一种滚动行进的单自由度蜣螂仿生机器人
成果类型:: 发明专利,实用新型专利,新技术
发布时间: 2023-08-04 16:04:38
近年来,蚂蚁、蜣螂等具有短途运输优势的昆虫引起了科研人员的研究兴趣。与其他生物不同,蜣螂将它们将要搬运的货物(动物粪便)制作成粪球,并推动其在地面上平稳滚动。这意味着它们所需运输的货物成为了移动装置的一部分,直接参与移动,减小了对蜣螂本体的负担。故而,蜣螂能够搬运的粪球的重量能达到蜣螂自身重量的70倍。一种蜣螂仿生机器人,具体涉及滚动行进的单自由度蜣螂仿生机器人。包含第一至第六连杆(B、C、D、E、I、K); Oloid 外壳第一至第四分块(F、G、H、I); 副足(A、L)。将电机安装于第二连杆(C)的内部,并在第六连杆(K)的内部安装与电机具有相同质量的配重块,保障机构的平衡。Oloid 外壳第一至第四分块(F、G、H、I)通过第三、第四连杆以及第四、第五连杆所形成的转动副与Schatz 机构装配在一起。该机器人能够平稳地在地面上滚动。在一个电机的驱动下实现直线行进与转向动作。本发明可用于探测、载运等领域。
当前蜣螂仿生机器人采用的都是开链连杆机构来模仿蜣螂的腿,需要配备多个电机。机器人的体积较大,控制系统的复杂程度高。同时,这些机器人并没有将运载物作为移动装置设计在机器人中,而是通过腿部机构去推动运载物移动。由于开链连杆机构与运载物之间接触的复杂性,导致机器人在搬运物体时很不稳定。本发明要解决的技术问题:1. 发明出一种Oloid曲面的驱动装置;2.在已有基于单环Schatz机构的移动机器人的基础上,通过对蜣螂搬运粪球运动的仿生。对零件外形进行设计,拓展出一种能在地面平稳滚动的移动机器人,增强机器人的运载能力,提高机构的运动稳定性。
滚动行进的单自由度蜣螂仿生机器人具有广阔的应用前景:
1. 探索和救援任务:这种蜣螂仿生机器人可以被用于探索危险或难以到达的环境,如地震后的废墟、矿井或其他灾害现场。其滚动行进能力使其能够通过狭窄的通道、不平整的地形或崎岖的表面,进行搜索和救援操作。
2. 管道检测与维护:许多工业领域需要对管道系统进行检测和维护。这种蜣螂仿生机器人可以通过滚动行进在管道内部移动,并携带传感器来检测泄漏、堵塞或其他问题。它可以减少人工检查的需要,提高效率和安全性。
3. 灵活操控:滚动行进的单自由度蜣螂仿生机器人还可以用于灵活操控物体。通过调整滚动速度和方向,它可以在平滑表面上推动、拖动或移动物体。这在制造业、仓储和物流等领域具有潜在的应用。
4. 环境监测:蜣螂仿生机器人可以携带各种传感器,用于环境监测任务。通过滚动行进,它可以在不同地点收集数据,如温度、湿度、气体浓度等,并将这些信息传输回控制中心。
北京交通大学是教育部直属全国重点,“211工程”“985工程”“双一流”,有中科院院士3人、中国工程院院士10人。学校深度参与了铁路大提速、青藏铁路、磁悬浮列车、川藏铁路和城市轨道交通核心技术自主研发,取得了一系列完全自主知识产权、国际原创性重大成果。学校智能机器人与系统研究主要从事机器人、虚拟现实、力触觉交互系统、系统控制等研究,学科带头人姚燕安教授多次签约国家前沿工程项目,团队主导建设的“几何机器人”教研实验室曾迎接国家主席习近平夫人彭丽媛与美国总统奥巴马夫人米歇尔参观指导。中心面向机器人世界科技前沿,针对国家重大需求,攻克一系列关键技术难关,研制发明主动自适应式履带式机器人、变形轮机器人、几何机器人等特色新装备,建立独特的学术与技术体系;发表论文175篇;发明专利131项;获多项省部级一二三等奖,主持国家自然科学基金项目2项、教育部新世纪优秀人才计划项目 2 项、北京市自然科学基金项目 1 项、红果园项目 3 项、企业项目若干项。多年来,中心充分平台专家优势,在服务国家多地的交通战备、应急救援、侦察探测、矿山物资运输以及青少年科技教育等产业产品方面建立多项合作、具有丰富经验
这种蜣螂仿生机器人可以在探索和救援任务中发挥重要作用。它能够进入狭小且危险的环境,为人类无法到达的地方提供视觉和传感器数据。这有助于提高救援行动的效率,减少人员受伤的风险,并增加生命救援的成功率。在制造业中推动、拖动或移动零部件。它可以提高生产线的自动化程度,减少人工操作的需求,提高生产效率和产品质量,降低人力成本。需要注意的是,在实际应用中,还需要解决许多工程和技术挑战,如动力系统、控制算法、导航和定位等方面的问题。
1、合作研发项目:与其他公司、研究机构或大学进行合作,开展联合研发项目。通过共享资源、知识和专业能力,加速技术的发展和应用。
2. 技术咨询和解决方案提供:利用蜣螂仿生机器人的专业知识和应用经验,为其他公司或组织提供技术咨询和解决方案。