本发明涉及特种机器人设备，尤其涉及一种具有自主超声探测能力的仿壁虎机器人设计。
背景技术：
1、自20世纪70年代以来，随着工业技术的进步和计算机科学、控制技术、传感器技术、机器学习等领域的发展，智能机器人技术得到了迅速推进，尤其是在高风险环境中的应用，如深海探测、太空探索、抢险救灾和军事作战等。这些任务的复杂性和危险性增加了对智能机器人技术的需求。
2、在智能机器人发展过程中，仿生学为机器人结构设计提供了丰富的灵感来源。自然界的某些生物，特别是生物壁虎，以其独特的运动能力和结构设计，成为仿生机器人的重要研究对象。壁虎依靠其特殊的足底结构，能够在垂直墙壁和天花板上自如移动。对壁虎脚掌和墙壁间特殊作用力的深入研究，推动了仿壁虎机器人的开发。
3、目前，国际上已有多家科研机构在仿壁虎机器人领域取得了初步成果，我国也在此领域进行了探索，取得了一些进展，如壁虎机器人和仿生脚掌材料的开发。然而，现有的仿壁虎机器人仍面临体积大、结构简单、移动效率低等问题，难以实现生物壁虎的高效吸附、脱附和快速移动。
技术实现思路
1、本发明旨在解决现有技术中的技术问题之一。为此，本发明提出了一种具有自主超声探测能力的仿壁虎机器人设计，以便在航空航天、灾难搜救等领域中发挥作用。
2、根据本发明的第一方面实施例的一种具有自主超声探测能力的仿壁虎机器人设计，包括：
3、机械本体；
4、躯干结构，设置于所述机械本体上，用于降低机器人能耗及放置电气元件；
5、腿部结构，设置于所述机械本体上，用于实现所述机器人的行走及吸附功能；
6、足部结构，设置于所述机械本体上，用于实现所述机器人的吸附功能；
7、头部结构，设置于所述机械本体上，用于完成所述机器人的避障功能；
8、尾部结构，设置于所述机械本体上，用于所述机器人在不同地形行走，提高其稳定性；
9、负压吸附模块，设置于所述机械本体上，用于机器人在墙面上的吸附；
10、传感模块，设置于所述机械本体上，用于采集所述机械本体周围的环境信息量；
11、通信模块，设置于所述机械本体上，至少用于接收外部终端指令以控制所述移动机构；
12、控制模块，分别与所述躯干结构、所述腿部结构、所述足部结构、所述头部结构、所述尾部结构、所述负压吸附模块、所述传感模块、所述通信模块电性连接；
13、供电模块，用于为所述装置供电。
14、根据本发明的一些实施例，所述躯干结构包括：
15、腰部结构，设置于所述机械本体上，用于实现重力势能与动能之间交替转换，有效降低驱动力和能耗；
16、上下底壳，设置于所述机械本体上，用于放置真空发生器、电源及控制板。
17、根据本发明的一些实施例，所述腿部结构包括：
18、两个舵机、大腿、连杆、小腿、气弹簧；
19、舵机，设置于所述机械本体上，用于控制大腿结构的前后摆动以及小腿结构的抬起放下；
20、气弹簧，设置于所述机械本体上，用于连接大腿和小腿结构同时起限位及减震作用。
21、根据本发明的一些实施例，所述足部结构包括：
22、塑料气管、爪部、橡胶吸盘。
23、根据本发明的一些实施例，所述头部结构包括：
24、颈部、外壳及超声波模块；
25、超声波模块，设置于所述机械本体上，用于对机器人前方的障碍进行检测，从而实现机器人的避障功能。
26、根据本发明的一些实施例，所述尾部结构包括：
27、多节状尾部设计，设置于所述机械本体上，用于仿壁虎机器人在运动的过程中保持平衡。
28、根据本发明的一些实施例，所述负压吸附模块包括：
29、真空发生器、两个电磁阀、塑料气管、橡胶吸盘；
30、气动回路通过一个真空发生器产生负压，由两个电磁阀控制气动回路中气流的通断，每个电磁阀控制两个橡胶真空吸盘，整个气动回路通过塑料气管进行连接。
31、根据本发明的一些实施例，所述控制模块包括：
32、arduino开发板，设置于所述机械本体上，用于控制机器人气动回路中真空发生器的启动与停止及电磁阀的闭合与断开；
33、舵机控制板，设置于所述机械本体上，用于控制机器人腿部舵机的旋转与复位。
34、本发明的有益效果主要表现在：
35、(1)分析多吸附原理及运动方式优劣，确定仿壁虎机器人最终吸附方式以及运动方式，针对仿壁虎机器人的多个组件进行结构设计以及性能校核。采用模块化设计的方法设计了躯干结构、腿部结构、足部结构、头部及尾部结构四大模块，完成仿壁虎机器人模型的建立。综合了材料力学和有限元仿真的方法对设计进行校核，包括仿壁虎机器人在垂直墙面上吸附的受力分析，以及关键零件的强度校核等，从而选取合适材料满足工作要求。
36、(2)利用动力学软件对模型进行仿真，将模型导入adams进行动力学仿真，得到腿部结构的运动仿真，仿壁虎机器人的运动仿真，从而进一步得到零件质心偏移的变化规律，机器人与地面接触力与摩擦力变化规律等，将仿真结果与实际设计内容进行对比，进一步优化模型结构，增强其行动时的稳定性。
37、(3)利用arduino开发板设计仿壁虎机器人的控制系统，包括对机器人足部舵机、超声波模块、真空发生器、电磁阀等元件的控制，从而实现仿壁虎机器人的两种运动模式，即直线行走模式和避障模式，完成仿壁虎机器人在垂直墙面行走攀爬的功能。
1.一种具有自主超声探测能力的仿壁虎机器人设计，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的仿壁虎机器人，其特征在于，所述躯干结构包括：
3.根据权利要求1所述的仿壁虎机器人，其特征在于，所述腿部结构包括：
4.根据权利要求1所述的仿壁虎机器人，其特征在于，所述足部结构包括：
5.根据权利要求1所述的仿壁虎机器人，其特征在于，所述头部结构包括：
6.根据权利要求1所述的仿壁虎机器人，其特征在于，所述尾部结构包括：
7.根据权利要求1所述的仿壁虎机器人，其特征在于，所述负压吸附模块包括：
8.根据权利要求1所述的仿壁虎机器人，其特征在于，所述控制模块包括：
