[发明专利]偏心轮腿六足机器人

说明书

技术领域

本发明属于移动机器人领域，具体涉及多足机器人的行走机构，特别是六足移动机器人。

背景技术

多足机器人是移动机器人领域的重要分支，其中的六足机器人仿生六足纲昆虫的行走机构与步态，以其强大的地形适应性、冗余结构与日趋成熟的步态规划方法，已经成为移动机器人领域的重点研究对象。美、日、德等发达国家从上个世纪八十年代就开始大规模投入六足机器人的研发。截至目前，六足机器人已经被成功应用于星球探测、地雷排爆、海底探测、消防营救等多个领域。随着材料科学、控制理论与嵌入式技术的进一步发展，六足机器人的研究与应用还有很广阔的前景。

现有六足机器人从驱动结构上可分为单一驱动和独立驱动。采用单一驱动方式的机器人所有动力仅来自一部电机，通过复杂的传动结构同时驱动六只腿的动作。这种方式的优势是机身轻便，控制电路简单，成本低；缺点是机构复杂，步调单一，可控性差，大大削弱了六足机器人地形适应性强大的这一优势。采用独立驱动方式的机器人每只腿由至少一部电机单独驱动，由控制器控制各腿协调一致完成步态动作。这种方式的优势是可控性高，柔性好，保证了机器人的地形适应性和冗余性；缺点是成本高，控制电路复杂，机身笨重。不过随着新型材料的出现，小体积、大功率的电机和高密度大容量的电池正在出现，机身结构也可采用质量更轻的合金、树脂等材料，机身笨重这一缺点正在得到改善。

发明内容

本发明的目的是要提供一种机构简洁、地表适应性好、越障能力强的六足移动机器人。

本发明提出的偏心轮腿六足机器人由手持遥控器与机器人本体构成；所述机器人本体包括机身框架、行走腿、电机、电源、光电编码器和控制电路。

所述电机、电源和控制电路固定安装在机身框架中。采用偏心轮结构形式，安装在电机的输出轴上，并对称位于机身框架的左右两侧，形成三组，一个电机对应一个偏心轮，采用独立驱动方式。

所述位于机身框架同一侧偏心轮，相邻的偏心轮之间位置左右错开布置，这样可以避免相互干涉，减小机器人的体积。所述偏心轮的轮宽在10mm-15mm范围，可以增加与柔性地表的接触面，提高地表适应性。所述机身框架整体呈扁平狭长型，使其更加稳定。

所述电源通过电源线与电机连接，控制电路通过控制线与电机连接。光电编码器对应每一个偏心轮各设置一个，其信号输出线连接控制电路。控制电路与手持遥控器通过红外信号进行通讯。

所述控制电路由MCU及周边电路、驱动电路、红外通讯接收电路组成。所述光电编码器共6套，结构均一样，都由码盘、红外收发对管和放大转换电路组成。

所述遥控器由该偏心轮腿六足机器人的操作人员手持，上面有各功能键与前后左右方向键，并通过红外信号与机器人本身通讯。

本发明具有以下特点：

1、采用偏心轮式的行走腿结构，可以缓冲传统腿结构由空载直接跳变到最大负载带来的功耗振荡，同时也可以保证机器人前进、后退、左右转向功能完整性。

2、机身主体结构呈扁平狭长型，机身结构对称，发生侧翻也能行走，稳定性好。

3、偏心轮位于同一侧的采用左右错开分布，保证了各腿之间不会发生碰撞，机器人行走采用仿生三角步态；机器人机身框架采用对称结构并呈扁平狭长体型，

4、机器人采用独立驱动方式，可动态调节机器人的步距和速度。

5、采用较宽的偏心轮腿，增大触地面积以适应柔软性地表和碎石类地表，不仅适合平整硬质地表，草地、沙滩、碎石等地表都能行走。

6、通过呈扁平狭长的身体框架设计来增大同侧相邻偏心轮腿轴心之间的距离，以便安装更大尺寸的偏心轮腿，从而提高行走速度和越障能力。

7、模块化设计，机械结构和各电路模块独立设计，采用标准接口，方便扩展与替换。

8、机器人的每个腿采用独立驱动方式，可控性好，可运行时动态调整机器人的步距与速度。

9、电机输出轴与腿直接相连，简化了传动机构，提高了可靠性。

附图说明

图1是偏心轮腿六足机器人的整体结构图；

图2是机器人机身底板结构图；

图3是机器人腿结构爆炸视图；

图4是机器人电路框图；

图5是机器人控制流程图。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，本发明提出的偏心轮腿六足机器人，包括机身框架、偏心轮15、电机9、电源19、光电编码器21、控制电路和遥控器28。偏心轮15为行走腿，安装于机身框架两侧；电机、电源19、控制电路均安装于机身框架内部；遥控器28与机器人本体分离且由机器人操作者手持。