定必须有仿生机器人，仿生机器人需要快速稳定的获取火种并将火种转运投放到大火炬燃料盘，但是由于火种位置有高有低，单纯依靠仿生机器人会造成仿生机器人过于复杂，影响仿生机器人的运动速度以及稳定性，并且现有的仿生机器人多为两足或四足，两足的稳定性差，四足机器人只能行走，行走时不协调无法，不能连续运动。


技术实现要素：

3.本发明提供一种能自动分开和合体的机器人装置，分体时两个机器人可单独行动，合体时两个机器人配合行动，而且合体时通过升降结合平台和锁定机构来进行锁紧，避免合体工作时仿生爬行机器人脱离基础机器人，影响使用。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种能自动分开和合体的机器人装置，包括基础机器人和仿生爬行机器人；所述基础机器人，包括行走小车和升降式结合机构，升降式结合机构安装在行走小车的底板上，升降式结合机构的升降结合平台作为仿生爬行机器人的结合工位；且升降结合平台上设有用于固定仿生爬行机器人的锁定机构。基础机器人可以自行移动，行走小车一般使用履带式小车，升降式结构机构使用电机带动丝杠螺母式结构带动升降结合平台升降，并且结合时通过锁定机构来锁紧，避免合体时两个机器人脱离，提升合体的稳定性。
5.作为本发明的一种优选方案，所述锁定机构，包括锁定旋转动力件和锁紧卡件，锁定旋转动力件安装在底板下，锁定旋转动力件的旋转部与锁紧卡件连接，锁紧卡件在锁定旋转动力件的带动下进出于升降结合平台上的锁定让位孔；且锁紧卡件与仿生爬行机器人的爬行基座对应将仿生爬行机器人锁定。
6.作为本发明的一种优选方案，锁紧卡件的锁紧部设有引导斜面。引导斜面是越靠近顶部越窄，当爬行基座上的锁紧孔与锁定让位孔存在一定的错位时，由于上部窄，锁紧卡件仍能进入锁紧孔，在继续转动过程，锁紧卡件的引导斜面能够对爬行基座的位置进行调整，使锁紧孔与锁定让位孔对齐。优选地，所述锁紧部为折弯锁紧部，折弯锁紧部能够更好地对爬行基座进行卡住。
7.作为本发明的一种优选方案，为了提升锁紧稳定性，所述锁定机构，还包括电磁铁吸附结构，电磁铁吸附结构包括电磁铁和吸附铁块；电磁铁安装在爬行基座上，吸附铁块固定在升降结合平台上。
8.作为本发明的一种优选方案，所述仿生爬行机器人，包括爬行基座和爬行腿机构，两个间隔设置的爬行腿机构为一个爬行腿机构组；爬行基座的两侧对称安装一个爬行腿机构组；
爬行基座包括上层基板和下层底板，上层基板和下层底板之间设有锁紧腔，下层底板设有锁紧孔；锁紧孔与锁定让位孔对应；所述的爬行腿机构，包括第一旋转结构、第二旋转结构和爬行腿；第一旋转结构与爬行基座连接并相对爬行基座转动，第一旋转结构的旋转部与第二旋转结构连接并带动第二旋转结构转动，第二旋转结构的旋转部与爬行腿连接，且所述第一旋转结构的旋转轴线为竖直轴线；第二旋转结构的旋转轴线为水平轴线；且爬行腿的设置方向与第二旋转结构的旋转轴线垂直。仿生爬行机器人在爬行时，第二旋转结构先转动将爬行腿抬起，第一旋转结构再转动将爬行腿前移，前移后第二旋转结构复位将爬行腿放下，实现一步爬行，对角线式同步运动，在保证机器人稳定的前提下，还能跨步爬行，提升移动的速度，而且第一旋转结构和第二旋转结构的旋转动力件都是使用舵机。而且本发明通过第一旋转结构和第二旋转结构的配合还可以将爬行腿完全折叠起来。
9.作为本发明的一种优选方案，所述第一旋转结构，包括第一旋转动力件和第一旋转连接件，第一旋转动力件安装在爬行基座上，第一旋转动力件的旋转部与第一旋转连接件连接并带动第一旋转连接件转动；第一旋转动力件是舵机，第一旋转连接件为u型板。
10.所述第二旋转结构，包括第二旋转动力件、第二旋转连接件和爬行腿安装件，第二旋转连接件与第一旋转连接件固定连接，第二旋转动力件与第二旋转连接件连接并相对第二旋转连接件转动；爬行腿安装件与第二旋转动力件固定连接且爬行腿安装件的安装端面位于第二旋转动力件下方；爬行腿与爬行腿安装件的安装端面固定连接。第二旋转动力件使用舵机，第二旋转连接件使用u型板，u型板给第二旋转动力件的旋转提供让位，并且还能起到限定旋转角度的作用。
11.作为本发明的一种优选方案，仿生爬行机器人与基础机器人合体时，爬行基座的下层底板与升降结合平台接触，锁定旋转动力件带动锁紧卡件转动，使锁紧卡件由水平状态向上转动穿过锁定让位孔进入锁紧孔，锁紧卡件卡住下层底板将仿生爬行机器人限定在升降结合平台上；当设置电磁铁吸附机构时，电磁铁通电吸合吸附铁块，仿生爬行机器人的爬行脚两两相对折叠；第二旋转动力件转动带动爬行腿绕水平轴线转动，将爬行腿抬起并处于水平位置；第一旋转动力件转动并通过第一旋转连接件带动第二旋转结构转动，使第二旋转结构绕竖直轴线转动，将抬起的爬行腿折叠在爬行基座处；分体时，爬行脚触地，锁定旋转动力件反向转动，使锁紧卡件转出锁定让位孔；位于对角线上的爬行腿机构同步动作实现爬行，第二旋转动力件转动带动爬行腿绕水平轴线转动，将爬行腿抬起；第一旋转动力件转动并通过第一旋转连接件带动第二旋转结构转动，使第二旋转结构绕竖直轴线转动，将抬起的爬行腿前移或后移；第二旋转动力件反向转动带动爬行腿绕水平轴线反向转动，将爬行腿放下，对角线上的爬行腿机构交替操作，完成爬行功能。
12.作为本发明的一种优选方案，在上层基板上安装有抓取机构，所述抓取机构包括抓取支架、夹爪倾斜旋转结构和夹爪结构；抓取支架安装在爬行基座上，在抓取支架上部安装有夹爪倾斜旋转结构，夹爪倾斜旋转结构的旋转部与夹爪结构连接并改变夹爪结构的倾斜角度。抓取机构用于抓取比赛中的火种并转运，夹爪结构可以开合将火种抓取和放开，夹爪倾斜旋转结构能够带着夹爪结构改变倾斜角度，以便适用不同放置位置的火种以及保证转运过程中火种不会掉落。
13.作为本发明的一种优选方案，所述夹爪倾斜旋转结构，包括倾斜旋转基板和倾斜旋转动力件；倾斜旋转基板安装在抓取支架上，倾斜旋转动力件安装在倾斜旋转基板上，且倾斜旋转动力件的旋转轴为水平旋转轴；所述夹爪结构，包括夹爪基板、夹爪开合动力件、夹爪开合主动轮和两个相对设置的夹爪组件，夹爪组件，包括夹爪、夹爪开合从动轮、夹爪开合转轴；夹爪基板与倾斜旋转动力件的旋转输出部连接，夹爪开合动力件安装在夹爪基板上，且夹爪开合动力件的旋转轴为竖向旋转轴，旋转轴上安装有夹爪开合主动轮，夹爪开合主动轮与一个夹爪组件的夹爪开合从动轮传动连接，夹爪开合从动轮安装在夹爪开合转轴上，夹爪与夹爪开合从动轮连接并随夹爪开合从动轮绕夹爪开合转轴转动；且两个夹爪组件的夹爪开合从动轮传动连接。倾斜旋转动力件和夹爪开合动力件都采用舵机，夹爪开合动力件带动夹爪开合主动轮转动，夹爪开合主动轮与夹爪开合从动轮啮合，两个夹爪开合从动轮自身也啮合，实现两个夹爪的同步靠近或远离。
14.作为本发明的一种优选方案，在行走小车上设有重心稳定结构，重心稳定结构可以是配重结构和/或折叠式滚轮稳定支腿。配重结构是为了避免合体后整体重心靠前容易倾倒，折叠式滚轮稳定支腿，可以使用转动支腿，转动支腿由舵机带动，转动支腿的下部安装滚轮，转动支腿位于行走小车的前部，放下后转动支腿和行走小车成三角形，也是为了避免合体机器人倾倒。
15.本发明仿生爬行机器人和基础机器人可以单独工作，也可以通过升降结合平台和锁定机构进行合体，合体后仿生爬行机器人的爬行脚两两相对折叠，并通过升降结合平台实现仿生爬行机器人的升降，使仿生爬行机器人通过抓取机构来获取火种，基础机器人移动实现转运，当分体时，仿生爬行机器人通过对角线的爬行腿机构同步运动的交替方式来实现连续爬行，并且通过第一旋转结构和第二旋转结构的配合还可以将爬行腿完全折叠起来。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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。
17.图1为本发明基础机器人和仿生爬行机器人合体结构示意图。
18.图2为本发明基础机器人的结构示意图。
19.图3为本发明仿生爬行机器人的结构示意图。
20.图4为本发明爬行腿机构的结构示意图。
21.图5为本发明抓取机构的结构示意图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.实施例：一种能自动分开和合体的机器人装置，包括基础机器人1和仿生爬行机器人2。
24.所述基础机器人1，如图2所示，包括行走小车11和升降式结合机构12，基础机器人可以自行移动，行走小车一般使用履带式小车，图1和图2中履带未画出；升降式结合机构安装在行走小车11的底板上，升降式结构机构使用电机5带动丝杠螺母式结构带动升降结合平台升降，升降结合平台作为仿生爬行机器人2的结合工位；且升降结合平台上设有用于固定仿生爬行机器人的锁定机构3。
25.结合时通过锁定机构来锁紧，避免合体时两个机器人脱离，所述的锁定机构3，包括锁定旋转动力件31和锁紧卡件32，锁定旋转动力件31使用舵机，锁定旋转动力件31安装在底板下，锁定旋转动力件31的旋转部与锁紧卡件32连接，锁紧卡件32在锁定旋转动力件31的带动下进出于升降结合平台上的锁定让位孔；且锁紧卡件32与仿生爬行机器人2的爬行基座21对应将仿生爬行机器人锁定。
26.而且，锁紧卡件32的锁紧部设有引导斜面。引导斜面是越靠近顶部越窄，当爬行基座上的锁紧孔与锁定让位孔存在一定的错位时，由于上部窄，锁紧卡件仍能进入锁紧孔，在继续转动过程，锁紧卡件的引导斜面能够对爬行基座的位置进行调整，使锁紧孔与锁定让位孔对齐。本实施例中，所述锁紧部为折弯锁紧部，折弯锁紧部能够更好地对爬行基座进行卡住。
27.同时，为了提升锁紧稳定性，所述锁定机构3，还包括电磁铁吸附结构，电磁铁吸附结构包括电磁铁33和吸附铁块34；电磁铁33安装在爬行基座21上，吸附铁块34固定在升降结合平台上。
28.并且为了避免合体时整体重心靠前，在行走小车11上设有重心稳定结构，重心稳定结构是配重结构和折叠式滚轮稳定支腿。配重结构是为了避免合体后整体重心靠前容易倾倒，折叠式滚轮稳定支腿，可以使用转动支腿，转动支腿由舵机带动，转动支腿的下部安装滚轮，转动支腿位于行走小车的前部，放下后转动支腿和行走小车成三角形，也是为了避免合体机器人倾倒。
29.所述的仿生爬行机器人2，如图3-5所示，包括爬行基座21和爬行腿机构22，两个间隔设置的爬行腿机构22为一个爬行腿机构组；爬行基座21的两侧对称安装一个爬行腿机构组；爬行基座21包括上层基板211和下层底板212，上层基板211和下层底板212之间设有锁紧腔213，下层底板212设有锁紧孔214；锁紧孔214与锁定让位孔对应；所述的爬行腿机构22，包括第一旋转结构221、第二旋转结构222和爬行腿223；第一旋转结构221与爬行基座21连接并相对爬行基座21转动，第一旋转结构221的旋转部与第二旋转结构222连接并带动第二旋转结构转动，第二旋转结构222的旋转部与爬行腿223连接，且所述第一旋转结构221的旋转轴线为竖直轴线；第二旋转结构222的旋转轴线为水平轴线；且爬行腿的设置方向与第二旋转结构的旋转轴线垂直。
30.仿生爬行机器人在爬行时，第二旋转结构先转动将爬行腿抬起，第一旋转结构再转动将爬行腿前移，前移后第二旋转结构复位将爬行腿放下，实现一步爬行，对角线式同步运动，在保证机器人稳定的前提下，还能跨步爬行，提升移动的速度，而且第一旋转结构和第二旋转结构的旋转动力件都是使用舵机。而且本发明通过第一旋转结构和第二旋转结构
的配合还可以将爬行腿完全折叠起来。
31.具体的，如图4所示，所述第一旋转结构221，包括第一旋转动力件2211和第一旋转连接件2212，第一旋转动力件2211安装在爬行基座21上，第一旋转动力件2211的旋转部与第一旋转连接件2212连接并带动第一旋转连接件2212转动；第一旋转动力件是舵机，第一旋转连接件为u型板。
32.所述第二旋转结构222，包括第二旋转动力件2221、第二旋转连接件2222和爬行腿安装件2223，第二旋转连接件2222与第一旋转连接件2212固定连接，第二旋转动力件2221与第二旋转连接件2222连接并相对第二旋转连接件2222转动；爬行腿安装件2223与第二旋转动力件2221固定连接且爬行腿安装件2223的安装端面位于第二旋转动力件下方；爬行腿223与爬行腿安装件2223的安装端面固定连接。第二旋转动力件使用舵机，第二旋转连接件使用u型板，u型板给第二旋转动力件的旋转提供让位，并且还能起到限定旋转角度的作用。
33.并且为了实现获取火种，在上层基板211上安装有抓取机构，如图5所示，所述抓取机构包括抓取支架41、夹爪倾斜旋转结构42和夹爪结构43；抓取支架41安装在爬行基座21上，在抓取支架41上部安装有夹爪倾斜旋转结构42。
34.所述夹爪倾斜旋转结构42，包括倾斜旋转基板421和倾斜旋转动力件422；倾斜旋转基板421安装在抓取支架41上，倾斜旋转动力件422安装在倾斜旋转基板421上，且倾斜旋转动力件422的旋转轴为水平旋转轴；所述夹爪结构43，包括夹爪基板431、夹爪开合动力件432、夹爪开合主动轮433和两个相对设置的夹爪组件，夹爪组件，包括夹爪434、夹爪开合从动轮435、夹爪开合转轴436；夹爪基板431与倾斜旋转动力件422的旋转输出部连接，夹爪开合动力件432安装在夹爪基板431上，且夹爪开合动力件432的旋转轴为竖向旋转轴，旋转轴上安装有夹爪开合主动轮433，夹爪开合主动轮433与一个夹爪组件的夹爪开合从动轮435传动连接，夹爪开合从动轮435安装在夹爪开合转轴436上，夹爪434与夹爪开合从动轮435连接并随夹爪开合从动轮435绕夹爪开合转轴436转动；且两个夹爪组件的夹爪开合从动轮435传动连接。倾斜旋转动力件和夹爪开合动力件都采用舵机，夹爪开合动力件带动夹爪开合主动轮转动，夹爪开合主动轮与夹爪开合从动轮啮合，两个夹爪开合从动轮自身也啮合，实现两个夹爪的同步靠近或远离。
35.仿生爬行机器人与基础机器人合体时，合体状态如图1所示，爬行基座21的下层底板与升降结合平台接触，锁定旋转动力件31带动锁紧卡件32转动，使锁紧卡件由水平状态向上转动穿过锁定让位孔进入锁紧孔，锁紧卡件卡住下层底板将仿生爬行机器人限定在升降结合平台上；当设置电磁铁吸附机构时，电磁铁通电吸合吸附铁块，仿生爬行机器人的爬行脚两两相对折叠；第二旋转动力件2221转动带动爬行腿223绕水平轴线转动，将爬行腿抬起并处于水平位置；第一旋转动力件2211转动并通过第一旋转连接件带动第二旋转结构转动，使第二旋转结构绕竖直轴线转动，将抬起的爬行腿223折叠在爬行基座处。
36.分体时，爬行脚触地，锁定旋转动力件31反向转动，使锁紧卡件32转出锁定让位孔；位于对角线上的爬行腿机构22同步动作实现爬行，第二旋转动力件2221转动带动爬行腿223绕水平轴线转动，将爬行腿抬起；第一旋转动力件2211转动并通过第一旋转连接件带动第二旋转结构转动，使第二旋转结构绕竖直轴线转动，将抬起的爬行腿223前移或后移；第二旋转动力件2221反向转动带动爬行腿223绕水平轴线反向转动，将爬行腿放下，对角线上的爬行腿机构交替操作，完成爬行功能。
37.本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
38.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。