CN104669255B - 螺旋推进蛇形机器人 - Google Patents
螺旋推进蛇形机器人 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104669255B CN104669255B CN201510003688.3A CN201510003688A CN104669255B CN 104669255 B CN104669255 B CN 104669255B CN 201510003688 A CN201510003688 A CN 201510003688A CN 104669255 B CN104669255 B CN 104669255B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steering wheel
- shaped spiral
- rotation
- spiral housing
- shaped
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Abstract
本发明涉及一种螺旋推进蛇形机器人，包括4个一组的螺旋壳体(1)，在每个螺旋壳体(1)上设置有螺旋齿，位于中间的两个螺旋壳体(1)上的螺旋齿旋转方向相同，位于两侧的螺旋壳体(1)上的螺旋齿旋转方向与位于中间的两个螺旋壳体(1)上的螺旋齿旋转方向相反；相邻的两个螺旋壳体(1)之间设置有全向关节；每个螺旋壳体(1)内部设置有中空轴(9)，中空轴(9)的端部通过中空连接轴(10)与舵机支架(11)相连；在中空轴(9)上固定有减速电机(7)，由减速电机(7)驱动的外齿轮(6)与固定在螺旋壳体(1)内壁上的内齿轮(8)相啮合。本发明的机器人可以在不同环境中高效的运动，有极强的通过性，且消耗更少的能量。
Description
技术领域
本发明属于特种机器人领域，具体涉及一种蛇形机器人。
背景技术
当前已有的蛇形机器人基本上都是由相互垂直的舵机组合，而形成一种正交万向结构的蛇形机器人，其运动基本上限于横摆、纵摆、组合摆动等形式，如专利CN201320573824.9即提供了此种类型的蛇形机器人。对一些复杂地形的适应有一定的局限性，效率低，且消耗功率较大。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种能够在各种复杂环境里灵活、高效行进的蛇形机器人。相比之前的蛇形机器人，本发明提供的机器人可以降低功耗，适应了孔洞、平整地面的高效率的行进。本发明的技术方案如下：
一种螺旋推进蛇形机器人，包括4个一组的螺旋壳体1，在每个螺旋壳体1上设置有螺旋齿，其特征在于，位于中间的两个螺旋壳体1上的螺旋齿旋转方向相同，位于两侧的螺旋壳体1上的螺旋齿旋转方向与位于中间的两个螺旋壳体1上的螺旋齿旋转方向相反；
相邻的两个螺旋壳体1之间设置有全向关节，每个全向关节包括两个U型连杆12，两个舵机4，两个舵机支架11，两个舵机盘2。两个U型连杆12以相互垂直的方式通过配合孔固定连接；舵机4固定安装在舵机支架11上，舵机盘2固定安装在舵机的旋转轴上；U型连杆12的一端固定有舵机盘2，另一端设有一个轴孔，固定在舵机支架11底部的轴配合在所述轴孔中，舵机支架11能够绕U型连杆旋转，舵机4旋转轴旋转，使U型连杆12与舵机支架11产生相对旋转的运动，以上结构组成一个全向关节；
每个螺旋壳体1内部设置有中空轴9，中空轴9的端部通过中空连接轴10与舵机支架11相连；在中空轴9上固定有减速电机7，由减速电机7驱动的外齿轮6与固定在螺旋壳体1内壁上的内齿轮8相啮合。
本发明的技术特点在于：利用螺旋壳体和全向关节的融合，使旋转壳体与全向结构交互连接，实现在狭窄、不平整环境中蛇形前进；平坦路面车形高速前进；泥泞环境车形螺旋前进；树木、柱体缠绕攀行；变化外形以攀爬楼梯、翻越障碍等功能。与普通横摆、纵摆、组合摆动蛇形机器人相比，螺旋推进可以在更小的孔洞中前进，平坦路面更高效快速前进，且有高效缠绕攀爬的功能，适应环境范围更广。在刚性螺旋壳体上设置螺旋齿，类似于螺钉，或者利用软体弹簧的结构，依靠螺旋转动时，螺旋齿与地面凸起作用的向前分力产生前进力，同时每一节的螺旋齿的旋向并不相同，且按一定的规律布置，这样可以避免蛇体原地打转。
总之，本发明将螺旋推进原理用到蛇形机器人上，改进后，使能够穿过狭窄空间；其次通过控制关节和螺旋壳体的运动，使蛇形机器人变化成不同的运动形态，从而使一种机器人，可以在不同环境中高效的运动，有极强的通过性，且消耗更少的能量，延长工作时间。
附图说明
附图1是蛇形机器人可以实现的功能框图。
附图2是蛇形机器人整体结构图。
附图3是壳体内外结构图。
附图4是全向关节方案图。
附图5是本发明的蛇形机器人的平坦路面行进姿态示意图。
附图中：1-螺旋壳体 2-舵机盘 3-螺旋齿(左旋) 4-舵机 5-螺旋齿(右旋) 6-外齿轮7-减速电机 8-内齿轮 9-中空轴(走线、支撑) 10-中空连接轴 11-舵机支架 12-U型连杆
具体实施方式
控制器发出控制信号，控制关节和螺旋壳体进入不同的姿态和运动状态，使整条蛇形机器人实现多种形态和运动模式，从而在不同环境中高效率地运动。
整条蛇形机器人的关键部件是：舵机支架11上固定安装有舵机4，U型连杆12的一端固定有舵机盘2，舵机盘2固定在舵机4的旋转轴上，U型连杆12的另一端有一个轴孔，固定在舵机支架11底部的轴配合在所述轴孔中，舵机支架11可以绕U型连杆旋转，舵机4旋转轴旋转，使U型连杆12与舵机支架11产生相对旋转的运动，两个U型连杆12以相互垂直的方式通过配合孔固定连接，即正交方式固定连接，以上结构组成一个全向关节；减速电机7固定安装在中空轴9上，安装在减速电机7上的外齿轮6与螺旋壳体1上的内齿轮8啮合；中空轴9固定安装在中空连接轴10上，中空连接轴10与舵机支架固定连接；螺旋壳体1架在中空轴9上，螺旋壳体1可以绕中空轴9旋转，螺旋齿(左旋)3与螺旋齿(右旋)5附着在螺旋壳体1表面上；螺旋壳体为4的倍数，并且螺旋壳体至少为4个。
第一种姿态，在孔洞中，全向关节在舵机4的控制下保持直线形态，安装在中空轴9的减速电机7上的外齿轮6与螺旋壳体1上的内齿轮8啮合，带动螺旋壳体1单独旋转，使3-螺旋齿(左旋)逆时针旋转，5-螺旋齿(右旋)顺时针旋转，通过螺旋齿与接触面的摩擦力，3-螺旋齿(左旋)逆时针旋转与5-螺旋齿(右旋)顺时针旋转产生的左右的力抵消，最终两个螺旋齿只有一个向前的合力，这就是驱动力，使其向前行进。
第二种姿态，在不平整路面上，全向关节在舵机4的控制下保持折线形态，折线的角度视地面的不平整而定，角度范围为90度到180度，由于全向关节是由两个舵机4控制的，因此这个角度是空间三维形态的，存在水平面的角度与竖直平面的角度，这样，使螺旋壳体1上的3-螺旋齿(左旋)或者5-螺旋齿(右旋)与地面接触，安装在中空轴9的减速电机7上的外齿轮6与螺旋壳体1上的内齿轮8啮合，带动螺旋壳体1旋转，通过螺旋壳体1的旋转产生向前的合力，向前行进。
第三种姿态：在平坦的路面上，本发明的蛇形机器人的姿态如图5所示，全向关节在两个舵机4的控制下使每对位于全向关节两侧的相邻的螺旋壳体1位于不同的水平面上并相互垂直，平行着地的两个螺旋壳体1上的螺旋齿的旋转方向相同，其他结构架在这两个螺旋壳体上面。固定在中空轴9的减速电机7上的外齿轮6与螺旋壳体1上的内齿轮8啮合，带动平行着地的两个螺旋壳体1旋转，最终使其向前行进，这样就跟小车一样在平坦的路面上行进了。
第四种姿态，在树木等柱体上，通过全向关节在舵机4的控制下使螺旋壳体1呈一定角度，使整条蛇形机器人缠绕在柱体上，安装在中空轴9的减速电机7上的外齿轮6与内齿轮8啮合，带动螺旋壳体1旋转，通过螺旋壳体1的旋转与柱体表面产生的摩擦力产生驱动力，在柱体上行进。
Claims (1)
1.一种螺旋推进蛇形机器人，包括4个一组的螺旋壳体(1)，在每个螺旋壳体(1)上设置有螺旋齿，其特征在于，位于中间的两个螺旋壳体(1)上的螺旋齿旋转方向相同，位于两侧的螺旋壳体(1)上的螺旋齿旋转方向与位于中间的两个螺旋壳体(1)上的螺旋齿旋转方向相反；
相邻的两个螺旋壳体(1)之间设置有全向关节，每个全向关节包括两个U型连杆(12)，两个舵机(4)，两个舵机支架(11)，两个舵机盘(2)；两个U型连杆(12)以相互垂直的方式通过配合孔固定连接；舵机(4)固定安装在舵机支架(11)上，舵机盘(2)固定安装在舵机的旋转轴上；U型连杆(12)的一端固定有舵机盘(2)，另一端设有一个轴孔，固定在舵机支架(11)底部的轴配合在所述轴孔中，舵机支架(11)能够绕U型连杆旋转，舵机(4)旋转轴旋转，使U型连杆(12)与舵机支架(11)产生相对旋转的运动，以上结构组成一个全向关节；
每个螺旋壳体(1)内部设置有中空轴(9)，中空轴(9)的端部通过中空连接轴(10)与舵机支架(11)相连；在中空轴(9)上固定有减速电机(7)，由减速电机(7)驱动的外齿轮(6)与固定在螺旋壳体(1)内壁上的内齿轮(8)相啮合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510003688.3A CN104669255B (zh) | 2015-01-06 | 2015-01-06 | 螺旋推进蛇形机器人 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510003688.3A CN104669255B (zh) | 2015-01-06 | 2015-01-06 | 螺旋推进蛇形机器人 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104669255A CN104669255A (zh) | 2015-06-03 |
| CN104669255B true CN104669255B (zh) | 2017-04-19 |
Family
ID=53305100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510003688.3A Active CN104669255B (zh) | 2015-01-06 | 2015-01-06 | 螺旋推进蛇形机器人 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104669255B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106272542B (zh) * | 2016-09-22 | 2019-01-29 | 北京化工大学 | 仿蛇搜救机器人关节机构 |
| CN111687823A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-09-22 | 天津大学 | 一种带有螺旋驱动的水陆三栖蛇形机器人 |
| CN112276920B (zh) * | 2020-10-15 | 2021-10-12 | 北京邮电大学 | 一种连续体蛇形机器人 |
| CN112550505B (zh) * | 2020-12-18 | 2022-04-22 | 航天恒星科技有限公司 | 一种适用于狭小空间操作的模块化机器人 |
| CN113602047B (zh) * | 2021-08-04 | 2022-04-15 | 哈尔滨工程大学 | 用于地底洞穴探测的地洞两栖探测机器人及作业流程 |
| CN113819339A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-12-21 | 深圳供电局有限公司 | 管道检测装置 |
| CN115367085A (zh) * | 2022-10-10 | 2022-11-22 | 三亚哈尔滨工程大学南海创新发展基地 | 一种多模块水下斡旋龙型机器人 |
| CN116572227B (zh) * | 2023-06-27 | 2024-02-23 | 中国矿业大学 | 一种面向受限空间下微小型搜救装备高柔性蛇形模块 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2482484Y (zh) * | 2001-07-04 | 2002-03-20 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 蛇形机器人单自由度关节模块 |
| KR100893004B1 (ko) * | 2007-10-31 | 2009-04-10 | 충남대학교산학협력단 | 뱀형 탐사로봇 |
| KR101014346B1 (ko) * | 2010-08-11 | 2011-02-15 | (주)엔티렉스 | 뱀형 로봇 |
| KR101280892B1 (ko) * | 2012-02-21 | 2013-07-02 | 한국기술교육대학교 산학협력단 | 종동기어 어셈블리 및 이를 포함하는 뱀형로봇 |
| CN103056876B (zh) * | 2013-01-16 | 2015-03-04 | 北京化工大学 | 变刚度并联关节蛇形机器人机构 |
| CN103273979B (zh) * | 2013-06-20 | 2014-04-30 | 北京信息科技大学 | 一种多运动模式可分体蛇形机器人 |
| CN203726486U (zh) * | 2014-03-13 | 2014-07-23 | 哈尔滨石油学院 | 蛇形侦查机器人 |
| CN204844167U (zh) * | 2015-01-06 | 2015-12-09 | 泰华宏业（天津）机器人技术研究院有限责任公司 | 螺旋推进蛇形机器人 |
-
2015
- 2015-01-06 CN CN201510003688.3A patent/CN104669255B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104669255A (zh) | 2015-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104669255B (zh) | 螺旋推进蛇形机器人 | |
| CN204844167U (zh) | 螺旋推进蛇形机器人 | |
| JP6279102B2 (ja) | 自動車用統合操舵駆動軸及び電気自動車 | |
| CN104690725A (zh) | 蛇形机器人的姿态控制方法 | |
| CN106697097A (zh) | 一种欠驱动变形轮式越障机器人 | |
| CN204553754U (zh) | 带有双排行星齿轮转矩定向分配机构的电动差速器 | |
| CN104691649A (zh) | 蛇形机器人的不平整路面姿态控制方法 | |
| CN103192899A (zh) | 一种可重构的轮螺行驶系统 | |
| CN108556616A (zh) | 一种四轮机器人及四轮机器人的移动转向方法 | |
| CN203727466U (zh) | 一种基于轴关节转向的全地形轮式机器人 | |
| CN104670010A (zh) | 一种具备转矩定向分配功能的电动主动正齿轮差速器 | |
| CN110654448B (zh) | 轮毂电机分布式电驱动汽车多功能转向机构及其方法 | |
| CN205112897U (zh) | 一种改进型越障车 | |
| CN206475746U (zh) | 一种用于工业行走车辆的差速驱动装置 | |
| CN207141172U (zh) | 拖拉机盘式转向装置 | |
| CN102152808A (zh) | 数控机械传输的前后桥转向系统 | |
| JP2017121822A (ja) | 走行機構 | |
| CN202337181U (zh) | 轮毂电机驱动车差速器 | |
| CN203641433U (zh) | 直齿万向节式差速器 | |
| CN105480014A (zh) | 减振且可越障全向移动轮系装置及工作方法、移动平台 | |
| CN104691648A (zh) | 蛇形机器人的孔洞行进姿态控制方法 | |
| JPS6361231B2 (zh) | ||
| CN107654607A (zh) | 二齿差平面钢球传动保持架式汽车差速器 | |
| CN104669256B (zh) | 蛇形机器人的平坦路面行进姿态控制方法 | |
| CN201745693U (zh) | 儿童电动车 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 300457 no.4060, floor 4, No.10, Dongting Road, economic and Technological Development Zone, Binhai New Area, Tianjin Patentee after: Taihua Hongye (Tianjin) Intelligent Technology Co., Ltd Address before: 606-611 room 1, building 300457, science and technology development center, Dongting four street, economic and Technological Development Zone, Tianjin Binhai New Area Patentee before: Taihua Hongye (Tianjin) Robot Technology Research Institute Co., Ltd. |