六足步行机器人的制作方法
【专利摘要】六足步行机器人，该机器人包括机身和腿足结构，机身为机器人的主体结构，该主体结构的平面为六边形；腿足结构共六组，该六组结构分设在六边形的机身六个角上。腿足结构由三级关节组成，该三级关节包括第一级水平转动关节、第二级竖直转动关节、第三级竖直转动关节；该六足机器人是以六足纲昆虫为原形设计制造的。从仿生学的角度来讲，昆虫的行走方式是最能够适应地球上的各种复杂的地形的，所以，六足机器人也是一种十分理想的行走结构。所述的六足机器人应满足水平面内可以转动，以实现向前行走、原地转弯功能；竖直面内可以转动，以实现腿部的抬起与落下的功能；脚部可以在竖直面内转动，以调整脚部落地的角度，使主体结构更加稳定。
【专利说明】
六足步行机器人
技术领域
[0001]本实用新型为一种六足机器人，属于机器人设计制造技术领域。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，自动化程度的逐步提高，机器人已经越来越广泛地被应用到科研、探测、生产、救援等各个领域。虽然，机器人的种类繁多，功能各异，但就其行走方式而言，主要有三种:轮式、履带式和足式。这三种行走方式各有各的特点。
[0003]轮式和履带式是最为常见的行走方式，其具有控制简单、移动迅速平稳的优点。但是足式机器人的越障能力要远远高于前两者。同时，对于各种复杂地形地貌，足式机器人也具有更强的适应能力。
[0004]步行机器人是利用仿生学原理，模仿各种自然界中的生物行走的步态，来实现自身移动的一种机器人。它经历了上百年的发展，取得了长足的进步。其发展过程中主要经历了以下三个阶段:
[0005]第一阶段:以机械和液压控制实现运动的机器人；
[0006]第二阶段:以电子计算机技术控制的机器人；
[0007]第三阶段:多功能性和自主性的要求使得机器人技术进入新的发展阶段。
[0008]所谓多足步行机器人，一般是指四足及四足以上的机器人，例如四足机器人、六足机器人、八足机器人等。
【发明内容】
[0009]本实用新型的目的在于提出一种仿生六足机器人，是以六足纲昆虫为原形设计制造的。从仿生学的角度来讲，昆虫的行走方式是最能够适应地球上的各种复杂的地形的，所以，六足机器人也是一种十分理想的行走结构。所述的六足机器人应满足以下三部分功能:
[0010]第一、水平面内可以转动，以实现向前行走、原地转弯功能；
[0011 ]第二、竖直面内可以转动，以实现腿部的抬起与落下的功能；
[0012]第三、脚部可以在竖直面内转动，以调整脚部落地的角度，使主体结构更加稳定。
[0013]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为六足步行机器人，该机器人包括机身I和腿足结构2，机身I为机器人的主体结构，该主体结构的平面为六边形;腿足结构2共六组，该六组结构分设在六边形的机身I六个角上。
[0014]腿足结构2由三级关节组成，该三级关节包括第一级水平转动关节3、第二级竖直转动关节4、第三级竖直转动关节5;其中，第一级水平转动关节3为腿足结构与机身的连接结构;第二级竖直转动关节4设置在第一级水平转动关节3与第三级竖直转动关节5之间，第二级竖直转动关节4为连接的过渡结构;第三级竖直转动关节5为腿足的调节结构。
[0015]第二级竖直转动关节4与第三级竖直转动关节5之间通过H型杆6相连。
[0016]腿足结构2的位置由三组舵机7调整，第一级水平转动关节3上的舵机7为水平调节机构。
[0017]第二级竖直转动关节4与第三级竖直转动关节5上的舵机7为竖直调节机构。
[0018]腿足结构2的三级关节上均设有关节架8，舵机7安装在关节架8上;第一级水平转动关节3上的舵机7安装在关节架8上的竖直方向，舵机7水平旋转并带动第二级竖直转动关节4、第三级竖直转动关节5进行水平方向的位置调节;第一级水平转动关节3和第二级竖直转动关节4上的两个舵机7相互错位90°角后相连，两者组成一个整体，且无相对运动。
[0019]第二级竖直转动关节4上的舵机7安装在关节架8上的水平方向，舵机7竖直旋转并带动第三级竖直转动关节5进行竖直方向的位置调节。
[0020]第三级竖直转动关节5上的舵机7安装在关节架8上的水平方向，舵机7竖直旋转并带动足部9进行竖直方向的位置调节。
[0021]所述H型杆6由两组U型杆相接组成，H型杆6为该六足机器人腿足结构2的腿部主体。
[0022]所述足部9的底部为尖角结构，足部9为腿足结构2的动作执行主体结构。
[0023]所述腿足结构2上的各舵机7由单片机控制，单片机安装在机身I上。
[0024]所述第一级水平转动关节3、第二级竖直转动关节4、第三级竖直转动关节5之间为铰接连接。
[0025]所述机身I上安装有超声波测距装置。
[0026]所述机身I的六个顶角由切削并形成六个凸台，顶角处打磨成圆弧。机身I的每个凸台上都有五个孔，中间的大孔是安装滚动轴承的轴承孔，旁边的四个小孔是用于固定第一级水平转动关节3上舵机7的转轴螺栓孔。
[0027]与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果。
[0028]1、本实用新型采用六足布局，而非四足、五足或八足布局，主要是因为六足布局结构对称，步态控制较为方便，且相对四足机器人，六足布局具有更高的稳定性，而相对八足布局，六足布局又具有结构简单，各条腿部运动之间的相对干扰较小的优点。同时，六足机器人模仿的是六足纲昆虫的行动方式。实践证明，六足昆虫的行走方式是最能够适应地球上的各种复杂地形的。所以，六足布局是一种非常合理的布局方式。
[0029]2、本机器人的腿部与身体之间，腿部与关节之间，腿部与脚部之间均采用绞孔螺栓或螺栓螺母连接，适当拆卸后，此机器人可以装在一个30cm X 30cm X 6cm的正方体盒内。同时，关节处通过舵机实现旋转，经过各个舵机之间的相互协调，机器人的形状可以从一个扁平的六角星形逐渐过渡到一个细长的圆柱形。这就使得此机器人具有了拆装方便、便于携带、便于变形伪装等诸多优点。
[0030]3、此机器人还具有一定的智能化特点。在机器人的身体部位，加装了超声波测距装置，使其可以在一定距离内，发现前方障碍物或正在向自身靠近的可疑移动目标，然后通过单片机，自动启动相应的腿部控制程序，实现转弯规避障碍物或原地“卧倒”隐藏自身，防止被可疑目标发现的功能。
[0031]3、此仿生六足机器人加装机械手后，可以进入一些机械的内部狭小的空间，对该机械进行维修、保养;在军事上也可以执行排雷、排爆任务，避免人员与爆炸物的近距离接触，使该类任务的危险性大大降低。加装摄像头或其他探测设备后，可以进入一些狭小洞口，进行考古发掘、矿物探测等作业。也可以利用其善于变形伪装、适应各种地形的特点，进行军事侦察等活动。所以，本专利的应用范围也是十分广泛的。
[0032]4、此六足机器人的腿部与身体、腿部的各个关节、腿部与脚部之间均采用螺纹连接，具有拆装方便的特点。
[0033]同时，通过各关节处舵机的合理转动，机器人的高度最低可降至6cm，使整体呈星形，最高可升至30cm，使整体呈圆柱形。若将腿部与身体拆开后，此机器人可以全部装在一个约30cmX30cmX6cm的方盒内。所以，它还具有便于携带的优点。
[0034]此外，此六足机器人还有一定的智能化特点。它加装了超声波测距装置，使其能够自主发现前方障碍物，并自动启动相应控制程序，使其转弯避开该障碍。
【附图说明】
[0035]图1为本实用新型的六足机器人立体结构示意图。
[0036]图2为本实用新型的六足机器人平面结构示意图。
[0037]图3为本实用新型的腿足结构示意图。
[0038]图4为本实用新型的关节架安装示意图。
[0039]图5为U型件上的连接示意图。
[0040]图6为H型杆上的示意图。
[0041 ]图7为机身的结构图。
[0042]图8为关节架的结构示意图。
[0043]图中:1、机身，2、腿足结构，3、第一级水平转动关节，4、第二级竖直转动关节，5、第三级竖直转动关节，6、H型杆，7、舵机，8、关节架，9、足部。
【具体实施方式】
[0044]下面结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型的六足机器人做进一步详细说明。
[0045]如图1-8所示，六足步行机器人，该机器人包括机身I和腿足结构2，机身I为机器人的主体结构，该主体结构的平面为六边形;腿足结构2共六组，该六组结构分设在六边形的机身I六个角上。
[0046]腿足结构2由三级关节组成，该三级关节包括第一级水平转动关节3、第二级竖直转动关节4、第三级竖直转动关节5;其中，第一级水平转动关节3为腿足结构与机身的连接结构;第二级竖直转动关节4设置在第一级水平转动关节3与第三级竖直转动关节5之间，第二级竖直转动关节4为连接的过渡结构;第三级竖直转动关节5为腿足的调节结构。
[0047]第二级竖直转动关节4与第三级竖直转动关节5之间通过H型杆6相连。
[0048]腿足结构2的位置由三组舵机7调整，第一级水平转动关节3上的舵机7为水平调节机构。
[0049]第二级竖直转动关节4与第三级竖直转动关节5上的舵机7为竖直调节机构。
[0050]腿足结构2的三级关节上均设有关节架8，舵机7安装在关节架8上;第一级水平转动关节3上的舵机7安装在关节架8上的竖直方向，舵机7水平旋转并带动第二级竖直转动关节4、第三级竖直转动关节5进行水平方向的位置调节。
[0051 ]第二级竖直转动关节4上的舵机7安装在关节架8上的水平方向，舵机7竖直旋转并带动第三级竖直转动关节5进行竖直方向的位置调节。
[0052]第三级竖直转动关节5上的舵机7安装在关节架8上的水平方向，舵机7竖直旋转并带动足部9进行竖直方向的位置调节。
[0053]所述H型杆6由两组U型杆相接组成，H型杆6为该六足机器人腿足结构2的腿部主体。
[0054]所述足部9的底部为尖角结构，足部9为腿足结构2的动作执行主体结构。
[0055]所述腿足结构2上的各舵机7由单片机控制，单片机安装在机身I上。
[0056]所述第一级水平转动关节3、第二级竖直转动关节4、第三级竖直转动关节5之间为铰接连接。
[0057]所述机身I上安装有超声波测距装置。
[0058]所述机身I的六个顶角由切削并形成六个凸台，顶角处打磨成圆弧。机身I的每个凸台上都有五个孔，中间的大孔是安装滚动轴承的轴承孔，旁边的四个小孔是用于固定第一级水平转动关节3上舵机7的转轴螺栓孔。
【主权项】
1.六足步行机器人，其特征在于:该机器人包括机身(I)和腿足结构(2)，机身(I)为机器人的主体结构，该主体结构的平面为六边形;腿足结构(2)共六组，该六组结构分设在六边形的机身(I)六个角上； 腿足结构(2)由三级关节组成，该三级关节包括第一级水平转动关节(3)、第二级竖直转动关节(4)、第三级竖直转动关节(5);其中，第一级水平转动关节(3)为腿足结构与机身的连接结构;第二级竖直转动关节(4)设置在第一级水平转动关节(3)与第三级竖直转动关节(5)之间，第二级竖直转动关节(4)为连接的过渡结构;第三级竖直转动关节(5)为腿足的调节结构。2.根据权利要求1所述的六足步行机器人，其特征在于:第二级竖直转动关节(4)与第三级竖直转动关节(5)之间通过H型杆(6)相连。3.根据权利要求2所述的六足步行机器人，其特征在于:所述H型杆(6)由两组U型杆相接组成，H型杆(6)为该六足机器人腿足结构(2)的腿部主体。4.根据权利要求1所述的六足步行机器人，其特征在于:腿足结构(2)的位置由三组舵机(7)调整，第一级水平转动关节(3)上的舵机(7)为水平调节机构。5.根据权利要求1所述的六足步行机器人，其特征在于:第二级竖直转动关节(4)与第三级竖直转动关节(5)上的舵机(7)为竖直调节机构。6.根据权利要求1所述的六足步行机器人，其特征在于:腿足结构(2)的三级关节上均设有关节架(8)，舵机(7)安装在关节架(8)上;第一级水平转动关节(3)上的舵机(7)安装在关节架(8)上的竖直方向，舵机(7)水平旋转并带动第二级竖直转动关节(4)、第三级竖直转动关节(5)进行水平方向的位置调节;第一级水平转动关节(3)和第二级竖直转动关节(4)上的两个舵机(7)相互错位90°角后相连，两者组成一个整体，且无相对运动； 第二级竖直转动关节(4)上的舵机(7)安装在关节架(8)上的水平方向，舵机(7)竖直旋转并带动第三级竖直转动关节(5)进行竖直方向的位置调节； 第三级竖直转动关节(5)上的舵机(7)安装在关节架(8)上的水平方向，舵机(7)竖直旋转并带动足部(9)进行竖直方向的位置调节。7.根据权利要求6所述的六足步行机器人，其特征在于:足部(9)的底部为尖角结构，足部(9)为腿足结构(2)的动作执行主体结构。8.根据权利要求6所述的六足步行机器人，其特征在于:所述腿足结构(2)上的各舵机(7)由单片机控制，单片机安装在机身(I)上。9.根据权利要求1所述的六足步行机器人，其特征在于:所述第一级水平转动关节(3)、第二级竖直转动关节(4)、第三级竖直转动关节(5)之间为铰接连接。10.根据权利要求1所述的六足步行机器人，其特征在于:所述机身(I)上安装有超声波测距装置； 所述机身(I)的六个顶角由切削并形成六个凸台，顶角处打磨成圆弧;机身(I)的每个凸台上都有五个孔，中间的大孔是安装滚动轴承的轴承孔。
【文档编号】B62D57/032GK205469363SQ201620041812
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月15日
【发明人】赵旭, 程维虎, 姬庆庆, 杨祎, 张洋, 岳泽宇, 刘鑫, 史博, 史一博, 夏晓晴, 张涛, 郭唯格, 刘旭
【申请人】北京工业大学