[发明专利]一种新型六足机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型六足机器人，属于仿生机器人领域。

背景技术

作为多足仿生机器人的典型代表，六足仿生机器人的特点是具很强的攀爬能力和容错能力，适合在复杂的自然环境中执行对自主性、可靠性要求比较高的任务，如：外星球搬运、野外探测以及极限环境作业等。

六足机器人的应用背景决定其必须能够满足非结构化地形的自主步行。但现有六足机器人存在对环境感知能力较弱且没有对自身状态的感知能力，同时，机器人集成度不高的问题。

发明内容

本发明为解决现有六足机器人对环境感知能力较弱且没有对自身状态的感知能力，同时，机器人集成度不高的问题。

为解决上述技术问题提供一种新型六足机器人，所述机器人包括躯干、机械腿、传感系统和控制系统，所述机械腿共6个，6个机械腿均匀分布在躯干下端的两侧并与躯干的下端相固接，所述每个机械腿均由连接件、躯干-基节关节、基节梁、基节-股节关节、股节梁、股节-胫节关节和胫节梁依次连接构成；

所述传感系统包括视觉传感器、位姿传感器、第一一维力矩传感器、第二一位力矩传感器、三维力传感器、关节角位置传感器、数据采集模块和力信息处理模块，所述视觉传感器设置在躯干的前端，位姿传感器设置在躯干上，第一一维力矩传感器设置在基节梁与躯干-基节关节之间的连接处，第二一维力矩传感器设置在股节梁与基节-股节关节之间的连接处，三维力矩传感器设置在胫节梁上，数据采集模块设置在三维力传感器上，力信息处理模块固定设置在股节梁上，所述6个机械腿上每一个躯干-基节关节、基节-股节关节和股节-胫节关节上均设置有一个关节角位置传感器；

所述控制系统包括计算机终端、主控制板、单腿控制模块、关节驱动器和CAN总线，计算机终端与主控制板通过以太网连接，所述视觉传感器和位姿传感器的信号输出端与主控制板相连，主控制板固定设置在躯干内，所述单腿控制模块共6个，单腿控制模块和关节驱动器均设置在躯干内，所述主控制板通过CAN总线与单腿控制模块相连，6个机械腿上的关节驱动器也搭接在CAN总线上，关节驱动器共18个，18个关节驱动器分别与18个关节角位置传感器的信号输出端相连，所述三维力矩传感器的信号输出端与数据采集模块的信号接收端相连，数据采集模块、第一一维力矩传感器和第二一位力矩传感器的信号输出端与力信息处理模块的信号接收端相连，力信息处理模块的信号输出端与CAN总线相连。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明的机械结构、传感系统和控制系统均采用集成化、模块化结构，不仅实现其小型化，使机器人各部件布局更合理，结构更加紧凑，整体的重量更轻，能够在相对简单的结构基础上提供较大的动力，可靠性高，同时，使其使用及维护起来更加方便。

2、本发明的腿部系统集成有足端三维力传感器、第一关节力矩传感器和第二关节力矩传感器，从而使腿部具有全方位的力感知功能，并且在各个关节中设计了关节角位置传感器来直接感知关节的转角，从而使腿部具有全方位的对外界力和自身状态的感知能力。

3、本发明在机器人躯干的前端和躯干内分别设置有视觉传感器和位姿传感器，使其具有良好的外部环境和自身平衡的感知能力。

附图说明

图1是本发明的整体外部结构图；图2是视觉传感器、位姿传感器、计算机终端、主控制板以及单腿控制模块之间的传感和控制关系图，图3是单个机械腿上传感器和控制部件间的传感及控制关系图，图4是本发明中机械腿的结构示意图；图5是图4去掉基节包装壳体、多个档线板、股节包装壳体和胫节包装壳体后的结构示意图；图6是图4去掉关节角位置传感器后的结构示意图；图7是躯干-基节关节的整体外部结构图；图8是胫节部分的整体结构示意图；图9是图7去掉关节壳体后的俯视图；图10是接口板、单腿控制模块和关节驱动器的装配图；图11是第二一维力传感器的结构示意图，图12是三维力传感器的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6和图8说明本实施方式，本实施方式所述一种新型六足机器人，所述机器人包括躯干45、机械腿46、传感系统和控制系统，所述机械腿46共6个，6个机械腿46均匀分布在躯干45下端的两侧并与躯干45的下端相固接，所述每个机械腿46均由连接件5、躯干-基节关节6、基节梁43、基节-股节关节8、股节梁10、股节-胫节关节12和胫节梁44依次连接构成；