一種仿蜘蛛的多足機器人平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有視覺功能的仿蜘蛛的多足機器人實驗平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]在自然界和人類社會中，存在一些人類無法到達的地方和可能危及人類生命的特殊場合，如行星表面、災(zāi)難發(fā)生礦井、防災(zāi)救援和反恐斗爭等，對這些危險環(huán)境進行不斷地探索和研究。尋求一條解決問題的可行途徑成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展和人類社會進步的需要。地形不規(guī)則和崎嶇不平是這些環(huán)境的共同特點，從而使輪式機器人和履帶式機器人的應(yīng)用受到限制。
[0003]在搶險救災(zāi)、反恐斗爭以及科學(xué)探索方面，多足機器人有著獨特的優(yōu)勢。多足機器人的運動軌跡是一系列離散的足印。崎嶇地形中往往含有巖石、泥土、沙子甚至峭壁和陡坡等障礙物，可以穩(wěn)定支撐機器人的連續(xù)路徑十分有限。多足機器人運動時只需要離散的點接觸地面，對這種地形的適應(yīng)性較強，對環(huán)境的破壞程度也較小。多足機器人的腿部具有多個自由度，使運動的靈活性大大增強。多足機器人可以通過調(diào)節(jié)腿的活動范圍保持身體水平，也可以通過調(diào)節(jié)腿的伸展程度調(diào)整重心的位置，因此不易翻倒，穩(wěn)定性更高，在搶險救災(zāi)、反恐斗爭以及科學(xué)探測中可以很靈活的完成任務(wù)，提高采摘的效率。多足機器人的身體與地面是分離的，這種機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于，機器人的身體可以平穩(wěn)地運動而不必考慮地面的粗糙程度和腿的放置位置。當機器人需要攜帶科學(xué)儀器和其它工具工作時，首先將腿部固定，然后精確控制身體在三維空間中的運動，就可以達到對對象進行操作的目的。多足機器人在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用，但目前的國內(nèi)外在多足機器人研究方面都處于比較初期的階段。對多足機器人的研究對我國現(xiàn)在的生產(chǎn)生活有著重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種采用仿生學(xué)結(jié)構(gòu)的仿蜘蛛多足機器人平臺，以解決當前機器人利用視覺系統(tǒng)在復(fù)雜地形下智能移動的問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種仿蜘蛛的多足機器人平臺，包括機身，在機身外側(cè)分布有多個由舵機驅(qū)動的機械腿，機身上方設(shè)置有視覺系統(tǒng)，視覺系統(tǒng)包括立體相機和單目相機，立體相機和單目相機設(shè)置于一個殼體上，殼體通過驅(qū)動機構(gòu)安裝在機身上。
[0007]進一步地，所述的殼體包括由支撐件連接且相互平行的上主板、中主板和下主板，所述的立體相機和單目相機均設(shè)置在上主板和中主板之間的外側(cè)，中主板和下主板之間安裝有轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器與單目相機和立體相機連接。
[0008]進一步地，所述的上主板為八邊形板，上主板的八條邊兩兩相互平行；在上主板平行的四對邊中，其中一對平行邊的邊長大于其他對平行邊的邊長，將這一對平行邊稱為主邊，其他邊稱為副邊，所述的立體相機安裝在主邊的其中一條邊上，在每一條副邊上均設(shè)置有一個單目相機。
[0009]進一步地，所述的視覺系統(tǒng)與驅(qū)動機構(gòu)之間設(shè)置有第一減震器，第一減震器包括支撐板，支撐板上對稱分布多個空心的且無頂面的固定筒，固定筒中設(shè)置有軸桿，軸桿端部固定有限位板，軸桿上套裝有第一彈簧，第一彈簧的一端固定在固定筒底部，第一彈簧的另一端固定在限位板上，限位板與視覺系統(tǒng)連接，支撐板與所述的驅(qū)動機構(gòu)連接。
[0010]進一步地，所述的機械腿包括足端、支撐部與連接部，所述的支撐部采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，包括活動式連接的兩部分，其中一部分包括用于安裝舵機的固定架，另一部分包括第二減震器；在第二減震器與所述的足端之間設(shè)置有傳感器組，所述的連接部與支撐部活動式連接。
[0011]進一步地，所述的固定架的兩端各自安裝一個舵機，分別為第一舵機和第二舵機，第一舵機通過第一連接件與第二支柱連接，第二舵機通過第二連接件與連接部連接；在連接部中設(shè)置有與機身連接的第三舵機。
[0012]進一步地，所述的第二減震器包括有底面、無頂面的固定殼，固定殼底部通過第二支柱連接在所述的傳感器組上，傳感器組通過第一支柱與所述的足端連接；固定殼內(nèi)部設(shè)置有第二彈簧，固定殼頂部、第二彈簧均與第一連接件連接，其中殼體頂部與第一連接件之間為活動式連接。
[0013]進一步地，所述的第一連接件包括第一支架，第一支架的一端與第二減震器連接，第一支架的另一端固定在安裝于第一舵機的第一法蘭盤上。
[0014]進一步地，所述的第二連接件包括第二支架，第二支架的兩端分別連接安裝在第三舵機上的第三法蘭盤和安裝在第二舵機上的第二法蘭盤上。
[0015]進一步地，所述的足端為半圓柱狀，足端的弧面上分布有多條沿足端徑向、周向交錯分布的溝槽，這些溝槽將足端的弧面劃分為多個塊狀區(qū)域。
[0016]進一步地，所述的機身包括箱體，箱體的邊緣與機械腿上的第三舵機連接，箱體中設(shè)置有控制器和電池。
[0017]本發(fā)明具有以下技術(shù)特點:
[0018]本發(fā)明的視覺系統(tǒng)采用立體相機加單目相機合理布置，視覺的死角小，盲區(qū)小，可以對主眼前方的物體進行定位，同時也可對兩側(cè)物體進行監(jiān)測分析；機械腿采用仿蜘蛛設(shè)計，具有三個自由度，減震效果好，運動靈活；機身簡單實用。通過合理的設(shè)計，可以實現(xiàn)簡單、方便、低成本的搭建起仿蜘蛛多足機器人實驗平臺，能夠用于機器人復(fù)雜地形通過性實驗，道路通過性等實驗研究。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為視覺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為機身的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為機械腿和機身連接部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為機械腿的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6為第一減震器的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0025]圖中標號代表:1一視覺系統(tǒng)，2—機身，3—機械腿，4一立體相機，5—固定件，6—上主板，7—單目相機，8—中主板，9一支撐件，10一下主板，11一第一減震器，12一轉(zhuǎn)換器，13—第一彈簧，14 一支撐板，16—第三舵機，17—第二連接件，18—第二舵機，19 一固定架，20—第一航機，21 一第一連接件，22一第二減震器，23一傳感器組，24一足端，25一控制器，26 —電池，27—箱體，28—第二彈簧，29—第二支柱，30—第一支柱，31—第三法蘭盤，32—第二法蘭盤，33一第一法蘭盤，34一限位板，35一軸桿，36一固定筒。
【具體實施方式】
[0026]遵從上述技術(shù)方案，如圖1至圖4所示，一種仿蜘蛛的多足機器人平臺，包括機身2，在機身2外側(cè)分布有多個由舵機驅(qū)動的機械腿3，機身2上方設(shè)置有視覺系統(tǒng)1，視覺系統(tǒng)I包括立體相機4和單目相機7，立體相機4和單目相機7設(shè)置于一個殼體上，殼體通過驅(qū)動機構(gòu)安裝在機身2上。
[0027]本方案提供的這種機器人平臺，采用仿生學(xué)設(shè)計結(jié)構(gòu)，在機身2上連接有六條機械腿3，類似于蜘蛛的構(gòu)造。機械腿3是通過多個舵機來控制的，這就使得機械腿3有了多個自由度，更加靈活，同時多條機械腿3分布于機身2外側(cè)，使行動過程中更加平穩(wěn)。本方案中設(shè)置六條機械腿3部，這樣分布的優(yōu)點是機器人在行走過程中減少了腿部碰撞的可能，增加了機體的運動平穩(wěn)性，增大了腿部的傳動空間。
[0028]本方案中的視覺系統(tǒng)I用于采集圖像信息。視覺系統(tǒng)I中包括一個雙目立體相機4和多個單目相機7，分布于殼體周圍，可360°無死角地采集周圍視覺信息。而整個視覺系統(tǒng)I也是可以轉(zhuǎn)動的，根據(jù)需要，可通過驅(qū)動機構(gòu)使殼體轉(zhuǎn)動，這樣就改變了相機的視覺方向，以達到良好的控制效果。
[0029]具體地，殼體包括由支撐件9連接且相互平行的上主板6、中主板8和下主板10，三個主板的大小、結(jié)構(gòu)相同；所述的立體相機4和單目相機7均設(shè)置在上主板6和中主板8之間的外側(cè)，中主板8和下主板10之間安裝有轉(zhuǎn)換器12，轉(zhuǎn)換器12與單目相機7和立體相機4連接。上主板6為八邊形板，上主板6的八條邊兩兩相互平行；在上主板6平行的四對邊中，其中一對平行邊的邊長大于其他對平行邊的邊長，將這一對平行邊稱為主邊，其他邊稱為副邊，所述的立體相機4安裝在主邊的其中一條邊上，在每一條副邊上均設(shè)置有一個單目相機7。
[0030]上主板6并非正八邊形，而其中一對平行邊要較其他邊長一些，這對平行邊稱為主邊，在其中一個主邊上安裝立體相機4，給相機的安裝留有充分空間。立體相機4放置在最前面，其余六只單目相機7為輔助占據(jù)六個方位，為了可以輔助主眼的工作，單目相機7和主眼的視場存在一定的夾角，即單目相機7的光軸與立體相機4的光軸之間有銳角的夾角，有效為了減小立體相機4與單目相機7之間的盲區(qū)。
[0031]具體地，立體相機4安裝過程中，可自上主板6和中主板8的主邊上延伸出來一部分條形板，將一對主立體相機4設(shè)置在這兩個條形板之間，其側(cè)面通過固定件5鎖緊。固定件5采用十字形板結(jié)構(gòu)，利用螺栓螺母與上主板6、中主板8緊固。在中主板8和下主板10之間設(shè)置有轉(zhuǎn)換器12，轉(zhuǎn)換器12與所述的立體相機4、單目相機7連接，并且與機器人的控制器25連接，將采集的圖像信息轉(zhuǎn)換處理后發(fā)送給控制器25。
[0032]為減小機器人運動過程中震動對視覺系統(tǒng)I的影響，視覺系統(tǒng)I與驅(qū)動機構(gòu)之間設(shè)置有第一減震器11，如圖6所示，第一減震器11包括支撐板14，支撐板14上對稱分布多個空心的且無頂面的固定筒36，固定筒36中設(shè)置有軸桿35，軸桿35端部固定有限位板34，軸桿35上套裝有第一彈簧13，第一彈簧13的一端固定在固定筒36底部，第一彈簧13的另一端固定在限位板34上，限位板34與視覺系統(tǒng)