一種地形自適應仿生爬蟲機器人的製作方法
2023-09-17 03:48:45
本實用新型涉及仿生機器人領域，特別是涉及一種地形自適應仿生爬蟲機器人。
背景技術：
隨著科學技術的發展，有關機器人的研究也得到了很大的進步，其中仿生機器人越來越受到人們的重視，仿生機器人是仿生學和機器人相互結合的產物，從某種意義上說，仿生機器人是機器人更高層次的發展。
但是，目前的仿生機器人一般造價昂貴、結構複雜，通常用於科學研究方面，不適用於普通日常生活，而且普通的仿生機器人功能簡單，並不能根據地形進行自動爬行，使用範圍受到很大的限制。
因此，如何提供一種低成本、結構簡單的地形自適應仿生爬蟲機器人，是本領域技術人員急需解決的技術問題。
技術實現要素：
本實用新型的目的是提供一種仿生爬蟲機器人，可以有效解決普通的仿生爬蟲機器人難以根據地形進行爬行的問題。
為解決上述技術問題，本實用新型提供了如下技術方案：
一種地形自適應仿生爬蟲機器人，包括：軀幹、四肢、控制前肢邁步的前舵機和控制後肢邁步的後舵機、和用於檢測所述前舵機和所述後舵機由於其擺動角度所造成的電流變化的電流檢測傳感器、以及控制所述前舵機和所述後舵機運行的控制器，所述控制器內預設有平地角度閾值和懸崖角度閾值，當所述前舵機的擺動角度超過所述平地角度閾值或所述懸崖角度閾值時，所述控制器以所述前舵機當前的擺動角度控制所述前舵機運行。
優選地，還包括連接有觸鬚的行程開關，當所述觸鬚觸碰到障礙物時，所述控制器調整所述四肢的步態，以避開障礙物。
優選地，還包括用於檢測光強的外紅線傳感器，所述控制器根據所述紅外線傳感器檢測到的光強控制所述前舵機和所述後舵機，以實現趨光或避光運動。
優選地，所述軀幹上的頭部設有兩個所述外紅線傳感器。
優選地，所述軀幹上設有多個LED燈，多個所述LED燈根據路況以不同的顯示方式進行顯示。
優選地，所述控制器具體為PLC或單片機。
與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點：
本實用新型所提供的一種地形自適應仿生爬蟲機器人，包括：軀幹、四肢、控制前肢邁步的前舵機和控制後肢邁步的後舵機、和用於檢測前舵機和後舵機由於其擺動角度所造成的電流變化的電流檢測傳感器、以及控制前舵機和後舵機運行的控制器，控制器內預設有平地角度閾值和懸崖角度閾值，當前舵機的擺動角度超過平地角度閾值或懸崖角度閾值時，控制器以前舵機當前的擺動角度控制前舵機運行。因此通過檢測前舵機的電流變化，可判斷出其擺動的角度，然後通過和平地角度閾值或者懸崖角度閾值進行比較，以此來判斷爬蟲機器人所處的地形狀態，最後通過調整前舵機的擺動角度，即可使爬蟲機器人適應較為複雜的地形，其結構不僅簡單，而且成本較低。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型一種具體實施方式所提供的地形自適應仿生爬蟲機器人的結構示意圖。
附圖標記如下：
1為觸鬚，2為右前肢，3為行程開關，4為LED燈，5為後舵機，6為左前肢，7為紅外線傳感器，8為電流檢測傳感器，9為前舵機。
具體實施方式
正如背景技術部分所述，目前普通的爬蟲機器人難以根據地形進行爬行。
基於上述研究的基礎上，本實用新型實施例提供了一種地形自適應仿生爬蟲機器人，通過檢測前舵機的電流變化，可判斷出其擺動的角度，然後通過和平地角度閾值或者懸崖角度閾值進行比較，以此來判斷爬蟲機器人所處的地形狀態，最後通過調整前舵機的擺動角度，即可使爬蟲機器人適應較為複雜的地形，其結構不僅簡單，而且成本較低。
為了使本實用新型的上述目的、特徵和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細的說明。
在以下描述中闡述了具體細節以便於充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以多種不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下做類似推廣。因此本實用新型不受下面公開的具體實施方式的限制。
請參考圖1，圖1為本實用新型一種具體實施方式所提供的地形自適應仿生爬蟲機器人的結構示意圖。
本實用新型的一種具體實施方式提供了一種地形自適應仿生爬蟲機器人，包括：軀幹、四肢、控制前肢邁步的前舵機9和控制後肢邁步的後舵機5、和用於檢測前舵機9和後舵機5由於其擺動角度所造成的電流變化的電流檢測傳感器8、以及控制前舵機9和後舵機5運行的控制器，控制器內預設有平地角度閾值和懸崖角度閾值，當前舵機9的擺動角度超過平地角度閾值或懸崖角度閾值時，控制器以前舵機9當前的擺動角度控制前舵機9運行。
在本實施例中，爬蟲機器人在平坦地形上前進時，控制器輸出PWM信號驅動前舵機9和後舵機5以平地角度閾值擺動，並帶動四肢邁步，以此來實現爬蟲機器人的前進；當爬蟲機器人在崎嶇路面上前進時，電流檢測傳感器8檢測到左前肢6或右前肢2觸碰地面並抬升所造成前舵機9的電流發生變化時，前舵機9擺動的角度已超出控制器設定的平地角度閾值，則認為左前肢6或右前肢2處於凹坑，則控制器把前舵機9的平地角度閾值修改為當前的前舵機9的角度值，當前舵機9擺動的角度未達到控制器設定的平地角度閾值，則認為左前肢6或右前肢2處於凸臺，則控制器把前舵機9的平地角度閾值修改為當前的前舵機9的角度值，以此來適應崎嶇的地形；當爬蟲機器人擺動的角度超出控制器設定的懸崖角度閾值時，電流檢測傳感器8仍為檢測到左前肢6或右前肢2觸碰地面並抬升所造成前舵機9的電流發生變化時，則認為左前肢6或右前肢2處於懸崖，控制器調整四肢的步態使其離開懸崖。因此通過檢測前舵機9的電流變化，可判斷出其擺動的角度，然後通過和平地角度閾值或者懸崖角度閾值進行比較，以此來判斷爬蟲機器人所處的地形狀態，最後通過調整前舵機9的擺動角度，即可使爬蟲機器人適應較為複雜的地形，其結構不僅簡單，而且成本較低。
進一步地，還包括連接有觸鬚1的行程開關3，當觸鬚1觸碰到障礙物時，控制器調整四肢的步態，以避開障礙物。
其中行程開關3設置的觸鬚1具有觸發其開啟的功能，當觸鬚1觸碰到障礙物時，控制器可以控制前舵機9的擺動角度，使得左前肢6和右前肢2擺動的角度不同，使得爬蟲機器人進行轉彎，或者直接控制爬蟲機器人進行後退即可。
為了豐富上述實施例所提供的爬蟲機器人的功能，本實施例提供的爬蟲機器人還包括用於檢測光強的外紅線傳感器，控制器根據紅外線傳感器7檢測到的光強控制前舵機9和後舵機5，以實現趨光或避光運動。
進一步地，軀幹上的頭部設有兩個外紅線傳感器。其中紅外線傳感器7優選設置在頭部的眼睛處，還可以將該紅外線傳感器7設置成眼鏡的形狀。
為了便於顯示爬蟲機器人所處的路況，軀幹上設有多個LED燈4，多個LED燈4根據路況以不同的顯示方式進行顯示。例如當爬蟲機器人處於平坦的路面時，多個LED燈4以流水燈的工作方式進行顯示；當爬蟲機器人在崎嶇的路上前進時，可以通過LED燈4顯示路面坑窪的位置，如左前肢6處於凹坑或凸臺時，軀幹左前方的LED燈4亮；當遇到懸崖時，LED燈4同時閃亮來發出警告；當遇到障礙物時，也可以通過LED燈4來顯示遇到障礙物的位置，其具體LED燈4的閃亮方式，視情況而定。
其中，控制器具體為PLC或單片機。
還需要說明的是，在本文中，諸如術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。