一种智能机器猫制造技术

提供一种智能机器猫，其包括头部、躯干、前肢、后肢和尾巴五个部分，智能机器猫的头部包括摄像头、听觉传感器、气味传感器和超声波测距仪，用以实现智能机器猫的视觉、听觉、嗅觉和测距功能；腿脚部分又由分别代表智能机器猫大腿、小腿及脚掌的三个刚性构件和一个代表智能机器猫脚趾的柔性构件通过三个转动关节联接而成；尾巴的关节部分用弹簧构成，利用三根钢丝绳的拉力平衡，使之能够向任意方向改变姿态。所述智能机器猫可以实现：直线行走、奔跑、越障、小幅度跳跃、原地旋转、爬树、匍匐前进等现实中猫可以实现的动作。

【技术实现步骤摘要】
一种智能机器猫
本专利技术涉及智能
，具体涉及一种智能机器猫，所述智能机器猫通过仿照猫的身体特征实现了机器人的灵活性、稳定性、实用性。
技术介绍
美国Bostondynamics实验室研制的BigDog,它能以不同步态在恶劣的地形上攀爬，可以负载高达52KG的物体，爬升斜坡可达35°，其腿关节类似动物腿关节，安装有吸收震动部件和能量循环部件。同时，腿部连有很多传感器，其运动通过伺服电机来控制。该机器人机动性和反应能力都很强，平衡能力极佳。但由于汽油发电机需携带油箱，故工作时受环境影响大，可靠性差。另外，当机器人行走时引擎会发出怪异的噪音。上海交通大学机器人研究所研制成功的JTUWM-111，该机器人采用开式链腿机构，每条腿有3个自由度，具有结构简单、外形灵巧、体积小、重量轻等特点。它采用力和位置混合控制，脚底装有PVDF测力传感器，利用人工神经网络和模糊算法相结合，实现了对角线动态行走。但其步行速度较慢，极限步速仅为1.7km / h;另外，其负重能力有限，故在实际作业时实用性较差。
技术实现思路
为了弥补现有技术的缺陷，通过综合分析各种足式仿生机器人所存在的优缺点，本专利技术研究设计出了一种智能机器猫，该智能机器猫属于四足仿生猫，实现了仿生猫的直线行走、奔跑、越障、小幅度跳跃、原地旋转、爬树、匍匐前进等动作。依据本专利技术的技术方案，智能机器猫包括头部、躯干、前肢、后肢和尾巴五个部分，智能机器猫的头部包括摄像头、听觉传感器、气味传感器和超声波测距仪，用以实现智能机器猫的视觉、听觉、测距功能；腿脚部分又由分别代表智能机器猫大腿、小腿及脚掌的三个刚性构件和一个代表智能机器猫脚趾的柔性构件通过三个转动关节联接而成；尾巴的关节部分用弹簧部分构成，利用三根钢丝绳的拉力平衡，使之能够向任意方向改变姿态；其中，摄像头采用美国OmniVision公司开发的CMOS彩色图像传感器芯片0V7725 ；听觉传感器采用BYG71-007声音传感器；气味传感器采用MQ2传感器，主要用于检测可燃性气体；超声波测距仪采用HC — SR04测距模块；躯干为一块整体的躯体结构板，前肢和后肢与躯干的联接通过髋关节实现，髋关节的齿轮轴29与躯干对应位置的轴孔通过轴承联接，髋关节与腿部采用镶嵌、粘贴固定在一起；髋关节中圆柱齿轮27、圆柱齿轮36为主动轮；后肢中锥齿轮3、锥齿轮11为主动轮；前肢中锥齿轮17、锥齿轮22为主动轮，主动轮与电机通过联轴器联接；前肢与后肢都有髋关节，髋关节处轴26与圆柱齿轮27采用键联接；圆柱齿轮28与轴30采用键联接；锥齿轮31与轴30采用键联接；锥齿轮32与轴33采用键联接；齿轮轴29与关节34采用轴33起到销的作用进行联接；圆柱齿轮36与轴35采用键联接，髋关节处有两个自由度及两个伺服电机。更优选地，前肢或后肢均包括爪子，爪子的脚底部分模仿真猫做了六个“肉垫”;其中五个小“肉垫”是使用橡胶材料做成的防滑结构，表面有磨砂及突出结构；另外一个大的“肉垫”为用薄橡胶材料包装的六维力传感器，传感器采用弹性体结构。此外，智能机器猫的内部有太阳能电池板。本专利技术的有益技术效果是:能源利用方面，采用清洁的电能，智能机器猫的内部有电池板，在其不工作时会展开收集太阳能，为电池蓄电，模拟了猫咪喜欢晒太阳的习惯，体现了节能减排的理念；爪子的仿生设计，仿照猫爪的结构，我们在智能机器猫的爪子底部装有橡胶垫，用于缓冲之用，并在脚掌中间装了六维力传感器，全方位测试智能机器猫的受力，为其平衡的维持提供必要的数据。智能机器猫克服了普通四足机器人的稳定性差、转向不灵活、实用性差等缺点，智能机器猫拥有和真正的猫一样的可以收缩的利爪，便于实现各种运动；实现灵活旋转，通过对猫的步态研究，设计实现四足仿生机器人的原地迅速旋转，将足式仿生机器人的运动灵活性大大提高。【附图说明】图1是本专利技术的智能机器猫的后肢主视图；图2是本专利技术的智能机器猫的前肢主视图；图3是本专利技术的智能机器猫前肢后肢的髋关节主视图；图4是本专利技术的智能机器猫尾巴的直立时示意图；图5是本专利技术的智能机器猫尾巴的弯曲时示意图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。另外，不应当将本专利技术的保护范围仅仅限制至下述具体结构或部件或具体参数。附图中各个附图标记分别标识如下部件:1.后腿第一关节，2.轴，3.锥齿轮，4.锥齿轮，5.轴，6.后腿第二关节，7.扭簧，8.轴，9.后腿第三关节，10.轴，11.锥齿轮，12.锥齿轮，13.轴，14.脚掌，15.前腿第一关节，16.轴，17.锥齿轮，18.锥齿轮，19.轴，20.前腿第二关节，21.轴，22.锥齿轮，23.锥齿轮，24.轴，25.脚掌，26.轴，27.圆柱齿轮，28.圆柱齿轮，29.圆柱齿轮轴，30.轴，31.锥齿轮，32.锥齿轮，33.轴，34.髋关节，35.轴，36.圆柱齿轮，37.圆柱齿轮。智能机器猫的设计思想为:根据外部给定的任务，借助各类传感器，如:脚掌底部的六维力传感器，头部的摄像头和超声波测距仪等，确定机器人的行走路线；这些思考动作由宏观规划决策模块来完成。另外，多关节协调控制模块将任务分配到机器人的各个关节，通过多关节的协调运动来完成具体的任务；单关节运动控制模块通过对机器人驱动器的伺服控制，驱动关节完成运动。本专利技术的主要设计方法如下:一.步态规划腿脚部分又由分别代表智能机器猫大腿、小腿及脚掌的三个刚性构件和一个代表智能机器猫脚趾的柔性构件通过三个转动关节联接而成；如附图2所示，关节34、19、24、25分别代表智能机器猫的髋关节、膝关节、踝关节及趾关节。该智能机器猫每条腿与脚趾部分有六个自由度，可满足智能机器猫跳跃运动特征要求，并具有刚、柔构件混合的空间跳跃机构，即为理想的仿猫的跳跃机构模型。二.前肢前肢主要包括3个关节以及爪子部分。轴16与前肢第一关节采用轴承联接；轴16与锥齿轮17采用键联接；锥齿轮18与轴19采用键联接；前肢的第一第二关节间用轴19起到销的作用进行联接，其中与第二关节为过盈配合，与第一关节为间隙配合；轴21与前肢第二关节间采用轴承联接；轴21与锥齿轮22采用键联接；锥齿轮23与轴24采用键联接；第二关节与第三关节用轴24起到销的作用进行联接，且其中轴24与第三关节间为过盈配合，与第二关节间为间隙配合。爪子部分是智能机器猫的特色部分。在每个爪子的脚底部分模仿真猫做了六个“肉垫”，其中五个小“肉垫”是使用橡胶材料做成的防滑结构，表面有磨砂及突出结构，大大增加了智能机器猫的防滑与抗震的能力；另外一个大的“肉垫”是用薄橡胶材料包装的六维力传感器，传感器采用弹性体结构，灵敏度高、刚性好、维间耦合小、有机械过载保护功能，由传感器、综合解耦及数据处理三部分组成。六维力传感器能同时检测三维空间的全力信息，即三个力分量和三个力矩分量。三.后肢锥齿轮3与其轴2采用键联接，该轴与后肢第一关节间又采用轴承联接；锥齿轮4与轴4采用键联接；锥齿轮3与轴5采用键联接；后肢的第一关节与第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能机器猫，其特征在于，所述智能机器猫包括头部、躯干、前肢、后肢和尾巴五个部分，智能机器猫的头部包括摄像头、听觉传感器、气味传感器和超声波测距仪，用以实现智能机器猫的视觉、听觉、嗅觉和测距功能；腿脚部分又由分别代表智能机器猫大腿、小腿及脚掌的三个刚性构件和一个代表智能机器猫脚趾的柔性构件通过三个转动关节联接而成；尾巴的关节部分由弹簧构成，利用三根钢丝绳的拉力平衡，使之能够向任意方向改变姿态；其中，所述摄像头采用美国OmniVision公司开发的CMOS彩色图像传感器芯片0V7725；所述听觉传感器采用BYG71?007声音传感器；所述气味传感器采用MQ2传感器，用于检测可燃性气体；所述躯干为一块整体的躯体结构板，前肢和后肢与躯干的联接通过髋关节实现，髋关节的齿轮轴(29)与躯干对应位置的轴孔通过轴承联接，髋关节与腿部采用镶嵌、粘贴固定在一起；髋关节中圆柱齿轮(27)、圆柱齿轮(36)为主动轮；后肢中锥齿轮(3)、锥齿轮(11)为主动轮；前肢中锥齿轮(17)、锥齿轮(22)为主动轮，主动轮与电机通过联轴器联接；所述前肢与后肢都有髋关节，髋关节处轴(26)与圆柱齿轮(27)采用键联接；圆柱齿轮(28)与轴(30)采用键联接；锥齿轮(31)与轴(30)采用键联接；锥齿轮(32)与轴(33)采用键联接；齿轮轴(29)与关节(34)通过轴(33)起到销的作用进行联接；圆柱齿轮(36)与轴(35)采用键联接，髋关节处有两个自由度和两个伺服电机。...

【技术特征摘要】
1.一种智能机器猫，其特征在于，所述智能机器猫包括头部、躯干、前肢、后肢和尾巴五个部分，智能机器猫的头部包括摄像头、听觉传感器、气味传感器和超声波测距仪，用以实现智能机器猫的视觉、听觉、嗅觉和测距功能；腿脚部分又由分别代表智能机器猫大腿、小腿及脚掌的三个刚性构件和一个代表智能机器猫脚趾的柔性构件通过三个转动关节联接而成；尾巴的关节部分由弹簧构成，利用三根钢丝绳的拉力平衡，使之能够向任意方向改变姿态； 其中，所述摄像头采用美国OmniVision公司开发的CMOS彩色图像传感器芯片0V7725 ；所述听觉传感器采用BYG71-007声音传感器；所述气味传感器采用MQ2传感器，用于检测可燃性气体； 所述躯干为一块整体的躯体结构板，前肢和后肢与躯干的联接通过髋关节实现，髋关节的齿轮轴(29)与躯干对应位置的轴孔通过轴承联接，髋关节与腿部采用镶嵌、粘贴固定在一起；髋关节中圆柱齿轮(27)、圆柱齿轮(36)为主动轮；后肢中锥齿轮(3)、锥齿轮(11)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李天豪，李胜，蔡伟，郭亚娜，陈中乐，赵婧文，
申请(专利权)人：李天豪，
类型：发明
国别省市：