一种仿生四足机器猫的整体结构及系统

1.本发明属于仿生制造技术领域，特别涉及一种仿生四足机器猫的整体结构及系统。


背景技术：

2.随着现代科学技术的迅速发展，人类早已步入信息化时代，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。人们在追求物质生活增长的同时也在期盼着精神生活的增长，养宠物成了新一代人为自己带来精神享受的重要方式。21世纪以来，国内外对机器人技术的发展越来越重视，机器人技术被认为是对未来新兴产业发展具有重要意义的高技术之一[1]。根据《2021年中国宠物经济行业分析》显示我国养宠物人数将持续性增长，预计短期突破1亿人。同时，宠物行业规模成跨越式增长，预计在2022年市场规模达到3942亿人民币。另一方面，随着对猫毛过敏的爱猫人士日益增多，需求日益增大，通过研发设计一款能够完成宠物猫的基本功能，并与真实猫相近似的一款机械猫来满足市场需求。
[0003]
也即，现阶段还没有一款真实且能够避免爱猫人士对猫过敏的产品，能够更好地解决对宠物猫的需求，是本领域技术人员急需解决的技术问题。


技术实现要素：

[0004]
本发明提供的一种仿生四足机器猫的整体结构，以至少解决上述技术问题；
[0005]
为了解决上述问题，本发明的一种仿生四足机器猫的整体结构，所述整体结构用于模拟所述猫进行运动，所述整体结构包括：躯干，所述躯干包括依次连接的前梁、中间脊柱和后梁；仿生四肢，所述仿生四肢通过若干动力组件对应设置在所述前梁和所述后梁的底部，用于模拟所述猫的四肢进行运动；头部，所述头部与所述躯干的一端连接，且所述头部内设置有控制组件、传感器组件和摄像组件，所述传感器组件、所述摄像组件和动力组件与所述控制组件通信连接，所述控制组件与外部控制终端通信连接。
[0006]
在第一方面中，所述仿生四肢由多连杆结构组成。
[0007]
在第一方面中，所述前梁、所述中间脊柱和所述后梁之间均通过轴承铰链结构连接，且所述轴承铰链结构通过所述动力组件连接并驱动。
[0008]
在第一方面中，所述仿生四肢包括一对前肢结构，一对所述前肢结构均包括：第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆；所述动力组件包括第一舵机、第二舵机，所述第一舵机与所述第二舵机对应与所述前梁连接；所述第一舵机的驱动端与所述第一连杆的一端铰接连接，所述第一连杆的另一端与所述第二连杆的一端铰接连接，所述第二连杆的一端与所述第四连杆的一端铰接连接，所述第二舵机的驱动端与所述第三连杆的一端铰接连接，所述第三连杆的另一端与所述第四连杆铰接连接，且铰接连接位置位于靠近所述第四连杆的一端。
[0009]
在第一方面中，所述第一连杆上沿长度方向设置有若干调节孔，所述第二连杆的一端可对应设置在任意一个所述调节孔内。
[0010]
在第一方面中，所述第一舵机、第二舵机的型号均为ds041mg。
[0011]
在第一方面中，所述整体结构还包括：
[0012]
蓄电池装置，所述蓄电池装置与所述动力组件、传感器组件和所述摄像组件连接并供电。
[0013]
在第一方面中，所述整体结构还包括：语音播报组件，所述语音播报组件内储存有预先设定的语音。
[0014]
在第一方面中，所述传感器组件包括陀螺仪，所述陀螺仪与所述控制组件通信连接。
[0015]
第二方面，本发明提供了一种仿生四足机器猫的系统，所述系统包括上述任意一项所述的仿生四足机器猫的整体结构。
[0016]
有益效果：本发明提出了一种仿生四足机器猫的整体结构，通过在躯干的上设置仿生四肢以及头部，组成模拟生物猫的机器猫，具体来说，躯干包括依次连接的前梁、中间脊柱和后梁三个部分，然后将仿生四肢设置在前梁和后梁上，以模拟猫的身体，然后在头部设置控制组件、传感器组件摄像组件和通信组件，以模拟生物大脑，进而形成高度仿真的机器猫，有效解决了现阶段有宠物猫需求但是对生物猫过敏技术问题。
附图说明
[0017]
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]
图1为本发明实施例一中仿生四足机器猫的整体结构的结构图一；
[0019]
图2为本发明实施例一中前肢的而结构图；
[0020]
图3为本发明实施例一中前肢的而结构示意图；
[0021]
图4为本发明实施例一中仿生四足机器猫的整体结构的结构图二；
[0022]
图5为本发明实施例一中仿生四足机器猫的整体结构的结构图三；
[0023]
图6为现有技术中生物猫的骨骼图。
[0024]
附图标记说明：
[0025]
1、头部；
[0026]
2、躯干；
[0027]
3、仿生四肢；301、第一连杆；302、第二连杆；303、第三连杆；304、第四连杆；
[0028]
4、第一舵机；
[0029]
5、第二舵机。
具体实施方式
[0030]
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]
同时，本说明书实施例中，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一
个组件上或者也可以存在居中组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本说明书实施例中所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明目的，并不是旨在限制本发明。
[0032]
实施例一：
[0033]
如图1-6所示，本实施例一提供了一种仿生四足机器猫的整体结构，所述整体结构用于模拟所述猫进行运动，所述整体结构包括：躯干2、仿生四肢3、头部1；
[0034]
其中，所述躯干2包括依次连接的前梁、中间脊柱和后梁；所述仿生四肢3通过若干动力组件对应设置在所述前梁和所述后梁的底部，用于模拟所述猫的四肢进行运动；所述头部1与所述躯干2的一端连接，且所述头部1内设置有控制组件、传感器组件和摄像组件，所述传感器组件、所述摄像组件和动力组件与所述控制组件通信连接，所述控制组件与外部控制终端通信连接。
[0035]
具体而言，本发明提出了一种仿生四足机器猫的整体结构，通过在躯干2的上设置仿生四肢3以及头部1，组成模拟生物猫的机器猫，具体来说，躯干2包括依次连接的前梁、中间脊柱和后梁三个部分，然后将仿生四肢3设置在前梁和后梁上，以模拟猫的身体，然后在头部1设置控制组件、传感器组件摄像组件和通信组件，以模拟生物大脑，进而形成高度仿真的机器猫，有效解决了现阶段有宠物猫需求但是对生物猫过敏技术问题。
[0036]
在一些可能的实施方式中，所述仿生四肢3由多连杆结构组成；
[0037]
这样就能够模拟生物猫的四肢的骨骼和关节，以及关节在运动时的机动性。
[0038]
在一些可能的实施方式中，所述前梁、所述中间脊柱和所述后梁之间均通过轴承铰链结构连接，且所述轴承铰链结构通过所述动力组件连接并驱动；
[0039]
这样就使得，能够通过驱动轴承铰链结构中的轴承，以驱动关节进行目标位置的位移。
[0040]
在一些可能的实施方式中，所述仿生四肢3包括一对前肢结构，一对所述前肢结构均包括：第一连杆301、第二连杆302、第三连杆303和第四连杆304；所述动力组件包括第一舵机4、第二舵机5，所述第一舵机4与所述第二舵机5对应与所述前梁连接；所述第一舵机4的驱动端与所述第一连杆301的一端铰接连接，所述第一连杆301的另一端与所述第二连杆302的一端铰接连接，所述第二连杆302的一端与所述第四连杆304的一端铰接连接，所述第二舵机5的驱动端与所述第三连杆303的一端铰接连接，所述第三连杆303的另一端与所述第四连杆304铰接连接，且铰接连接位置位于靠近所述第四连杆304的一端。
[0041]
需要说明的是，腿部机构作为四足仿生机械的关键部位，其自由度、布局形式、自重、工作空间等都对稳定性和步态产生较大影响。
[0042]
自然界猫科动物的前腿结构可以基本简化为二连杆结构，其大腿由肩部肌肉直接带动，将大腿直接与躯干2一个舵机相连控制，以此来避免舵机惯性造成角度控制不精准。由于自然界中小腿由躯干2大腿上的肌肉通过韧带进行牵连控制，这里提出一种多加两个连杆作为韧带，最后连上躯干2的舵机曲柄形成五连杆结构的方案，。其活动构件数n＝4,低副pl＝5,高副ph＝0，其自由度f＝2，与两舵机相连，使其完全控制。在本实施例一提出一种实施方式中，通过第一连杆301、第二连杆302、第三连杆303和第四连杆304模拟生物猫的前
肢，在通过第一舵机4、第二舵机5与第一连杆301、第二连杆302、第三连杆303和第四连杆304配合连接，以达到驱动行走的技术目的，具体而言，第一舵机4的驱动端与第一连杆301的一端铰接连接，第一连杆301的另一端与第二连杆302的一端铰接连接，第二连杆302的一端与第四连杆304的一端铰接连接，第二舵机5的驱动端与第三连杆303的一端铰接连接，第三连杆303的另一端与第四连杆304铰接连接，且铰接连接位置位于靠近第四连杆304的一端，这样就能够满足机器猫的前肢驱动目的。
[0043]
在一些可能的实施方式中，所述第一连杆301上沿长度方向设置有若干调节孔，所述第二连杆302的一端可对应设置在任意一个所述调节孔内；
[0044]
这是为了使得第一连杆301与第二连杆302的安装长度可调节，以便于形成第一连杆301与第二连杆302最合适的连接长度，具体地，通过在第一连杆301上且沿其长度方向设置若干调节孔，当需要调节二者之间的长度时，只需要调节其与调节孔的安装位置即可；
[0045]
在一些可能的实施方式中，所述第一舵机4、第二舵机5的型号均为ds041mg
[0046]
具体而言，为满足机械结构的稳定性以达到最佳的仿生性能，这里使用ds041mg舵机提供动力，该舵机能提供5kg.cm的力，当电压达到8.4v时，舵机转速可达到0.10sec/60度，使用pca9685驱动板外接8v电源驱动舵机，用esp8266与pca9685进行通信，将主算法程序烧录至esp8266中。
[0047]
在一些可能的实施方式中，所述整体结构还包括：蓄电池装置，所述蓄电池装置与所述动力组件、传感器组件和所述摄像组件连接并供电；
[0048]
在一些可能的实施方式中，所述整体结构还包括：语音播报组件，所述语音播报组件内储存有预先设定的语音；
[0049]
这样就能通过该语言播报系统播报预先设置好的语音，例如提示语音、报警语音或者模拟语音等。
[0050]
在一些可能的实施方式中，所述传感器组件包括陀螺仪，所述陀螺仪与所述控制组件通信连接；
[0051]
这样就能通过陀螺仪获取整体结构的姿态，然后依据姿态控制整体结构的姿态稳定性，进而达到更真实的模拟效果。
[0052]
实施例二：
[0053]
一种仿生四足机器猫的系统，所述系统包括上述任意一项所述的仿生四足机器猫的整体结构，通过该整体结构的躯干仿生四肢以及头部组成整个机器猫的系统有效解决了现阶段有宠物猫需求但是对生物猫过敏技术问题。
[0054]
由于该实施例二与实施例一为同一发明构思下的一个实施例，其部分结构完全相同，因此对实施例二中与实施例一实质相同的结构不在详细阐述，未详述部分请参阅实施例一即可。
[0055]
最后应说明的是：以上上述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。都应涵盖在本发明的保护范围之
内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
[0056]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。