一种仿生蝎子机器人的制作方法

1.本发明属于仿生设备技术领域，更具体地说，涉及一种仿生蝎子机器人。


背景技术：

2.随着侦查装备技术的发展和不断进步，侦查机器人已经越来越多应用于军事侦查、排爆及防灾救援等，侦查机器人相对于普通侦查员具有其独特的优势，通过对其外表进行伪装，具有较强的隐蔽性，在难以被对方发现的情况下，获取对方的信息。
3.现有大多数侦查机器人均采用轮式或履带式的行走方式，其越障性能较差，不能够适用于地形复杂的侦查环境，另一方面，现有的侦查机器人功能比较单一，仅能够进行信息的采集和传输，在遇到突发情况时不能及时调整。
4.随着仿生学的发展，仿生机器人更多的应用到侦查领域中，仿生机器人是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人，因其隐蔽性好的优点被广泛应用，且能够适应复杂地形环境的仿生机器人更是备受欢迎。
5.日本和俄罗斯曾制造一种电子机器蟹，能进行深海控测，采集岩样，捕捉海底生物，进行海下电焊等作业；美国研制出一条名叫查理的机器金枪鱼，由2843个零件组成，可以通过摆动躯体和尾巴，像真的鱼一样游动，可以利用它在海下连续工作数个月，由它测绘海洋地图和检测水下污染和拍摄生物。
6.自然界的蝎子视觉退化，听觉不发达，但蝎子可以通过腹部的器官以及腿部的毛发，感知周围小昆虫活动时引起的空气震动来发现目标，对行动非常敏捷的舍蝇有较强的捕食能力，因此，蝎子的仿生结构在侦查领域中有着广阔的应用前景。
7.经检索，中国专利公开号：cn 207593776 u；公开日：2018年7月10日；公开了一种十七自由度的蝎子结构的路障清理机器人，包括左右机械臂、夹持钳、破碎锤、主体及履带，主体为车体结构，左右机械臂连接于主体前端两侧，破碎锤连接在主体前端中部，破碎锤上设置有破碎头，夹持钳有两个，连接在左右机械臂上，履带位于主体左右两侧，主体后端设置有蓄电池，蓄电池与主体中部的主、副控制器相连。该申请案的机器人通过对蝎子进行仿生应用，解决了机器人功能单一的问题，但其采用履带式行走无法适应一些特殊环境，适用范围有限。
8.另，中国专利公开号：cn 107053207 a；公开日：2017年8月18日；公开了一种仿生蝎子侦查机器人，包括头部、躯干部、尾部、行走腿及前鳌，躯干部为壳体结构，头部与躯干部前端相连，尾部连接于躯干部的后端，躯干部上表面的中后部设置有太阳能电池板，太阳能电池板与蓄电池相连，蓄电池连接躯干部内的主控制器，行走腿有八个，其中四个行走腿由前往后依次布置在躯干部的左侧，另外四个行走腿由前往后依次布置在躯干部的右侧，前鳌有两个，分别通过前铰接座连接于躯干部前端的左右两侧，其中一个前鳌上设置有电钻，另一个前鳌上设置有军刀。该申请案的机器人采用了多足行走，并在蝎钳上作出改进，但其至适用于在光线足够的环境下执行侦查任务。


技术实现要素：

9.为了解决上述技术问题至少之一，根据本发明的一方面，提供了一种仿生蝎子机器人，包括：躯干；行走足单元，其有六组，对称式布置于躯干底部两侧，所述行走足单元用于执行行走动作；钳部单元，其有两组，对称式布置于躯干前端底部两侧，所述钳部单元用于执行抓取动作；探测单元，其有两组，布置于躯干前端顶部两侧，所述探测单元包括红外探头和声波接收器；控制部，其布置于躯干中部顶面上，所述控制部控制各单元执行相应动作，且所述控制部上还设有声波发生器。
10.根据本发明实施例的仿生蝎子机器人，可选地，所述行走足单元包括：舵机一，其安装于躯干底部；安装座一，其一端与舵机一传动连接，所述安装座一在舵机一驱动下水平转动；舵机二，其安装于安装座一另一端；前足，其一端与舵机二传动连接，所述前足在舵机二驱动下竖直转动。
11.根据本发明实施例的仿生蝎子机器人，可选地，所述前足包括：连接足，其一端与舵机二传动连接；舵机三，其安装于连接足另一端；足尖，其与舵机三传动连接，所述足尖在舵机三驱动下竖直转动。
12.根据本发明实施例的仿生蝎子机器人，可选地，所述钳部单元包括：舵机四，其安装于躯干底部；安装座二，其一端与舵机四传动连接，所述安装座二在舵机四驱动下水平转动；舵机五，其安装于安装座二另一端；机械爪，其一端与舵机五传动连接，所述机械爪在舵机五驱动下竖直运动，所述机械爪另一端执行抓取动作。
13.根据本发明实施例的仿生蝎子机器人，可选地，所述机械爪包括：连接臂，其一端与舵机五传动连接；舵机六，其安装于连接臂另一端；三爪机械手，其与舵机六传动连接，所述三爪机械手在舵机六驱动下自转。
14.根据本发明实施例的仿生蝎子机器人，可选地，所述三爪机械手包括：三爪气缸，其端部中心与舵机六输出轴传动连接；爪齿，其有三个，分别与三爪气缸的三处输出端传动连接。
15.根据本发明实施例的仿生蝎子机器人，可选地，所述爪齿内侧的根部形成有刃部。
16.根据本发明实施例的仿生蝎子机器人，可选地，还包括尾部单元，其布置于躯干后端顶部，所述尾部单元上设有摄像头。
17.根据本发明实施例的仿生蝎子机器人，可选地，所述尾部单元还包括：固定柱，其一端与躯干尾部顶面固定连接；
舵机七，其安装于固定柱另一端；连接柱，其一端与舵机七传动连接，所述连接柱在舵机七驱动下竖直转动；舵机八，其安装于连接柱另一端；所述摄像头与舵机八传动连接。
18.有益效果相比于现有技术，本发明至少具备如下有益效果：（1）本发明的仿生蝎子机器人，通过探测单元的红外探头，可适应光线较差的环境，提升机器人侦查观测能力，同时配合声波探测，有助于机器人能有效避障，提升其应急能力，结合行走足单元的设计，使得机器人能适应绝大多数陆地环境地形；（2）本发明的仿生蝎子机器人，行走足单元仿形蝎子足部设计，行走足单元中形成了三处关节，每处关节均通过舵机驱动，一方面能确保机器人能行走运动，另一方面能对躯干进行灵活的高度调节，以适应不同的地形环境需求；（3）本发明的仿生蝎子机器人，钳部单元中各舵机配合结构设计，使得其能对机器人前方不同位置方向、位置高度执行动作；（4）本发明的仿生蝎子机器人，钳部单元能执行抓取动作、旋转动作及剪切动作，钳部单元结构简洁紧凑，且功能多样化；（5）本发明的仿生蝎子机器人，尾部单元仿形蝎子尾部设计，并在顶端布置有摄像头，确保能有足够的视野捕捉机器人周围的图像信息；（6）本发明的仿生蝎子机器人，尾部单元能在舵机七的驱动下灵活升降，由此能根据地形环境高度不同及时作出避让，尾部单元在舵机八的驱动下，摄像头能360
°
周向转动，配合舵机七，使得摄像头有更全面的采集范围。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
20.图1示出了本发明的仿生蝎子机器人结构示意图；图2示出了本发明的行走足单元结构示意图；图3示出了本发明的钳部单元结构示意图；图4示出了本发明的尾部单元结构示意图；附图标记：1、躯干；2、行走足单元；20、舵机一；21、安装座一；22、舵机二；23、前足；230、连接足；231、舵机三；232、足尖；3、钳部单元；30、舵机四；31、安装座二；32、舵机五；33、机械爪；330、连接臂；331、舵机六；332、三爪机械手；333、三爪气缸；334、爪齿；3340、刃部；4、探测单元；5、控制部；6、尾部单元；60、摄像头；61、固定柱；62、舵机七；63、连接柱；64、舵机八。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
22.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一”、“二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。
23.实施例1本实施例的仿生蝎子机器人，包括：躯干1；行走足单元2，其有六组，对称式布置于躯干1底部两侧，所述行走足单元2用于执行行走动作；钳部单元3，其有两组，对称式布置于躯干1前端底部两侧，所述钳部单元3用于执行抓取动作；探测单元4，其有两组，布置于躯干1前端顶部两侧，所述探测单元4包括红外探头和声波接收器；控制部5，其布置于躯干1中部顶面上，所述控制部5控制各单元执行相应动作，且所述控制部5上还设有声波发生器。
24.如图1所示，本实施例的仿生蝎子机器人，仿形蝎子腿部结构，设有六组行走足单元2，在躯干1两侧各布置三组，相比于传统轮式或履带式行走方式，通过六组行走足单元2配合行走能适用于更多的地形环境；本实施例的钳部单元3仿形蝎子钳部结构，在躯干1前端两侧各布置一组，能在执行工作过程中进行样本抓取采集等任务；本实施例在躯干1对应蝎子两个眼睛位置处各布置一组探测单元4，探测单元4中设有红外探头及声波接收器，声波接收器配合设于控制部5处的声波发生器使用；本实施例通过控制部5控制各单元执行动作，各单元均与控制部5电连接，本实施例的控制部5为单片机。
25.本实施例中，声波发生器和声波接收器配合使用，模拟了自然界蝎子的捕食方式，使得机器人可通过返回的声波，在控制部5的处理下自动躲避障碍；同时，结合红外探头，让机器人摆脱了能见度底时无法侦查环境、作出相应反应的缺点，赋予了机器人较为出色的环件侦查能力，使得机器人能适应绝大多数陆地环境地形。
26.实施例2本实施例的仿生蝎子机器人，在实施例1的基础上做进一步改进，所述行走足单元2包括：舵机一20，其安装于躯干1底部；安装座一21，其一端与舵机一20传动连接，所述安装座一21在舵机一20驱动下水平转动；舵机二22，其安装于安装座一21另一端；前足23，其一端与舵机二22传动连接，所述前足23在舵机二22驱动下竖直转动。
27.如图2所示，舵机一20可驱动安装座一21在水平面中往复转动，进而带动前足23前
后运动，由此实现机器人的行走功能；舵机二22能驱动前足23在竖直面中转动，由此可对躯干1的高度进行调整，根据地形的不同控制躯干1在合适的离地高度位置。
28.实施例3本实施例的仿生蝎子机器人，在实施例1或2的基础上做进一步改进，所述前足23包括：连接足230，其一端与舵机二22传动连接；舵机三231，其安装于连接足230另一端；足尖232，其与舵机三231传动连接，所述足尖232在舵机三231驱动下竖直转动。
29.如图2所示，本实施例的前足23中，能通过舵机三231对足尖232的驱动，进而对躯干1的高度位置进行进一步地调整，舵机三231配合舵机二22，使得行走足单元2在竖直方向上的高度调节具有更高的自由度。
30.本实施例的行走足单元2，仿形蝎子足部设计，行走足单元2中形成了三处关节，每处关节均通过舵机驱动，一方面能确保机器人能行走运动，另一方面能对躯干1进行灵活的高度调节，以适应不同的地形环境需求。
31.实施例4本实施例的仿生蝎子机器人，在实施例1~3的基础上做进一步改进，所述钳部单元3包括：舵机四30，其安装于躯干1底部；安装座二31，其一端与舵机四30传动连接，所述安装座二31在舵机四30驱动下水平转动；舵机五32，其安装于安装座二31另一端；机械爪33，其一端与舵机五32传动连接，所述机械爪33在舵机五32驱动下竖直运动，所述机械爪33另一端执行抓取动作。
32.如图3所示，舵机四30能驱动安装座二31在水平面上转动，进而带动机械爪33在水平面内转动，使得机械爪33能根据位置需求抓取机器人前方不同方向的物体；舵机五32通过驱动机械爪33在竖直面内转动，使得机械爪33能根据位置需求抓取机器人前方不同高度的物体。
33.实施例5本实施例的仿生蝎子机器人，在实施例1~4的基础上做进一步改进，所述机械爪33包括：连接臂330，其一端与舵机五32传动连接；舵机六331，其安装于连接臂330另一端；三爪机械手332，其与舵机六331传动连接，所述三爪机械手332在舵机六331驱动下自转。
34.如图3所示，本实施例的机械爪33中，通过三爪机械手332执行抓取动作，进一步地，通过舵机六331的设置，能驱动三爪机械手332自转，以便于调整机械爪33至最佳的抓取角度，或对抓取目标物执行特殊的动作任务，如对目标物进行旋拧操作等。
35.实施例6本实施例的仿生蝎子机器人，在实施例1~5的基础上做进一步改进，所述三爪机械
手332包括：三爪气缸333，其端部中心与舵机六331输出轴传动连接；爪齿334，其有三个，分别与三爪气缸333的三处输出端传动连接。
36.三爪气缸333的一端设有输出端，其上呈品字形布置有三处输出端，另一端的中心与舵机六331的输出轴传动连接；三个爪齿334和三处输出端传动连接，在三爪气缸333的驱动下，三爪合用即可实现抓取动作，在执行抓取动作前，可通过舵机六331驱动三爪气缸333转动至三个爪齿334处于最佳抓取位置。
37.实施例7本实施例的仿生蝎子机器人，在实施例1~6的基础上做进一步改进，所述爪齿334内侧的根部形成有刃部3340。
38.如图3所示，更具体地说，本实施例在相对两爪齿334的相对侧面根部形成有刃部3340，三爪气缸333可对三个爪齿334分别进行驱动，通过驱动设有刃部3340的两爪齿334合用，进而使得机械爪33能执行剪切动作。
39.实施例8本实施例的仿生蝎子机器人，在实施例1~7的基础上做进一步改进，还包括尾部单元6，其布置于躯干1后端顶部，所述尾部单元6上设有摄像头60。
40.本实施例的尾部单元6仿形蝎子的尾部，在尾部单元6顶部设置摄像头60能有足够的视野捕捉机器人周围的图像信息。
41.实施例9本实施例的仿生蝎子机器人，在实施例1~8的基础上做进一步改进，所述尾部单元6还包括：固定柱61，其一端与躯干1尾部顶面固定连接；舵机七62，其安装于固定柱61另一端；连接柱63，其一端与舵机七62传动连接，所述连接柱63在舵机七62驱动下竖直转动；舵机八64，其安装于连接柱63另一端；所述摄像头60与舵机八64传动连接。
42.如图4所示，固定柱61竖直固定于躯干1尾部顶面，舵机七62能驱动连接柱63在竖直面转动，进而带动摄像头60高度位置改变，由此能根据地形环境高度不同及时作出避让，同时，舵机八64能驱动摄像头60能360
°
周向转动，配合舵机七62，使得摄像头60有更全面的采集范围。
43.本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。