一种仿生四足蜘蛛机器人制造技术

一种仿生四足蜘蛛机器人，包括一作为躯体的本体，所述本体两侧设有两对对称设置的腿部爬行机构，所述本体前侧设有嘴部夹持装置，所述本体中部设有摄像头模块；所述腿部爬行机构和嘴部夹持装置均由相应压电片驱动运动，所述腿部爬行机构的压电片组、嘴部夹持装置的竖直压电片和水平压电片、摄像头模块均与控制模块连接。本实用新型专利技术的腿部爬行机构和地面有更好的附着力以及越障能力，可用于搬运物体；通过嘴部夹持装置能抓取物体，按照设定的路径能搬运到目的地，该夹持器有4个自由度，不仅能控制夹持物体的松紧程度，还能通过上下转动调整夹持物体的作用点，更具有柔敏性；顶部的摄像头模块能实现转动，保证仿生蜘蛛机器人捕捉更广的视野。

A bionic quadruped spider robot

A bionic quadruped robot includes a spider, as the body of the body, both sides of the body is provided with two symmetrically arranged on the crawling mechanism of the legs, the front side of the body is provided with a mouth clamping device, the camera module is provided with the middle part of the body; the legs and mouth creeping mechanism of the clamping device by the corresponding piezoelectric drive the vertical, piezoelectric plate group, the leg mouth crawling mechanism clamping device of piezoelectric plates and horizontal piezoelectric patches and the camera module are connected with the control module. The utility model of the leg and ground crawling mechanism has better adhesion and obstacle performance, can be used to carry objects; through the mouth clamping device can grasp the object, in accordance with the set of paths can be transported to the destination, the holder has 4 degrees of freedom, the degree of tightness can not only control the clamping body, action point can rotate up and down adjustment of clamping objects, with soft sensing; the top of the camera module can realize rotation, ensure the bionic spider robot capture a wider field of vision.

【技术实现步骤摘要】
一种仿生四足蜘蛛机器人
本技术属于机器人领域，涉及一种基于压电片驱动的仿生四足蜘蛛机器人。
技术介绍
地球表面多为崎岖不平、高低起伏的路面，基于这种路况，传统的轮式机械结构行走困难，对于机体平衡性不足的机器人甚至还会发生侧翻而影响正常工作。因此，设计一种能够适应不平整路面以及复杂地形的机械机构就显得尤为重要。自然界爬行动物的行走模式在经过千百年的演化后已经能高水平适应复杂变化的路面，爬行动物能安然穿行于自然界主要取决于自身的骨骼架构和腿部结构。为了研究生命体结构并能应用于机器人中，模拟生物运动机理的机器人得到更广泛应用，仿生机械学获得越来越多人的关注，成为一门新兴学科。机器人移动方式有轮式、履带式以及腿足式。轮式和履带式在生活各领域已得到广泛应用，而腿足式还处于不断突破的上升期，还有很多创新点可以被发掘。腿足式具有前两种移动方式不具有的优势，腿足式移动机构具有多自由度，运动更具灵活性，能比较容易跨越障碍物体，对复杂地形有较强的适应能力。目前，基于偶数条腿部能加强机器人行走稳定性的特点，腿部机器人研究中较多的有双足、四足、六足机器人，四足与双足相比有更好的稳定性以及承载本体的能力；相比于六足，结构更加简单、实用性更强，从系统和控制器的设计来考虑，腿部数量设计成四足是一个不错的选择。
技术实现思路
本技术提供了一种视野广、可搬运物体、运动灵活的仿生四足蜘蛛机器人。本技术采用的技术方案是：一种仿生四足蜘蛛机器人，其特征在于：包括一作为躯体的本体，所述本体两侧设有两对对称设置的腿部爬行机构，所述本体前侧设有嘴部夹持装置，所述本体中部设有摄像头模块；所述腿部爬行机构是一由压电片驱动联动的平面四杆机构，其包括铰接在本体上的水平设置的机架杆，所述机架杆的内端铰接有竖直平面上设置的第一连架杆，其外端铰接有竖直平面上设置的第二连架杆，所述第二连架杆的上端是一向外弯折的弯曲结构的后腿，所述第一连架杆与第二连架杆的弯折处之间通过连杆连接，所述第一连架杆、第二连架杆、以及机架杆上均安装有产生弯矩带动相应部件动作的对称设置的压电片组；所述嘴部夹持装置包括与本体连接的固定架，所述固定架上铰接有后夹板，所述后夹板的外侧安装有驱动其闭合或张开的垂直地面设置的竖直压电片，所述后夹板的前端连接有由其带动闭合或张开的前夹板，所述前夹板的上侧安装有驱动其上下转动调整夹持位置的平行地面设置的水平压电片；所述摄像头模块包括安装于本体顶部的转动平台和安装于转动平台上的摄像头，所述转动平台包括可旋转的圆台和固定在圆台上支撑件，所述摄像头固定在支撑件上；所述腿部爬行机构的压电片组、嘴部夹持装置的竖直压电片和水平压电片、转动平台和摄像头均与控制模块连接。本技术的腿部爬行机构设计基于平面四杆机构模型，相比于轮式和履带式，和地面有更好的附着力以及越障能力，可用于搬运物体；通过嘴部夹持装置能抓取物体，按照设定的路径能搬运到目的地，该夹持器有4个自由度，不仅能控制夹持物体的松紧程度，还能通过上下转动调整夹持物体的作用点，更具有柔敏性；顶部的摄像头模块能实现转动，保证仿生蜘蛛机器人捕捉更广的视野。进一步，所述控制模块包括一中枢控制模块，所述中枢控制模块上连接有视觉处理模块和运动控制模块，所述运动控制模块与转动平台、腿部爬行机构的压电片组、嘴部夹持装置的竖直压电片和水平压电片连接，所述视觉处理模块与摄像头连接。进一步，所述机架杆上压电片组安装在机架杆的前后两侧上，所述第一连架杆和第二连架杆上的压电片组分别安装在第一连架杆和第二连架杆的左右两侧上。本技术通过第一连架杆和第二连架杆上的压电片组来实现腿部爬行机构的抬腿放腿动作，通过机架杆上压电片组来实现腿部爬行机构的前摆后摆动作。进一步，所述支撑件包括一固定摄像头的支撑杆，所述支撑杆固定在圆台上，所述圆台通过多根立柱与圆盘固定连接。本技术的有益效果：1、单条足部结构采用铰链四杆机构模型，四根杆部件之间用铰链连接，转动阻尼小，更具灵活性，力矩传递效率高，能达到腿部摆动的力矩要求。2、嘴部夹持器有4个自由度，不仅能控制夹持物体的松紧程度，还能通过上下转动调整夹持物体的作用点，更具灵活性。3、顶部安装有摄像头转动平台，圆盘的加入能实现整个摄像头平台的转动，从而选择摄像头最佳的辨识区域。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是本技术的腿部爬行机构结构示意图。图3是本技术的嘴部夹持装置结构示意图。图4是本技术的摄像头模块的结构示意图。图5是本技术的电路原理图。具体实施方式下面结合具体实施例来对本技术进行进一步说明，但并不将本技术局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本技术涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。参见图1-5，一种仿生四足蜘蛛机器人，包括一作为躯体的本体5，所述本体5两侧设有两对对称设置的腿部爬行机构1和4、2和3，所述本体5前侧设有嘴部夹持装置10，所述本体5中部设有摄像头模块11；所述腿部爬行机构是一由压电片驱动联动的平面四杆机构，其包括铰接在本体5上的水平设置的机架杆6，所述机架杆6的内端铰接有竖直平面上设置的第一连架杆7，其外端铰接有竖直平面上设置的第二连架杆9，所述第二连架杆9的上端是一向外弯折的弯曲结构的后腿，所述第一连架杆7与第二连架杆9的弯折处之间通过连杆8连接，所述第一连架杆7、第二连架9、以及机架杆6上均安装有产生弯矩带动相应部件动作的对称设置的压电片组；所述嘴部夹持装置10包括与本体5连接的固定架14，所述固定架14上铰接有后夹板13，所述后夹板13的外侧安装有驱动其闭合或张开的垂直地面设置的竖直压电片，所述后夹板13的前端连接有由其带动闭合或张开的前夹板12，所述前夹板12的上侧安装有驱动其上下转动调整夹持位置的平行地面设置的水平压电片；所述摄像头模块11包括安装于本体5顶部的转动平台和安装于转动平台上的摄像头19，所述转动平台包括可旋转的圆台15和固定在圆台15上支撑件，所述摄像头19固定在支撑件上；所述腿部爬行机构的压电片组、嘴部夹持装置10的竖直压电片和水平压电片、转动平台和摄像头19均与控制模块连接。本技术的腿部爬行机构设计基于平面四杆机构模型，相比于轮式和履带式，和地面有更好的附着力以及越障能力，可用于搬运物体；通过嘴部夹持装置10能抓取物体，按照设定的路径能搬运到目的地，该夹持器有4个自由度，不仅能控制夹持物体的松紧程度，还能通过上下转动调整夹持物体的作用点，更具有柔敏性；顶部的摄像头模块11能实现转动，保证仿生蜘蛛机器人捕捉更广的视野。本实施例所述控制模块包括一中枢控制模块，所述中枢控制模块上连接有视觉处理模块和运动控制模块，所述运动控制模块与转动平台、腿部爬行机构的压电片组、嘴部夹持装置的竖直压电片和水平压电片连接，所述视觉处理模块与摄像头连接。本实施例所述机架杆6上压电片组安装在机架杆的前后两侧上，所述第一连架杆7和第二连架杆9上的压电片组分别安装在第一连架杆和第二连架杆的左右两侧上。本技术通过第一连架杆7和第二连架杆9上的压电片组来实现腿部爬行机构的抬腿放腿动作，通过机架杆6上压电片组来实现腿部爬行机构的前摆后摆动作。本实施例所述支撑件包括一固定摄像头的支撑杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生四足蜘蛛机器人，其特征在于：包括一作为躯体的本体，所述本体两侧设有两对对称设置的腿部爬行机构，所述本体前侧设有嘴部夹持装置，所述本体中部设有摄像头模块；所述腿部爬行机构是一由压电片驱动联动的平面四杆机构，其包括铰接在本体上的水平设置的机架杆，所述机架杆的内端铰接有竖直平面上设置的第一连架杆，其外端铰接有竖直平面上设置的第二连架杆，所述第二连架杆的上端是一向外弯折的弯曲结构的后腿，所述第一连架杆与第二连架杆的弯折处之间通过连杆连接，所述第一连架杆、第二连架杆、以及机架杆上均安装有产生弯矩带动相应部件动作的对称设置的压电片组；所述嘴部夹持装置包括与本体连接的固定架，所述固定架上铰接有后夹板，所述后夹板的外侧安装有驱动其闭合或张开的垂直地面设置的竖直压电片，所述后夹板的前端连接有由其带动闭合或张开的前夹板，所述前夹板的上侧安装有驱动其上下转动调整夹持位置的平行地面设置的水平压电片；所述摄像头模块包括安装于本体顶部的转动平台和安装于转动平台上的摄像头，所述转动平台包括可旋转的圆台和固定在圆台上支撑件，所述摄像头固定在支撑件上；所述腿部爬行机构的压电片组、嘴部夹持装置的竖直压电片和水平压电片、转动平台和摄像头均与控制模块连接。...

【技术特征摘要】
1.一种仿生四足蜘蛛机器人，其特征在于：包括一作为躯体的本体，所述本体两侧设有两对对称设置的腿部爬行机构，所述本体前侧设有嘴部夹持装置，所述本体中部设有摄像头模块；所述腿部爬行机构是一由压电片驱动联动的平面四杆机构，其包括铰接在本体上的水平设置的机架杆，所述机架杆的内端铰接有竖直平面上设置的第一连架杆，其外端铰接有竖直平面上设置的第二连架杆，所述第二连架杆的上端是一向外弯折的弯曲结构的后腿，所述第一连架杆与第二连架杆的弯折处之间通过连杆连接，所述第一连架杆、第二连架杆、以及机架杆上均安装有产生弯矩带动相应部件动作的对称设置的压电片组；所述嘴部夹持装置包括与本体连接的固定架，所述固定架上铰接有后夹板，所述后夹板的外侧安装有驱动其闭合或张开的垂直地面设置的竖直压电片，所述后夹板的前端连接有由其带动闭合或张开的前夹板，所述前夹板的上侧安装有驱动其上下转动调整夹持位置的平行地面设置的水平压电片；所述摄像头模块包括安装于本体顶部的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林煌旭，娄军强，张振振，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33