CN107584482A - 一种蛇形机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蛇形机器人，包括蛇体、舵机控制板和电源锂电池，蛇体包括若干组依次串接的蛇体关节，每个蛇体关节的前后连接板设计了防滑齿，蛇形机器人的CPU通过无线接收模块接收来自计算机端的控制指令，CPU将控制指令处理后通过I/O口驱动多路舵机，为蛇形机器人运动提供驱动动力。本发明所提供的蛇形机器人模仿蛇的行波运动，进行仿生设计，采用模块化设计，机构更加简单，安装更加简单，通过在蛇体关节上增加防滑齿机构，增加了与地面的摩擦力，提高了运动效率。

Description

一种蛇形机器人

技术领域

本发明属于机器人领域，具体涉及一种蛇形机器人。

背景技术

在两栖作战中使用机动性优良的机器人，执行人类不便执行的高危作战任务是各国军事专家研究的重点，比如像侦察机器人，利用机器人技术替代人类进入危险地震废墟快速开展灾情信息获取和幸存者搜索定位，成为提高地震救援能力和救援效率的关键因素。

蛇形机器人是一种模仿自然界蛇的运动机理和其行为方式研制出来的仿生机器人。蛇的多种运动形式及其生理特点，使得它能够适应广泛的地理和自然环境。蛇形机器人具有良好的地形适应能力，各个关节都是独立驱动，可以获得很强的负载能力，并且可靠性比较高，维修也比较方便。近年来，蛇形机器人得到了国内外的广泛关注和研究。

中国专利201410217019.1中公开了《一种蛇形机器人》，其实现了仿蛇形机器人设计，整体设计可以实现蛇形运动，但是整个结构较为复杂，安装复杂。

中国专利201611244637.0中公开了《一种蛇形救援机器人》，其实现了蛇型仿生机器人设计，但未考虑下端摩擦力机构设计，与地面的摩擦力相对较小，往往产生打滑现象，前行效果不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蛇形机器人，解决了现有蛇形机器人结构复杂、易打滑、前行效果不好等问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种蛇形机器人，包括蛇体、舵机控制板和电源锂电池，舵机控制板固定在蛇体的一端，电源锂电池固定在蛇体的另一端，所述蛇体包括若干组依次串接的蛇体关节。所述蛇体关节包括前连接板、横向舵机、舵机固定架、纵向舵机、后连接板、两个横向舵盘和两个纵向舵盘，所述舵机固定架为方形框架，横向舵机和纵向舵机均固定在舵机固定架内，实现正交连接两个舵机，横向舵机的输出轴和纵向舵机的输出轴分别自舵机固定架两端伸出，横向舵机的输出轴两端通过横向舵盘与前连接板连接，纵向舵机的输出轴两端通过纵向舵盘与后连接板连接，相邻的两个蛇体关节中，前一个的后连接板与后一个的前连接板固连。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：（1）所述蛇形机器人结构构造更加简单，整体基本通过螺钉连接，解决了蛇形机器人结构复杂，安装复杂，与地面的摩擦力相对较小从而产生打滑现象的问题。

（2）通过设计简单的、模块化的蛇形机器人关节，设计斜向防滑刺的结构，这样的结构省略了使用被动轮等复杂机构，同时保证了在路面进行行波运动时可以增大蛇形机器人与地面摩擦力的功效，能更好的符合仿生学的要求，实现蛇形机器人行波步态。

附图说明

图1为本发明的蛇形机器人的结构示意图。

图2为本发明的蛇形机器人的蛇体关节的结构示意图。

图3为本发明的蛇形机器人的控制系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1，一种蛇形机器人，包括蛇体3、舵机控制板2和电源锂电池4，舵机控制板2固定在蛇体3的一端，电源锂电池4固定在蛇体3的另一端，所述蛇体3包括若干组依次串接的蛇体关节1。蛇体3是蛇形机器人机构的主要组成部分，舵机控制板2是蛇形机器人运动的控制部分，电源锂电池4是蛇形机器人的动力源，其为舵机控制板和多路舵机提供动力。

结合图2，所述蛇体关节1包括前连接板5、横向舵机7、舵机固定架8、纵向舵机9、后连接板11、两个横向舵盘6和两个纵向舵盘10，所述舵机固定架8为方形框架，横向舵机7和纵向舵机9均通过螺钉固定在舵机固定架8内，实现正交连接两个舵机。横向舵机7的输出轴和纵向舵机9的输出轴分别自舵机固定架8的两端伸出，横向舵机7的输出轴两端通过横向舵盘6与前连接板5连接，纵向舵机9的输出轴两端通过纵向舵盘10与后连接板11连接，相邻的两个蛇体关节1中，前一个的后连接板11与后一个的前连接板5通过螺钉固连。前连接板5和后连接板11主要用于连接相邻的蛇形关节1，是与地面产生摩擦的主要零件。舵机属于外购件，为配合舵机的外形，舵机固定架8设计成方形框架，在舵机固定架8内将舵机采用横向和纵向摆放，一方面是可以节约空间，另一方面是可以实现舵机正交相连。舵机的输出轴较细，为了方便与前连接板5、后连接板11连接，在舵机的输出轴上安装舵盘，通过舵盘，实现舵机到前连接板5和后连接板11的动力传输。

所述前连接板5包括一体制造的前板和两块侧板，两块侧板位于前板的两侧，两块侧板分别通过螺钉与横向舵盘6固连。前连接板5制作时可采用3D打印机一体打印而成，两侧板在端部设计了与舵盘固连的安装孔，便于螺钉安装。

所述前连接板5的前板顶面和底面分别分布若干个防滑齿，方向与垂直方向有一定倾角，利于增加与地面的摩擦力。

所述后连接板11包括一体制造的后板、顶板和底板，顶板和底板平行设置，后板位于顶板和底板的一端，顶板和底板的另一端分别通过螺钉与纵向舵盘10固连，后连接板11和前连接板5在结构上相同，在方向上是对称安装。

所述后连接板11的后板两侧分别分布若干个防滑齿，其防滑齿与前连接上的无差别，方向相对。

所述前板和后板中心分别设有穿线孔，用于走线。

结合图3，所述舵机控制板2包括无线通信模块、CPU和电源转换模块，电源转换模块与电源锂电池4、无线通信模块和CPU连接，CPU通过I/O口分别连接若干个横向舵机7和若干个纵向舵机9，电源锂电池4经电源转换模块转换电压后向无线通信模块、CPU、若干个横向舵机7和若干个纵向舵机9供电，无线通信模块和CPU连接，无线通信模块采用WIFI模块，用于接收远程控制终端或上位机发送来的相关控制指令，并传输给CPU，实现蛇形机器人上位机的通信，CPU控制若干个横向舵机7和若干个纵向舵机9，从而控制蛇形机器人的行为。电源锂电池4为整个蛇形机器人提供电源，电源转换模块将电压转成各模块合适的电压。

Claims (6)

1.一种蛇形机器人，其特征在于：包括蛇体（3）、舵机控制板（2）和电源锂电池（4），舵机控制板（2）固定在蛇体（3）的一端，电源锂电池（4）固定在蛇体（3）的另一端，所述蛇体（3）包括若干组依次串接的蛇体关节（1）；

所述蛇体关节（1）包括前连接板（5）、横向舵机（7）、舵机固定架（8）、纵向舵机（9）、后连接板（11）、两个横向舵盘（6）和两个纵向舵盘（10），所述舵机固定架（8）为方形框架，横向舵机（7）和纵向舵机（9）均固定在舵机固定架（8）内，实现正交连接两个舵机，横向舵机（7）的输出轴和纵向舵机（9）的输出轴分别自舵机固定架（8）两端伸出，横向舵机（7）的输出轴两端通过横向舵盘（6）与前连接板（5）连接，纵向舵机（9）的输出轴两端通过纵向舵盘（10）与后连接板（11）连接，相邻的两个蛇体关节（1）中，前一个的后连接板（11）与后一个的前连接板（5）固连。

2.根据权利要求1所述的蛇形机器人，其特征在于：所述前连接板（5）包括前板和两块侧板，两块侧板固定在前板的两侧，且分别与横向舵盘（6）固连。

3.根据权利要求2所述的蛇形机器人，其特征在于：所述前连接板（5）的前板顶面和底面分别分布若干个防滑齿。

4.根据权利要求1所述的蛇形机器人，其特征在于：所述后连接板（11）包括后板、顶板和底板，顶板和底板平行设置，一端通过后板相连，另一端分别与纵向舵盘（10）固连。

5.根据权利要求4所述的蛇形机器人，其特征在于：所述后连接板（11）的后板两侧分别分布若干个防滑齿。

6.根据权利要求1所述的蛇形机器人，其特征在于：所述舵机控制板（2）包括无线通信模块、CPU和电源转换模块，电源转换模块与电源锂电池（4）、无线通信模块和CPU连接，CPU通过I/O口分别连接若干个横向舵机（7）和若干个纵向舵机（9），电源锂电池（4）向无线通信模块、CPU、若干个横向舵机（7）和若干个纵向舵机（9）供电，无线通信模块和CPU连接，无线通信模块采用WIFI模块，用于接收远程控制终端或上位机发送来的相关控制指令，并传输给CPU，实现蛇形机器人上位机的通信，CPU控制若干个横向舵机（7）和若干个纵向舵机（9），从而控制蛇形机器人的行为。