仿婴儿四足爬行机器人制造技术

一种仿婴儿四足爬行机器人，包括右臂、前机体连接板、柔性脊柱、右腿、后机体连接板、左腿以及左臂，其中左臂（G）和右臂（A），左腿（F）和右腿(D)为两组各自结构完全相同的组件，上臂、下臂以及上腿由舵机来进行驱动。该发明专利技术通过仿生婴儿在爬行过程中呈现周期性摆动且前后摆动不一致的脊柱以及在爬行过程中微微呈弯曲状，自然依靠于地面且对前进无推动作用的后腿，设计出三种不同结构类型的柔性脊柱以及呈半圆弧状结构且具有弹性的弧状腿板，从而通过弹簧钢片的微量弯曲来抵抗来自地面的冲击。该发明专利技术通过在机器人中加入柔性构件，从而提高机器人在行走中的协调性和稳定性，也为提高机器人的动态性能提供方法。

Quadruped robot

A baby mimic quadruped robot, including the right arm, before the body connection plate, flexible spine, right leg, left leg and body connecting plate, wherein the left arm, left arm and right arm (G) (A) (F), left and right leg (D) for the two components respectively, with the same structure, the upper arm and lower arm and on the leg to be driven by actuator. Through the invention of bionic baby crawling process periodically swing and swing around the inconsistent spine and is slightly bent in the process of crawling, rely on the ground and no natural role of hind legs forward, designed arc-shaped leg plate flexible spine three different structure types and a semi-circular structure and has elastic, and by the spring steel sheet bending trace to resist the impact from the ground. The invention provides a method for improving the stability and the stability of the robot by adding the flexible component into the robot.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种四足机器人，具体涉及一仿婴儿四足爬行机器人，其具有三种不同结构类型的柔性脊柱以及一半圆弧形腿。
技术介绍
在仿婴儿式爬行机器人领域，由意大利研究人员设计的婴儿机器人“iCub”可以说是婴儿机器人的集大成者。其通过CPG方法已经让“iCub”实现了爬行运动。但是在“iCub”的爬行运动中基本忽视了脊柱在爬行中的作用，因此在爬行中有非常不自然的划船式的摆动，不如真实婴儿一般的连贯和柔顺，速度也不高。而由日本信息通信融合研究中心研制的“Infanoid”仿婴儿机器人，其是一款模仿婴儿识别与交流行为的机器人，通过建立一个人工智能的学习机制，能够学习并参与到与人类的交流中，从而产生智能的互动行为。但是，“Infanoid”所注重的是智能层面上的研究而对运动学方面研究甚少；再者，由日本专利技术的一款新型的模仿婴儿骨骼肌肉结构而设计的机器人“Pneuborn-7 II”，采用气动肌肉高仿真度地模仿人体，同时基于CPG和鲍威尔优化方法的学习算法成功实现了机器人的缓慢爬行，并通过对三种脊柱弯曲姿态的实验研究发现脊柱结构在其运动发展过程中起着重要的作用，然而其重点关注的是脊柱弯曲姿态而对于脊柱结构方面少有提及。因此对于现有的仿婴儿四足爬行机器人来讲，其主要研究在于机器人之间、人和机器人之间的非言语交流以及与人交互，开发仿人工大脑型的玩具等，而对于婴儿型机器人在爬行过程中脊柱对于稳定性及协调性中所起的作用以及后腿在婴儿爬行中的独特姿态与作用则少有研究，从而对于现有婴儿型机器人来讲，其行走呈僵硬姿态且爬行速度非常缓慢，远不能达到实际婴儿的稳定性和协调性，从情感上使人难以接受而且对于机器人运动而言，也不利于其动态性能的提闻。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题:仿婴儿型四足爬行机器人一般由刚性构件组成，其在结构设计上忽略了婴儿在爬行过程中呈现周期性摆动且前后摆动幅度不一致的脊柱以及弯曲成弧状且自然支撑于地面的后腿的独特特征，因此在爬行过程中，速度非常缓慢且行走呈僵硬姿态，远不能达到实际婴儿的稳定性和协调性。本专利技术的技术方案:一种仿婴儿四足爬行机器人，该机器人整体结构包括右臂、前机体连接板、柔性脊柱、右腿、后机体连接板、左腿、左臂，其中柔性脊柱具有三种不同的结构形式；右臂与左臂结构完全相同，前机体连接板通过机体连接板连接螺栓和机体连接板连接螺母分别与右上臂舵机架和左上臂舵机架相连；右腿与左腿结构完全相同，后机体连接板通过机体连接板连接螺栓和机体连接板连接螺母分别与右腿舵机架和左腿舵机架相连；前机体连接板和后机体连接板结构完全相同，前机体连接板和后机体连接板通过脊柱连接螺栓和脊柱连接螺母与柔性脊柱相连。所述的柔性脊柱具有三种不同的结构类型，分别为均匀分隔变化柔性脊柱，均匀变化柔性脊柱和后端缩小柔性脊柱；均匀分隔柔性脊柱是由多段大横截面柔性段和小横截面柔性段依次连接所构成，均匀变化柔性脊柱是由一逐渐由大变到小的柔性段所构成，后端缩小柔性脊柱是由在后端有小部分小横截面柔性段与前段大部分大横截面柔性段所构成。本专利技术的有益效果:本专利技术所述的仿婴儿四足爬行机器人对婴儿在爬行运动中的特性进行了研究，摒弃了传统的仿婴儿四足爬行机器人的刚性结构，通过观察婴儿在爬行过程中呈现周期性摆动且前后摆动不一致的脊柱以及在爬行过程中微微呈弯曲状，自然依靠于地面且对前进无推动作用的后腿，设计出仿生婴儿脊柱的三种不同结构类型的柔性脊柱以及呈半圆弧状结构且具有弹性的小腿板，通过在机器人中加入柔性构件，从而提高机器人在行走中的协调性和稳定性，且通过小腿板的微量弯曲可以抵抗在爬行过程中来自地面的冲击。附图说明图1仿婴儿四足爬行机器人示意图。图2前、后机体连接板与脊柱连接主视图。图3前、后机体连接板与脊柱连接俯视图。图4前、后机体连接板与脊柱连接左视图。图5前机体连接板与舵机连接架连接爆炸图。图6前机体连接板与舵机连接架连接主视图。图7前机体连接板与舵机连接架连接俯视图。图8前机体连接板与舵机连接架连接左视图。图9舵机连接架示意图。图10右臂结构示意图。图11右臂连接舵盘一字连接板与舵盘连接主视图。图12右臂连接舵盘一字连接板与舵盘连接剖面图。图13右臂连接舵机架一字连接板与舵机架连接主视图。图14右臂连接舵机架一字连接板与舵机架连接剖视15右下臂舵机与舵机连接架连接示意图。图16右下臂主视图。图17右下臂剖视图。图18右下臂俯视图。图19右腿结构示意图。图20后机体连接板与舵机连接架连接图。图21右腿连接舵盘一字板连接示意图。图22右腿轴承连接部分剖视图。图23右腿弧形板连接示意图。图24左臂结构示意图。图25左腿结构示意图。图26具有后端缩小的柔性脊柱。图27具有均匀分隔变化的柔性脊柱。图28具有均匀变化的柔性脊柱。图29具有均匀变化柔性脊柱的仿婴儿四足爬行机器人示意图。图30具有后端缩小柔性脊柱的仿婴儿四足爬行机器人示意图。图中:右臂A、前机体连接板B、均匀分隔变化柔性脊柱Cl、均匀变化柔性脊柱C2、后端缩小柔性脊柱C3、右腿D、后机体连接板E、左腿F、左臂G、右臂连接舵机架一字连接板1、右下臂2、右下臂舵机3、右臂连接舵盘一字连接板4、右上臂舵机5、右腿舵机7、右腿连接舵盘一字连接板8、右腿下端连接架9、右腿弧形板10、右腿连接舵机架一字连接板11、左上臂舵机12、左下臂舵机13、左腿舵机14、右上臂轴承连接螺母1-1、右上臂轴承1-2、右上臂轴承连接螺栓1-3、右下臂轴承连接螺栓1-4、右下臂轴承连接螺母1-5、右下臂轴承1-6、右下臂下端2-1、右下臂上端2-2、右下臂套筒2-3、右下臂套筒连接螺栓2-4、右下臂套筒连接螺母2-5、右下臂上端连接螺栓2-6、右下臂上端连接螺母2-7、右下臂压簧2-8、右下臂下端连接螺栓2-9、右下臂下端连接螺母2-10、右下臂舵机架连接螺栓3-1、右下臂舵机架连接螺母3-2、右上臂舵盘连接螺栓4-1、右上臂舵盘连接螺母4-2、右下臂舵盘连接螺栓4-3、右下臂舵盘4-4、右下臂舵盘连接螺母4-5、右上臂舵盘5-1、右上臂舵盘连接螺钉5-2、右上臂舵机架连接螺栓5-3、右上臂舵机架连接螺母5-4、右上臂舵机架6-1、左上臂舵机架6-2、左腿舵机架6-3、右腿舵机架6-4、右下臂舵机架6-5、右腿舵盘连接螺钉7-1、右腿舵盘7_2、右腿舵机架连接螺栓7-3、右腿舵机架连接螺母7-4、右腿连接舵盘螺母8-1、右腿连接舵盘螺栓8-2、右腿下端连接架连接螺栓9-1、右腿下端连接架连接螺母9-2、右腿连接轴承螺栓11-1、右腿轴承11-2、右腿连接轴承螺母11-3、右腿连接舵机架一字连接板连接螺栓11-4、右腿连接舵机架一字连接板连接螺母11-5、机体连接板连接螺母B1、机体连接板连接螺栓B2、脊柱连接螺栓B3、脊柱连接螺母B4。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。如图1所示为具有均匀分隔脊柱的仿婴儿四足爬行机器人示意图，仿婴儿四足爬行机器人包括右臂A、前机体连接板B、具有均匀分隔变化的柔性脊柱Cl、右腿D、后机体连接板E、左腿F、左臂G ;右臂A与左臂G结构完全相同，前机体连接板B通过机体连接板连接螺栓B2和机体连接板连接螺母BI分别与右上臂舵机架6-1和左上臂舵机架6-2相连；右腿D与左腿F结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿婴儿四足爬行机器人，其特征在于：该机器人包括右臂（A）、前机体连接板（B）、具有均匀分隔变化的柔性脊柱（C1）、右腿（D）、后机体连接板（E）、左腿（F）、左臂（G）；右臂（A）与左臂（G）结构完全相同，前机体连接板（B）通过机体连接板连接螺栓（B2）和机体连接板连接螺母（B1）分别与右上臂舵机架（6?1）和左上臂舵机架（6?2）相连；右腿（D）与左腿（F）结构完全相同，后机体连接板（E）通过机体连接板连接螺栓（B2）和机体连接板连接螺母（B1）分别与右腿舵机架（6?4）和左腿舵机架（6?3）相连；前机体连接板（B）和后机体连接板（E）结构完全相同，前机体连接板（B）和后机体连接板（E）通过脊柱连接螺栓（B3）和脊柱连接螺母（B4）与具有均匀分隔变化的脊柱（C1）相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀丽，鄂明成，梁艳，刘铖，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：