[发明专利]一种铁磁环境复杂地域全景探测机器人单体

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁磁环境复杂地域全景探测机器人单体，属于多自由度运动探测机器人技术领域。

背景技术

现代生产生活中，存在大量的铁磁复杂环境，如轧钢厂、电视铁塔、发电塔、钢架桥、钢结构厂房等，在这些复杂的铁磁环境中，传统机器人工作效率低下，无法充分利用铁磁环境。电磁铁是铁磁环境中常用的元件，通以直流电后，能够产生较大的吸力，控制方便。舵机作为执行元件，其优点是控制简单，接线简洁，角度控制精确，但是作为机械元件，不可避免有一定的空程差，并且角度范围有限0～180°，极限位置不易到达并且容易出现抖动，因此使用舵机时，很少利用其极限位置进行运动，舵机在机器人中主要用于一些关节的搭接，运动角度为0～180°中间角度，以此保证运动的稳定性。

现代机器人运动方式一般有以下几种：

（1）轮式运动：直流电机带动车轮进行运动，控制较为方便，但是不能在角度较大的平面上运动，在运动空间受限的环境下也无法很好运动，致命缺陷在于当运动中遇到沟壑时，将使运动停滞。

（2）双足运动：双足运动的优点在于快速，模仿人的步态，通过步态的调整，具有一定的适应性，但是双足运动的难点在于对于机体的重心调整，由于重心调整难度大，因此在保证稳定性的同时很难兼顾速度。

（3）各类仿生运动：模仿生物界里各种生物的运动，环境适应力强，但是实现难度较大，往往为了实现某些特定的运动需要进行独立的机械设计，通用器件无法使用，成本很高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种复杂铁磁环境下高效完成危险环境探测任务的微型机器人单体,即一种铁磁环境复杂地域全景探测机器人单体，以其简洁优越的双耦合4自由度结构，充分利用铁磁环境，完成普通机器人难以完成的动作，并通过辅助面克服舵机转角仅为180°的缺陷，利用电磁吸力使舵机达到难以达到的极限转角（0°和180°）位置，完成翻滚运动与双足运动快速切换，实现全空间立体运动，四个舵机的使用使得图像拍摄角度范围更广，探测效果更好。

本发明提出的一种铁磁环境复杂地域全景探测机器人单体以MEGA16单片机为主控核心，四路舵机为执行元件，通过舵机支架联接两个直流电磁铁，通过对舵机和电磁铁的控制，实现在铁磁环境复杂地域中的高速稳定运动。通过光电传感器反馈机器人单体在运动过程中执行机构与铁磁环境地表面的距离，对运动提供实时反馈，保证运动稳定性。机器人单体可携带多种传感器，例如无线摄像头，多机同时工作，能够将拍摄的图片传回PC机，在PC机上进行图像处理与融合，最终达到对复杂地域全景探测的目的。

本发明提出一种铁磁环境复杂地域全景探测机器人单体，包括左右足双足和主机体，左右足均包括舵机A、舵机B、舵机支架A、舵机支架B和电磁体，且左右足的连接方式完全相同；所述的舵机支架A和舵机支架B均为L型支架结构，舵机A通过螺栓连接于舵机支架A的支架框体中，所述的舵机B通过螺栓连接于舵机支架B的支架框体中，舵机支架A的短支架底部通过螺栓连接有电磁铁，舵机支架B连接舵机B后，通过舵机支架B的长支架垂直置于舵机支架A和舵机A的顶部，使舵机支架A和舵机支架B的安装方向垂直，使舵机A和舵机B的转动轴相互垂直，且舵机A的舵齿耦合于舵机支架B的带内齿的凸台中。

所述的主机体包括前横梁和后横梁结构，前横梁的左右端为带有内齿的凸台，后横梁的左右端具有可嵌入法兰轴承的通孔；左右足镜像对称的连接于前横梁和后横梁左右端中，其中左右足的舵机B的舵齿连接于前横梁左右端带有内齿的凸台中，并通过螺栓活动连接前横梁和舵机B；左右足的舵机支架B的短支架通过法兰轴承与后横梁左右端相连接，并通过螺栓活动连接后横梁和舵机支架B。

所述的前横梁和后横梁的横梁外侧还分别加工有电池盒和主控机箱，电池和主控板分别置于电池盒、主控机箱中；左右足的舵机A、舵机B以及电磁铁均通过导线与主控板连接，进而通过主控板控制舵机A、舵机B的运动以及电磁铁的通断电；所述的主控板为单片机，通过单片机控制舵机A和舵机B的旋转，以及电磁铁的通断电。电池为左右足的舵机A、舵机B以及主控板供电。

本发明的优点和积极效果在于：

（1）本发明提出一种铁磁环境复杂地域全景探测机器人单体，具有双耦合4自由度的独创机械结构，结构简洁可靠性高；