一種仿生螃蟹機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于機(jī)電一體化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種仿生螃蟹機(jī)器人。本發(fā)明主要解決現(xiàn)有的螃蟹機(jī)器人存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、驅(qū)動(dòng)鏈較長(zhǎng)、系統(tǒng)剛性差的問題。本發(fā)明仿生螃蟹機(jī)器人，由足運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、鉗螯系統(tǒng)、連接系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四部分組成，所述的足運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括底板，在底板前部和后部的對(duì)稱位置各安裝一套四足運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述的鉗螯系統(tǒng)包括齒條，在齒條的左右兩側(cè)對(duì)稱位置各安裝一個(gè)鉗螯主體，每個(gè)鉗螯主體都是由固定架、電機(jī)架、擺動(dòng)舵機(jī)、兩個(gè)連接卡、托盤、抓取舵機(jī)、兩個(gè)鑰匙型齒桿、兩個(gè)爪桿和兩個(gè)連桿組成；所述的控制系統(tǒng)由頂板、主控制器、電源穩(wěn)壓芯片、紅外接收模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、眼睛燈和紅外遙控器組成。
【專利說明】一種仿生螃蟹機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)電一體化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種仿生螃蟹機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002] 螃蟹機(jī)器人是仿生學(xué)應(yīng)用于實(shí)踐的產(chǎn)物。申請(qǐng)?zhí)枮?00710072364. 0的模塊化機(jī) 械螃蟹，其由軀干和八只步行足組成，每只步行足都由前端、中端和末端三個(gè)模塊化結(jié)構(gòu)串 聯(lián)組成，軀干和步行足通過固定板連接。每個(gè)模塊化結(jié)構(gòu)都包括直流伺服電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 和傳遞關(guān)節(jié)塊，直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接傳遞關(guān)節(jié)塊，傳遞關(guān)節(jié)塊帶動(dòng)前 端、中端和末端三個(gè)模塊化結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械螃蟹的不同步態(tài)和動(dòng)作。但該模塊化機(jī)械螃 蟹的步行足結(jié)構(gòu)復(fù)雜，八個(gè)步行足共需要24個(gè)直流伺服電機(jī)，而且沒有鉗螯，不能完全模 仿螃蟹的行為動(dòng)作。2009年第12期《機(jī)械與電子》雜志上發(fā)表了論文"仿生螃蟹機(jī)器人的 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)"，論文采用硬鋁合金創(chuàng)新通用構(gòu)件，設(shè)計(jì)出一種仿生螃蟹機(jī)器人，該仿生螃蟹 機(jī)器人主要由6條腿、2只螯構(gòu)成；每條腿有2個(gè)關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)由1個(gè)伺服電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，可 實(shí)現(xiàn)螃蟹的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作；每只螯有3個(gè)關(guān)節(jié)，分別由3個(gè)伺服電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，可實(shí) 現(xiàn)螃蟹的拾取、搬運(yùn)等功能。但該仿生螃蟹機(jī)器人的腿、螯驅(qū)動(dòng)鏈較長(zhǎng)，系統(tǒng)剛性較差，離實(shí) 際工程應(yīng)用尚有較遠(yuǎn)距離。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明主要針對(duì)現(xiàn)有的螃蟹機(jī)器人存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、驅(qū)動(dòng)鏈較長(zhǎng)、系統(tǒng)剛性差的問 題，提供一種仿生螃蟹機(jī)器人。
[0004] 本發(fā)明為解決上述問題而采取的技術(shù)方案為：
[0005] -種仿生螃蟹機(jī)器人，由足運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、鉗螯系統(tǒng)、連接系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四部分組 成，所述的足運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括底板，在底板前部和后部的對(duì)稱位置各安裝一套四足運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)， 每套四足運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由行走步進(jìn)電機(jī)、主傳動(dòng)齒輪、兩個(gè)傳動(dòng)齒輪、四個(gè)傳動(dòng)足、兩個(gè)擋板和 頂板組成，兩個(gè)擋板安裝在底板的端部，行走步進(jìn)電機(jī)安裝在底板上，頂板安裝在行走步進(jìn) 電機(jī)的上方，主傳動(dòng)齒輪安裝在兩個(gè)擋板之間的中間且主傳動(dòng)齒輪與行走步進(jìn)電機(jī)的輸出 軸相連接，兩個(gè)傳動(dòng)齒輪安裝在兩個(gè)擋板之間且對(duì)稱分布在主傳動(dòng)齒輪的左右兩側(cè)，兩個(gè) 傳動(dòng)齒輪都與主傳動(dòng)齒輪齒輪嚙合，在每個(gè)傳動(dòng)齒輪的前后兩側(cè)各安裝一個(gè)傳動(dòng)足，傳動(dòng) 足延伸到擋板的外部，每個(gè)傳動(dòng)足由足、第一連桿、第二連桿和第三連桿組成，第一連桿的 一端安裝在擋板的中上部，第一連桿的另一端與足的上端部相連接，第二連桿的一端與傳 動(dòng)齒輪的端面相連接，第二連桿的另一端與足的中上部相連接，第三連桿的一端安裝在擋 板的中下部，第三連桿的另一端與第二連桿的中部相連接；
[0006] 所述的鉗螯系統(tǒng)包括齒條，在齒條的左右兩側(cè)對(duì)稱位置各安裝一個(gè)鉗螯主體，每 個(gè)鉗螯主體都是由固定架、電機(jī)架、擺動(dòng)舵機(jī)、兩個(gè)連接卡、托盤、抓取舵機(jī)、兩個(gè)鑰匙型齒 桿、兩個(gè)爪桿和兩個(gè)連桿組成，固定架與齒條的后部相連接，電機(jī)架安裝在固定架的外端 部，擺動(dòng)舵機(jī)安裝在電機(jī)架上，擺動(dòng)舵機(jī)的輸出軸與固定架相連接，兩個(gè)連接卡分別對(duì)稱安 裝在托盤的上側(cè)和下側(cè)，連接卡的一側(cè)與電機(jī)架相連接，連接卡的另一側(cè)與托盤相連接，抓 取舵機(jī)安裝在托盤上，兩個(gè)鑰匙型齒桿也安裝在托盤上，在每個(gè)鑰匙型齒桿的前端各安裝 一個(gè)爪桿，每個(gè)爪桿的中部與一個(gè)連桿的一端相連接，連桿的另一端與托盤相連接，所述鑰 匙型齒桿的圓盤部設(shè)有半圈齒，兩個(gè)鑰匙型齒桿的半圈齒對(duì)稱設(shè)置且嚙合連接，靠近抓取 舵機(jī)一側(cè)的鑰匙型齒桿與抓取舵機(jī)的輸出軸相連接，所述爪桿的外端部上設(shè)有螯齒，兩個(gè) 爪桿的螯齒對(duì)稱設(shè)置；
[0007] 所述的連接系統(tǒng)由升降步進(jìn)電機(jī)、升降主動(dòng)齒輪、導(dǎo)桿架和導(dǎo)桿組成，升降步進(jìn)電 機(jī)和升降主動(dòng)齒輪都安裝在靠近鉗螯系統(tǒng)一端的兩個(gè)擋板的上部，在擋板的外部靠近鉗螯 系統(tǒng)一側(cè)左右對(duì)稱位置各安裝一個(gè)導(dǎo)桿架，導(dǎo)桿架的另一側(cè)延伸到相應(yīng)側(cè)固定架的內(nèi)部， 在每個(gè)導(dǎo)桿架的外端安裝一個(gè)導(dǎo)桿，所述導(dǎo)桿同時(shí)堅(jiān)直穿過相應(yīng)側(cè)的導(dǎo)桿架和固定架；
[0008] 所述的控制系統(tǒng)由頂板、主控制器、電源穩(wěn)壓芯片、紅外接收模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 模塊、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、眼睛燈和紅外遙控器組成，主控制器安裝在頂板的上部，電源穩(wěn)壓芯 片和紅外接收模塊安裝在頂板的中部，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊安裝在頂板的下 部，在每個(gè)固定架內(nèi)端的對(duì)稱位置各安裝一個(gè)眼睛燈，電源穩(wěn)壓芯片分別與主控制器、紅外 接收模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、眼睛燈、行走步進(jìn)電機(jī)、升降步進(jìn)電機(jī)、擺動(dòng) 舵機(jī)和抓取舵機(jī)通過電源線相連，紅外接收模塊與主控制器通過數(shù)據(jù)線相連，主控制器分 別與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和眼睛燈通過控制線相連，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊分別 與行走步進(jìn)電機(jī)和升降步進(jìn)電機(jī)通過控制線相連，舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊分別與擺動(dòng)舵機(jī)和抓取舵 機(jī)通過控制線相連；紅外遙控器用于向紅外接收模塊發(fā)出信號(hào)，紅外接收模塊接收到紅外 遙控器的信號(hào)后將信號(hào)傳遞給主控制器，主控制器將信號(hào)傳遞給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī) 驅(qū)動(dòng)模塊和眼睛燈，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊接收到信號(hào)后控制行走步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度和速 度，進(jìn)而由行走步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)足的行走和轉(zhuǎn)向，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊接收到信號(hào)后還控制升 降步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度和速度，進(jìn)而升降步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)鉗螯系統(tǒng)的升降，舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊接 收到信號(hào)后控制擺動(dòng)舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度和速度，進(jìn)而擺動(dòng)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)鉗螯系統(tǒng)的左右擺動(dòng)，舵 機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊接收到信號(hào)后還控制抓取舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度和速度，進(jìn)而抓取舵機(jī)驅(qū)動(dòng)爪桿的抓 ??；眼睛燈接收到信號(hào)后控制眼睛燈的亮滅。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過控制2個(gè)行走步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng) 八個(gè)步足，即可實(shí)現(xiàn)仿生螃蟹的橫向行走、轉(zhuǎn)向等基本動(dòng)作；控制1個(gè)升降舵機(jī)，驅(qū)動(dòng)齒輪 齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鉗螯的整體升降，控制1個(gè)擺動(dòng)舵機(jī)帶動(dòng)鉗螯左右擺動(dòng)，控制1個(gè)抓取舵機(jī)驅(qū) 動(dòng)兩不完全齒輪雙搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鉗螯的夾緊、松開、攻擊等動(dòng)作。本發(fā)明通過足的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng) 可以使螃蟹機(jī)器人靈活的完成行進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等運(yùn)動(dòng)，并且可以在砂石、坑洼的路面上靈 活穩(wěn)定地運(yùn)動(dòng)，還可進(jìn)行實(shí)物的抓取搬運(yùn)，具有驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)靈活、動(dòng)力傳遞效率高、 仿生程度高、維修方便等特點(diǎn)；鉗螯系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)、升降、擺動(dòng)和抓取實(shí)物的動(dòng)作。因此本發(fā)明 與球式、輪式、軌道式機(jī)器人相比具有運(yùn)動(dòng)靈活、準(zhǔn)確性，對(duì)路況的廣泛適應(yīng)性以及對(duì)實(shí)物 全方位的抓取等方面具有諸多優(yōu)點(diǎn)，其具有搬運(yùn)、表演以及娛樂等多種功能，同時(shí)該機(jī)器人 還可作為探測(cè)載體平臺(tái)，用于極端工程條件下的探測(cè)與搜救。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖2是本發(fā)明足運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)立體圖；
[0012] 圖3是本發(fā)明足運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的俯視圖；
[0013] 圖4是本發(fā)明足運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的正視圖；
[0014] 圖5是本發(fā)明足運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的正面剖視圖；
[0015] 圖6是本發(fā)明主傳動(dòng)齒輪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖7是本發(fā)明傳動(dòng)齒輪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖8是本發(fā)明傳動(dòng)齒輪正面半剖視圖；
[0018] 圖9是本發(fā)明鉗螯系統(tǒng)的立體圖；
[0019] 圖10是本發(fā)明鉗螯系統(tǒng)的俯視圖；
[0020] 圖11是本發(fā)明鉗螯系統(tǒng)的正視圖；
[0021] 圖12是本發(fā)明鉗螯系統(tǒng)的左視圖；
[0022] 圖13是本發(fā)明電機(jī)架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖14是本發(fā)明連接卡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖15是本發(fā)明托盤的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖16是本發(fā)明爪桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖17是本發(fā)明連接系統(tǒng)的俯視圖；
[0027] 圖18是本發(fā)明連接系統(tǒng)的右視圖；
[0028] 圖19是本發(fā)明導(dǎo)桿架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖20是本發(fā)明控制系統(tǒng)的俯視圖；
[0030] 圖21是本發(fā)明控制系統(tǒng)原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 實(shí)施例1
[0032] 一種仿生螃蟹機(jī)器人，由足運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、鉗螯系統(tǒng)、連接系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四部分組 成，如圖1-圖8所示，所述的足運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)為中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，現(xiàn)以左足主體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為例分析 如下：足運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括底板1，在底板1前部和后部的對(duì)稱位置各安裝一套四足運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)， 每套四足運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由行走步進(jìn)電機(jī)2、主傳動(dòng)齒輪3、兩個(gè)傳動(dòng)齒輪4、四個(gè)傳動(dòng)足5、兩個(gè)擋 板6和頂板27組成，兩個(gè)擋板6安裝在底板1的端部，行走步進(jìn)電機(jī)2安裝在底板1上，頂 板27安裝在行走步進(jìn)電機(jī)2的上方，主傳動(dòng)齒輪3安裝在兩個(gè)擋板6之間的中間且主傳動(dòng) 齒輪3與行走步進(jìn)電機(jī)2的輸出軸相連接，兩個(gè)傳動(dòng)齒輪4安裝在兩個(gè)擋板6之間且對(duì)稱 分布在主傳動(dòng)齒輪3的左右兩側(cè)，兩個(gè)傳動(dòng)齒輪4都與主傳動(dòng)齒輪3齒輪嚙合，在每個(gè)傳動(dòng) 齒輪4的前后兩側(cè)各安裝一個(gè)傳動(dòng)足5,傳動(dòng)足5延伸到擋板6的外部，每個(gè)傳動(dòng)足5由足 7、第一連桿8、第二連桿9和第三連桿10組成，第一連桿8的一端安裝在擋板6的中上部， 第一連桿8的另一端與足7的上端部相連接，第二連桿9的一端與傳動(dòng)齒輪4的端面相連 接，第二連桿9的另一端與足7的中上部相連接，第三連桿10的一端安裝在擋板6的中下 部，第三連桿10的另一端與第二連桿9的中部相連接；
[0033] 可見主傳動(dòng)齒輪3、傳動(dòng)齒輪4、傳動(dòng)足5,構(gòu)成了仿生螃蟹機(jī)器人的左側(cè)足運(yùn)動(dòng)系 統(tǒng)，行走步進(jìn)電機(jī)2的主軸與主傳動(dòng)齒輪3的內(nèi)孔采用過渡配合，并通安裝緊定螺釘來保證 行走步進(jìn)電機(jī)2的主軸與主傳動(dòng)齒輪3以相同的角速度旋轉(zhuǎn)，主傳動(dòng)齒輪3與兩個(gè)對(duì)稱分 布的傳動(dòng)齒輪4通過齒輪嚙合，將從行走步進(jìn)電機(jī)2獲得的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、均勻地傳遞到兩個(gè)傳 動(dòng)齒輪4 ;傳動(dòng)齒輪4軸穿過擋板6,使傳動(dòng)齒輪4軸向固定，在傳動(dòng)齒輪4的兩個(gè)軸端面上 距軸心8mm處對(duì)稱的分別加工一個(gè)M3的螺紋孔，左端面孔與第二連桿9采用銷釘連接方式 連接，第二連桿9的中部與第三連桿10 -端采用銷釘連接方式連接，第三連桿10的另一端 與擋板6采用銷釘連接方式連接，同時(shí)第一連桿8 -端與擋板6也采用銷釘連接方式連接， 第一連桿8的另一端與足7采用銷釘連接方式連接，這樣傳動(dòng)齒輪4、足7、第一連桿8、第二 連桿9、第三連桿10共同構(gòu)成傳動(dòng)足5,其中傳動(dòng)齒輪4,第二連桿9、第三連桿10構(gòu)成齒輪 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，主傳動(dòng)齒輪3旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)齒輪曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，使第二連桿9牽引足7行走，同 時(shí)足7的一端通過第一連桿8牽引在擋板6上從而保證足7做周期性規(guī)律的行走、轉(zhuǎn)向；
[0034] 如圖9-圖16所示，所述的鉗螯系統(tǒng)包括齒條11，在齒條11的左右兩側(cè)對(duì)稱位置 各安裝一個(gè)鉗螯主體，每個(gè)鉗螯主體都是由固定架12、電機(jī)架13、擺動(dòng)舵機(jī)14、兩個(gè)連接卡 15、托盤16、抓取舵機(jī)17、兩個(gè)鑰匙型齒桿18、兩個(gè)爪桿19和兩個(gè)連桿20組成，固定架12 與齒條11的后部相連接，電機(jī)架13安裝在固定架12的外端部，擺動(dòng)舵機(jī)14安裝在電機(jī)架 13上，擺動(dòng)舵機(jī)14的輸出軸與固定架12相連接，兩個(gè)連接卡15分別對(duì)稱安裝在托盤16的 上側(cè)和下側(cè)，連接卡15的一側(cè)與電機(jī)架13相連接，連接卡15的另一側(cè)與托盤16相連接， 抓取舵機(jī)17安裝在托盤16上，兩個(gè)鑰匙型齒桿18也安裝在托盤16上，在每個(gè)鑰匙型齒桿 18的前端各安裝一個(gè)爪桿19,每個(gè)爪桿19的中部與一個(gè)連桿20的一端相連接，連桿20的 另一端與托盤16相連接，所述鑰匙型齒桿18的圓盤部設(shè)有半圈齒21，兩個(gè)鑰匙型齒桿18 的半圈齒21對(duì)稱設(shè)置且嚙合連接，靠近抓取舵機(jī)17 -側(cè)的鑰匙型齒桿18與抓取舵機(jī)17 的輸出軸相連接，所述爪桿19的外端部上設(shè)有螯齒22,兩個(gè)爪桿19的螯齒22對(duì)稱設(shè)置；
[0035] 鉗螯系統(tǒng)中擺動(dòng)舵機(jī)14的主軸穿過電機(jī)架13與固定架12連接，擺動(dòng)舵機(jī)14相 對(duì)于固定架12可作往復(fù)45度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；連接卡15采用螺栓連接固定在電機(jī)架上13,同時(shí) 也采用螺栓連接與托盤16固定，托盤16與抓取舵機(jī)17采用螺栓連接固定，抓取舵機(jī)17主 軸穿過托盤16孔與鑰匙型齒桿18連接，托盤16采用銷釘連接分別于鑰匙型齒桿18、連桿 20連接，爪桿19分別與鑰匙型齒桿18、連桿20采用螺栓連接。托盤16、鑰匙型齒桿18、爪 桿19、連桿20連接構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)。兩個(gè)鑰匙型齒桿18在半圈齒21部位嚙合傳動(dòng)，形成 旋轉(zhuǎn)方向相反的運(yùn)動(dòng)，分別驅(qū)動(dòng)鉗螯左右兩部分的雙搖桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)左右兩個(gè)爪桿19的同 步反向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)敖鉗的夾緊、松開動(dòng)作；
[0036] 如圖17-圖19所示，所述的連接系統(tǒng)由升降步進(jìn)電機(jī)23、升降主動(dòng)齒輪24、導(dǎo)桿 架25和導(dǎo)桿26組成，升降步進(jìn)電機(jī)23和升降主動(dòng)齒輪24都安裝在靠近鉗螯系統(tǒng)一端的 兩個(gè)擋板6的上部，在擋板6的外部靠近鉗螯系統(tǒng)一側(cè)左右對(duì)稱位置各安裝一個(gè)導(dǎo)桿架25， 導(dǎo)桿架25的另一側(cè)延伸到相應(yīng)側(cè)固定架12的內(nèi)部，在每個(gè)導(dǎo)桿架25的外端安裝一個(gè)導(dǎo)桿 26,所述導(dǎo)桿26同時(shí)堅(jiān)直穿過相應(yīng)側(cè)的導(dǎo)桿架25和固定架12 ;
[0037] 固定在機(jī)器人兩側(cè)壁擋板6上的升降步進(jìn)電機(jī)23提供動(dòng)力，升降步進(jìn)電機(jī)23帶 動(dòng)固定在輸出軸上的升降主動(dòng)齒輪24,升降主動(dòng)齒輪24和升降步進(jìn)電機(jī)23軸之間通過緊 定螺釘固定；齒條11通過螺栓與鉗螯系統(tǒng)上的固定架12進(jìn)行連接固定，齒條11同時(shí)與升 降主動(dòng)齒輪24進(jìn)行齒輪齒條嚙合,將升降主動(dòng)齒輪24的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為齒條11的直線上 下運(yùn)動(dòng)；左右導(dǎo)桿架25都通過螺釘連接固定在足運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的擋板上6 ;左右導(dǎo)桿架25的端 孔分別穿入左右導(dǎo)桿26,左右導(dǎo)桿26通過螺栓固定在固定架12上。鉗螯系統(tǒng)上固定的左 右導(dǎo)桿26只能在左右導(dǎo)桿架25的端孔中上下直線運(yùn)動(dòng)，再通過齒輪齒條的嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn) 了鉗螯系統(tǒng)相對(duì)足運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的升降運(yùn)動(dòng)；
[0038] 如圖20-圖21所示，所述的控制系統(tǒng)由頂板27、主控制器28、電源穩(wěn)壓芯片29、 紅外接收模塊30、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊31、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊32、眼睛燈33和紅外遙控器34組 成，主控制器28安裝在頂板27的上部，電源穩(wěn)壓芯片29和紅外接收模塊30安裝在頂板27 的中部，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊31和舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊32安裝在頂板27的下部，在每個(gè)固定架12 內(nèi)端的對(duì)稱位置各安裝一個(gè)眼睛燈33,電源穩(wěn)壓芯片29分別與主控制器28、紅外接收模塊 30、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊31、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊32、眼睛燈33、行走步進(jìn)電機(jī)2、升降步進(jìn)電機(jī)23、 擺動(dòng)舵機(jī)14和抓取舵機(jī)17通過電源線相連，紅外接收模塊30與主控制器28通過數(shù)據(jù)線 相連，主控制器28分別與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊31、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊32和眼睛燈33通過控制線 相連，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊31分別與行走步進(jìn)電機(jī)2和升降步進(jìn)電機(jī)23通過控制線相連，舵 機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊32分別與擺動(dòng)舵機(jī)14和抓取舵機(jī)17通過控制線相連；紅外遙控器34用于向 紅外接收模塊30發(fā)出控制信號(hào)，紅外接收模塊30接收到紅外遙控器34的控制信號(hào)后將控 制信號(hào)傳遞給主控制器28,主控制器28內(nèi)儲(chǔ)存了仿生螃蟹不同姿態(tài)的控制指令，主控制器 28按照控制指令將信號(hào)傳遞給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊31、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊32和眼睛燈33,步進(jìn)電 機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊31接收到信號(hào)后控制行走步進(jìn)電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)角度和速度，進(jìn)而由行走步進(jìn)電機(jī) 2驅(qū)動(dòng)足7的行走和轉(zhuǎn)向，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊31接收到信號(hào)后還控制升降步進(jìn)電機(jī)23的 旋轉(zhuǎn)角度和速度，進(jìn)而升降步進(jìn)電機(jī)23驅(qū)動(dòng)鉗螯系統(tǒng)的升降，舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊32接收到信號(hào) 后控制擺動(dòng)舵機(jī)14的旋轉(zhuǎn)角度和速度，進(jìn)而擺動(dòng)舵機(jī)14驅(qū)動(dòng)鉗螯系統(tǒng)的左右擺動(dòng)，舵機(jī)驅(qū) 動(dòng)模塊32接收到信號(hào)后還控制抓取舵機(jī)17的旋轉(zhuǎn)角度和速度，進(jìn)而抓取舵機(jī)17驅(qū)動(dòng)爪桿 19的抓取；眼睛燈燈33接收到信號(hào)后控制眼睛燈燈33的亮滅。通過紅外遙控裝置將執(zhí)行 的控制信號(hào)傳輸給主控制器28。主控制器28分別控制行走步進(jìn)電機(jī)2驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)齒輪3 帶動(dòng)傳動(dòng)足5實(shí)現(xiàn)仿生螃蟹的橫向行走、轉(zhuǎn)向等基本動(dòng)作?？刂粕挡竭M(jìn)電機(jī)23驅(qū)動(dòng)升降 主動(dòng)齒輪24、齒條11嚙合運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鉗螯系統(tǒng)的升降動(dòng)作?？刂茢[動(dòng)舵機(jī)14實(shí)現(xiàn)鉗螯系統(tǒng) 整體左右擺動(dòng)，控制抓取舵機(jī)17驅(qū)動(dòng)兩個(gè)鑰匙型齒桿18實(shí)現(xiàn)鉗螯系統(tǒng)的夾緊、松開動(dòng)作。
[0039] 本發(fā)明仿生螃蟹機(jī)器人行走程序主要采用程序循環(huán)掃描，用主控制器28控制行 走步進(jìn)電機(jī)2,實(shí)現(xiàn)仿生螃蟹機(jī)器人的各種行走。程序如下：
[0040]

【權(quán)利要求】
1. 一種仿生螃蟹機(jī)器人，其特征是由足運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、鉗螯系統(tǒng)、連接系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四部 分組成，所述的足運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括底板（1)，在底板（1)前部和后部的對(duì)稱位置各安裝一套四 足運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，每套四足運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由行走步進(jìn)電機(jī)（2)、主傳動(dòng)齒輪（3)、兩個(gè)傳動(dòng)齒輪（4)、 四個(gè)傳動(dòng)足（5)、兩個(gè)擋板（6)和頂板（27)組成，兩個(gè)擋板（6)安裝在底板（1)的端部，行 走步進(jìn)電機(jī)（2)安裝在底板（1)上，頂板（27)安裝在行走步進(jìn)電機(jī)（2)的上方，主傳動(dòng)齒 輪（3)安裝在兩個(gè)擋板（6)之間的中間且主傳動(dòng)齒輪（3)與行走步進(jìn)電機(jī)（2)的輸出軸相 連接，兩個(gè)傳動(dòng)齒輪（4)安裝在兩個(gè)擋板（6)之間且對(duì)稱分布在主傳動(dòng)齒輪（3)的左右兩 偵||，兩個(gè)傳動(dòng)齒輪（4)都與主傳動(dòng)齒輪（3)齒輪嚙合，在每個(gè)傳動(dòng)齒輪（4)的前后兩側(cè)各安 裝一個(gè)傳動(dòng)足（5)，傳動(dòng)足（5)延伸到擋板（6)的外部，每個(gè)傳動(dòng)足（5)由足（7)、第一連桿 (8)、第二連桿（9)和第三連桿（10)組成，第一連桿（8)的一端安裝在擋板（6)的中上部， 第一連桿（8)的另一端與足（7)的上端部相連接，第二連桿（9)的一端與傳動(dòng)齒輪（4)的 端面相連接，第二連桿（9)的另一端與足（7)的中上部相連接，第三連桿（10)的一端安裝 在擋板（6)的中下部，第三連桿（10)的另一端與第二連桿（9)的中部相連接； 所述的鉗螯系統(tǒng)包括齒條（11)，在齒條（11)的左右兩側(cè)對(duì)稱位置各安裝一個(gè)鉗螯主 體，每個(gè)鉗螯主體都是由固定架（12)、電機(jī)架（13)、擺動(dòng)舵機(jī)（14)、兩個(gè)連接卡（15)、托盤 (16)、抓取舵機(jī)（17)、兩個(gè)鑰匙型齒桿（18)、兩個(gè)爪桿（19)和兩個(gè)連桿（20)組成，固定架 (12)與齒條（11)的后部相連接，電機(jī)架（13)安裝在固定架（12)的外端部，擺動(dòng)舵機(jī)（14) 安裝在電機(jī)架（13)上，擺動(dòng)舵機(jī)（14)的輸出軸與固定架（12)相連接，兩個(gè)連接卡（15)分 別對(duì)稱安裝在托盤（16)的上側(cè)和下側(cè)，連接卡（15)的一側(cè)與電機(jī)架（13)相連接，連接卡 (15)的另一側(cè)與托盤（16)相連接，抓取舵機(jī)（17)安裝在托盤（16)上，兩個(gè)鑰匙型齒桿 (18)也安裝在托盤（16)上，在每個(gè)鑰匙型齒桿（18)的前端各安裝一個(gè)爪桿（19)，每個(gè)爪 桿（19)的中部與一個(gè)連桿（20)的一端相連接，連桿（20)的另一端與托盤（16)相連接，所 述鑰匙型齒桿（18)的圓盤部設(shè)有半圈齒（21)，兩個(gè)鑰匙型齒桿（18)的半圈齒（21)對(duì)稱設(shè) 置且嚙合連接，靠近抓取舵機(jī)（17) -側(cè)的鑰匙型齒桿（18)與抓取舵機(jī)（17)的輸出軸相連 接，所述爪桿（19)的外端部上設(shè)有螯齒（22)，兩個(gè)爪桿（19)的螯齒（22)對(duì)稱設(shè)置； 所述的連接系統(tǒng)由升降步進(jìn)電機(jī)（23)、升降主動(dòng)齒輪（24)、導(dǎo)桿架（25)和導(dǎo)桿（26) 組成，升降步進(jìn)電機(jī)（23)和升降主動(dòng)齒輪（24)都安裝在靠近鉗螯系統(tǒng)一端的兩個(gè)擋板（6) 的上部，在擋板（6)的外部靠近鉗螯系統(tǒng)一側(cè)左右對(duì)稱位置各安裝一個(gè)導(dǎo)桿架（25)，導(dǎo)桿 架（25)的另一側(cè)延伸到相應(yīng)側(cè)固定架（12)的內(nèi)部，在每個(gè)導(dǎo)桿架（25)的外端安裝一個(gè)導(dǎo) 桿（26)，所述導(dǎo)桿（26)同時(shí)堅(jiān)直穿過相應(yīng)側(cè)的導(dǎo)桿架（25)和固定架（12); 所述的控制系統(tǒng)由頂板（27)、主控制器（28)、電源穩(wěn)壓芯片（29)、紅外接收模塊（30)、 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（31)、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（32)、眼睛燈（33)和紅外遙控器（34)組成，主控 制器（28)安裝在頂板（27)的上部，電源穩(wěn)壓芯片（29)和紅外接收模塊（30)安裝在頂板 (27)的中部，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（31)和舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（32)安裝在頂板（27)的下部，在每 個(gè)固定架（12)內(nèi)端的對(duì)稱位置各安裝一個(gè)眼睛燈（33)，電源穩(wěn)壓芯片（29)分別與主控制 器（28)、紅外接收模塊（30)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（31)、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（32)、眼睛燈（33)、行 走步進(jìn)電機(jī)（2)、升降步進(jìn)電機(jī)（23)、擺動(dòng)舵機(jī)（14)和抓取舵機(jī)（17)通過電源線相連，紅 外接收模塊（30)與主控制器（28)通過數(shù)據(jù)線相連，主控制器（28)分別與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 模塊（31)、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（32)和眼睛燈（33)通過控制線相連，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（31)分 別與行走步進(jìn)電機(jī)（2)和升降步進(jìn)電機(jī)（23)通過控制線相連，舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（32)分別與 擺動(dòng)舵機(jī)（14)和抓取舵機(jī)（17)通過控制線相連；紅外遙控器（34)用于向紅外接收模塊 (30)發(fā)出信號(hào)，紅外接收模塊（30)接收到紅外遙控器（34)的信號(hào)后將信號(hào)傳遞給主控制 器（28)，主控制器（28)將信號(hào)傳遞給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（31)、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（32)和眼睛 燈（33)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（31)接收到信號(hào)后控制行走步進(jìn)電機(jī)（2)的旋轉(zhuǎn)角度和速度， 進(jìn)而由行走步進(jìn)電機(jī)（2)驅(qū)動(dòng)足（7)的行走和轉(zhuǎn)向，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（31)接收到信號(hào)后 還控制升降步進(jìn)電機(jī)（23)的旋轉(zhuǎn)角度和速度，進(jìn)而升降步進(jìn)電機(jī)（23)驅(qū)動(dòng)鉗螯系統(tǒng)的升 降，舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（32)接收到信號(hào)后控制擺動(dòng)舵機(jī)（14)的旋轉(zhuǎn)角度和速度，進(jìn)而擺動(dòng)舵機(jī) (14)驅(qū)動(dòng)鉗螯系統(tǒng)的左右擺動(dòng)，舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（32)接收到信號(hào)后還控制抓取舵機(jī)（17)的 旋轉(zhuǎn)角度和速度，進(jìn)而抓取舵機(jī)（17)驅(qū)動(dòng)爪桿（19)的抓??；眼睛燈（33)接收到信號(hào)后控 制眼睛燈（33)的亮滅。
【文檔編號(hào)】B62D57/032GK104354785SQ201410581468
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】鄭智貞, 侯志利, 劉玉龍, 王敏, 王凱, 許健非, 肖凱洋, 何俊彥, 秦慧斌 申請(qǐng)人:中北大學(xué)