CN108780986B - 蛇形机器人 - Google Patents

Abstract

一种蛇形机器人包括第一连杆，该第一连杆具有第一远侧端、第一近侧端以及在第一远侧端和第一近侧端之间延伸的第一纵向轴线。第二连杆具有第二近侧端、可操作地联接到第一近侧端的第二远侧端以及在第二近侧端和第二远侧端之间延伸的第二纵向轴线。第一连杆相对于第二连杆的旋转交替地执行以下效果：机器人的伸长；第一纵向轴线相对于第二纵向轴线的枢转；以及第一纵向轴线相对于第二纵向轴线的旋转。

Description

蛇形机器人

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年10月6日提交的美国临时专利申请62/237,987以及于2016年1月14日提交的美国临时专利申请序列号62/278,487的优先权，其均通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及一种蛇形机器人。

背景技术

当建造新房屋时，所有必要的电气、管道系统等在封闭墙壁之前运行。这适合被称为新式工作电气。不受约束地进入墙壁使得这些系统的安装对于经验丰富的职业工人而言是项琐碎的工作。同样，一旦干彻墙或石膏被挂起，墙壁内的改变就变得指数级地更加困难。必须规划路线，以尽量减少在墙面上切入的进入孔的数目。如何将房间放在一起的感觉成为以微创方式巧妙完成项目的先决条件。这种技术被称为老式工作电气。

开发一种钻孔设备可能是有益的，该钻孔设备能够通过结构构件镗孔并且使柔性导管穿过结构构件，而不必在墙壁上切孔来这样做。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也并非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

简而言之，本发明提供了一种蛇形机器人，该蛇形机器人包括第一连杆，该第一连杆具有第一远侧端、第一近侧端以及在第一远侧端和第一近侧端之间延伸的第一纵向轴线。第二连杆具有第二近侧端、可操作地联接到第一近侧端的第二远侧端以及在第二近侧端和第二远侧端之间延伸的第二纵向轴线。第一连杆相对于第二连杆的旋转交替地执行以下效果：机器人的伸长；第一纵向轴线相对于第二纵向轴线的枢转；以及第一纵向轴线相对于第二纵向轴线的旋转。

附图说明

根据以下具体实施方式、所附权利要求以及附图，本发明的其他方面、特征和优点将变得更加完全显而易见，在附图中相同的附图标记标识相似或相同的元件。

图1示出了根据本发明示例性实施例的蛇形机器人；

图1A示出了图1中的机器人，其中构成机器人100的几个连杆相对于相邻连杆以一定角度转动；

图2示出了图1所示的机器人中的连杆的横截面视图；

图2A示出了图2所示的连杆的近侧端的放大图；

图2B示出了图2所示的连杆的中间端的放大图；

图2C示出了图2所示的连杆的远侧端的放大图；

图3示出了与图2所示的连杆一起使用的外壳体的截面的立体图；

图3A示出了与图2中所示的连杆一起使用的凸形弯曲连接器的立体图；

图3B示出了图2中所示的连杆的近侧端的截面的立体图；

图3C示出了相邻连杆之间的连接的放大截面图；

图4示出了与图2所示的连杆一起使用的螺旋球调整器的侧视图；

图5示出了与图2中所示的连杆一起使用的螺母布局轴承支撑柱的立体图；

图6示出了图5所示的螺母布局轴承支撑柱的远侧端的立体图；

图6A示出了图5所示的螺母布局轴承支撑柱和与图2所示的连杆一起使用的间隔件的截面的立体图；

图7A是与图2所示的连杆一起使用的间隔件的近侧端立体图；

图7B是图7A所示的间隔件的远侧端立体图；

图7C是在图2所示的连杆中组装在一起的螺母布局轴承支撑柱和间隔件的侧视图；

图7D是与图2所示的连杆的内壳体对准的图7A所示的间隔件的侧视图；

图8是与图2所示的连杆一起使用的输出盘的立体图；

图9是与图2所示的连杆一起使用的摆线转子的立体图；

图10是与图2所示的连杆一起使用的摆线壳体的立体图；

图11是与图2所示的连杆一起使用的输出盘的立体图；

图11A是与图2所示的连杆一起使用的凸轮的立体图；

图11B是与图2所示的连杆一起使用的摆线组件的分解立体图；

图12是与图2所示的连杆一起使用的转子支撑件的立体图；

图13是与图2所示的连杆一起使用的定子支撑件的立体图；

图14是与图2所示的连杆一起使用的凹形弯曲销的立体图；

图14A是图2所示的连杆与相邻连杆之间的连接的截面的立体图；

图14B是图14A所示的连接的顶部平面图，其中第一连杆与第二连杆相互连接；

图14C是图14B所示的连接的顶部平面图，其中第一连杆移出与第二连杆的连接；

图14D是图14C所示的连接的顶部平面图，其中第一连杆移回至与第二连杆的连接中；

图14E是图14D所示的连接的顶部平面图，其中第一连杆移回至与第二连杆的连接中；

图14F是与图2所示的连杆一起使用的线芯的立体图；

图14G示出了这样的连杆的横截面视图，该连杆使用具有齿轮和旋转系统的各个部件的细节的机械驱动器的备选实施例；

图14I是偏心输入机构的立体图；

图14J示出了图14I所示的偏心输入机构的仰视图；

图14K示出了具有升降器的摆线转子的横截面视图；

图14L是图14K所示的摆线转子的底视图；

图14M示出了具有弯曲齿和摆线齿的近侧底板的顶视图；

图14N示出了图14M中的底板的立体图；

图14O是具有包含弯曲齿的销的远侧顶板的立体图；

图14P是用于提升机构的具有两个弯曲齿组和销的输出盘的底部立体图；

图14Q是图14P中的输出盘的顶部立体图；以及

图14R是连接至图14I中的摆线转子的旋转锁定键的立体图。

图15是与图1所示的机器人一起使用的钻头的侧视图；

图16是图15所示的钻头的剖视图；

图16A是图16所示的钻头的内部部件的放大图；

图17是图16所示的钻头中使用的钻机的放大立体图；

图18是图16所示的钻头的外壳体的立体图；

图19是图16所示的钻头的内套筒的立体图；

图19A是图19所示的内圆筒的近侧端的内部的立体图；

图20是到图16所示的钻头的输出驱动器的立体图；

图21是用于图16所示的钻头的螺母的近侧立体图；

图21A是图21所示的螺母的远侧立体图；

图22是图16所示的钻头中使用的摆线转子的立体图；

图23是图16所示的钻头中使用的摆线壳体的立体图；

图24是钻头中使用的输出盘钻头毂的立体图；

图25是图16所示的钻头中使用的输出盘；以及

图26是图1所示的机器人从卷轴上退绕用于钻孔的立体图。

具体实施方式

在附图中，相同的标号始终表示相同的元件。某些术语在本文中仅用于方便而不被认为是对本发明的限制。术语包括特别提及的单词、其衍生词和类似重要单词。如本文中所使用的，术语“远侧”是指本发明设备距用户较远的一端，并且术语“近侧”意指本发明设备距用户较近的一端。

下文所图示的实施例并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式。选择和描述这些实施例是为了最好地解释本发明的原理及其应用和实际用途，并且使得本领域的其他技术人员能够最好地利用本发明。

本文中对“一个实施例”或“一实施例”的引用意指结合实施例所描述的特定特征、结构或特点可以被包括在本发明的至少一个实施例中。说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”不一定全部是指同一个实施例，单独的实施例或备选的实施例也不一定与其他实施例相互排斥。这同样适用于术语“实施方式”。

如在本申请中所使用的，单词“示例性”在本文中用于意指用作示例、实例或说明。本文中被描述为“示例性”的任何方面或设计不一定被解释为比其他方面或设计优选或有利。相反，单词示例性的使用旨在以具体方式呈现概念。

附加地，术语“或”旨在意指包含性的“或”而非排他性的“或”。也就是说，除非另有规定或者从上下文中清楚获知，否则“X采用A或B”旨在意指任何自然包含性排列。也就是说，如果X采用A；X采用B；或者X采用A和B两者，则在任何上述实例中满足“X采用A或B”。另外，除非另有说明或从上下文清楚地指示为单数形式，否则本申请和所附权利要求书中使用的冠词“一”和“一个”通常应当被解释为意指“一个或多个”。

除非另有明确说明，否则每个数值和范围应当被解释为近似的，这就好比该值或范围的值之前具有单词“大约”或“近似”。

在权利要求中使用图号和/或附图标记旨在标识要求保护的主题的一个或多个可能的实施例，以便解释权利要求。这样的使用不被解释为必然将那些权利要求的范围限制为对应附图中所示的实施例。

应当理解，本文中所阐述的示例性方法的步骤不一定需要以所描述的顺序执行，并且这些方法的步骤的顺序应当被理解为仅仅是示例性的。类似地，在这样的方法中可以包括附加步骤，并且在与本发明的各种实施例一致的方法中可以省略或组合一些步骤。

尽管以下方法权利要求中的元素(如果有的话)以具有对应标记的特定顺序列举，除非权利要求列举另外暗示用于实施这些元素中的一些或全部元素的特定顺序，否则那些元素不一定旨在仅限于以该特定顺序实施。

参照附图，示出了根据本发明示例性实施例的蛇形机器人100(“机器人100”)。机器人100可以用于隧穿以其他方式难以进入的位置，诸如建筑物的内部墙壁、建筑物渣土、隧道或矿井的塌陷或其他这样的难以进入的位置。进一步地，机器人100可以用于航空航天、外太空以及其中可能需要轴向延伸且轴向横穿的机器人的其他应用中。如将在本文中更详细地讨论的，机器人100可以装配有末端执行器，诸如例如钻尖、相机、传感器、诸如氧气之类的流体供应管线或其他类型的配件。机器人100由多个联接的分段构成，这些分段可以彼此独立地操作并且与相邻分段合作，以便旋转和平移机器人100。

可替代地，机器人100可以在受限空间的外部使用，并且可以用于跨过表面行进、垂直站立，或者甚至在没有重力的情况下操作，假设机器人100的至少一个点被锚定到参考点(即，航天器或空间站)。

图1和图1A示出了机器人100的示例性实施例。如图1A所示，虽然在机器人100的示例性实施例中使用了7个连接的连杆102，但是本领域技术人员将认识到机器人100可以包括多于或少于7个连杆。示例性钻头105可以附接到机器人100的近侧端，使得机器人100可以用于在固体材料中钻孔，使得机器人100可以通过这些孔自行前进。

图2和图2A至图2C示出了连杆102的横截面视图。连杆102包括纵向轴线103，纵向轴线103在远侧端104和近侧端106之间延伸。连杆100还包括外壳体108，外壳体108在图3中更详细地示出。外壳体108包括远侧端110和近侧端112，远侧端110大致垂直于连杆102的纵向轴线103延伸，近侧端112相对于纵向轴线103以倾斜角度θ延伸。在示例性实施例中，θ大约为22.5°，尽管本领域技术人员将认识到，θ也可以是其他值，只要由等式360°/n生成的θ的值的整数倍等于90°即可，其中n是整数。板113覆盖外壳体108的近侧端112。图1A示出θ的值大约为22.5°的连杆102，使得相邻连杆102可以形成大约45°的角度，从而产生能够使机器人100转动90°的多个这样的连杆102。

一系列内部螺纹114从远侧端110朝向近侧端112延伸。在示例性实施例中，内部螺纹114形成单个螺旋。多个纵向狭槽115延伸外壳体108的长度。狭槽115形成轨道，在连杆102相对于相邻连杆102的操作期间，连杆102内的非旋转元件沿着该轨道纵向平移。

参照图2，内圆筒118包括外部螺纹120，外部螺纹120提供与内部螺纹114的螺纹接合，使得外壳体108相对于内圆筒118的旋转依据旋转方向而延长或收缩连杆102，从而导致机器人100的近侧端的纵向平移。在示例性实施例中，内圆筒118由不锈钢321构成并且具有大约为0.03英寸的壁厚。参照图2C，端板111附接到内圆筒118的远侧端。参照图7D，多个突起119从内圆筒118的近侧端向近侧延伸。

现在将关于如图2所示通常从左向右延伸的机器人100的各个部件对机器人100进行描述。图3A中详细示出的凸形弯曲销122从板113向近侧延伸。凸形弯曲销122包括多个径向隔开的齿124，径向隔开的齿124与位于相邻连杆102的远侧端110处的凹形弯曲销128接合。轴向通道126延伸穿过弯曲销122的长度并且允许材料(诸如例如用于钻机504(图15中示出)的柔性驱动轴505)以及任何其他材料(诸如例如用于输送流体(例如气体、液体、粘性材料等)的管道、电缆以及其他细长材料)通过连杆102的长度。附加地，图3B中详细示出的波形弹簧130围绕凸形弯曲销122向板113的近侧延伸。波形弹簧130将连杆102偏置离开其相邻连杆102。虽然波形弹簧用于提供偏置特征，但是本领域技术人员将认识到，可以使用其他类型的偏置构件。

图3C示出了与销122集成的板113。板113包括围绕其周边延伸的多个斜齿115。保持环117将销122相对于相邻连杆102的板111固定。波形弹簧130位于保持环117和斜齿115之间。波形弹簧130将锥齿轮306偏置离开销122(参见图14A)。

图2A示出了安装在螺旋球调整器150内的第一电机140，螺旋球调整器150在图4中详细示出。第一电机140包括由转子144包围的定子142。转子144与球调整器150中的近侧通道152固定接合，使得当电机140被操作时，转子144也旋转球调整器150。球调整器150还包括中间通道154，中间通道154具有比近侧通道152更窄的外径。近侧通道152和中间通道154轴向延伸穿过其中，允许驱动轴505的通过。定子140相对于内圆筒118旋转线性地(rotolinearly)固定。

第一球轴承组件160(图2A中示出)被固定在中间通道154的外周边上。球调整器150的远侧端156包括多个坡道158，多个坡道158远离球调整器150向远侧延伸。在示例性实施例中，使用三个坡道158，尽管本领域技术人员将认识到，可以使用多于或少于三个坡道158。

图5中详细示出的螺母布局轴承支撑柱162包括近侧通道164，第一球轴承组件160的外圈插入到近侧通道164中。近侧通道164的外周边包括螺纹表面166，螺纹表面166与外壳体108的内部螺纹114螺纹接合。多个销168从近侧通道164的远侧表面延伸。柱162的远侧端169包括从其向外延伸的大致环形的盘171。柱162的远侧端169还包括多个槽道173，多个槽道173围绕纵向轴线103径向隔开。

如图6和图6A所示，一对球170设置在用于每个坡道158的槽道173中。图7A和图7B中示出了间隔件172。间隔件172是大致环形的环，其具有轴向延伸通过其中的通路174。间隔件172的近侧端176包括围绕其外周缘间隔开的多个突起178。环形板180从由突起178限定的周边内的近侧端176向外延伸。间隔件172的近侧端176装配在盘171和销168之间的柱162的远侧端169上。

再参照图6A，球170跨置在环形板180上，并且随着坡道158旋转并且纵向平移球170，柱162从间隔件172纵向移位，使得销168从突起178纵向移位。

多个突片182围绕间隔件172的外周缘延伸。突片182可滑动地接合在外壳体108中的纵向狭槽115中。多个销184从间隔件172的远侧端186向外延伸。销184与内圆筒118上的突起119接合。再参照图2A和图7C，第二波形弹簧130位于盘171与间隔件172的近侧端176之间，使得弹簧113将间隔件172从盘171向近侧偏置。第二球轴承组件190位于盘171的远侧且邻近盘171的柱162上，使得内圆筒118独立于柱162自由旋转。

波形弹簧130抵靠柱162上的突片182的压力想要使销168与凸起178接合。然而，因为坡道158正在推动球170，所以球170使销168和突起178保持分开(并且齿184在下方与内圆筒118上的销119接合)。旋转坡道158允许弹簧130推挤间隔件172，间隔件172继而沿着坡道158轴向推动槽道173中的球170。该特征允许柱162相对于间隔件172和内圆筒118旋转，同时继续约束其纵向运动。

第三球轴承组件192向第二球轴承组件190的远侧延伸，并且支撑内圆筒118轴向围绕柱162的远侧端169的旋转。图8中更详细地示出的输出盘194是具有从其向远侧延伸的多个突起196的大致环形的盘。如图9详细所示，每个突起196装配到摆线转子200中的对应开口198中。摆线转子200是大致环形的套筒，其具有从其向外延伸的远侧齿轮202。在示例性实施例中，齿轮202具有大约25个渐开线齿。附加地，开口198的直径略大于突起196的直径，使得摆线转子200可以相对于输出盘194偏心旋转。

摆线壳体204在图10中详细示出。摆线壳体204朝向内圆筒118内的齿轮202的外部周向延伸并且具有多于齿轮202上渐开线齿的数目的多个蜗壳206。在示例性实施例中，摆线壳体204包括26个蜗壳206。

第四球轴承组件210安装在远侧齿轮202的远侧的摆线转子200的内周缘208内。第五球轴承组件212位于第四球轴承组件210的远侧，并且通过环形间隔件214抵靠内圆筒118的内部。

具有套筒的输出盘220在图11中详细示出。盘220具有支撑第四球轴承组件210的远侧套筒222以及支撑该球轴承组件212的中间套筒224。盘220还包括具有向其远侧延伸的多个突起228的远侧面226。在示例性实施例中，突起228与输出盘194上的突起196在数目和尺寸上相同。

图11A中更详细地示出的凸轮221用于平衡摆线转子200的偏心旋转。凸轮221滑过远侧套筒222并且支撑第四球轴承组件210。

如图2B所示，盘220与第二组摆线转子200和摆线壳体204相互作用。第六球轴承组件230安装在第二摆线转子200的内周缘208内。在示例性实施例中，第一摆线组件和第二摆线组件的组合提供大约625:1的减速比。如上文所描述的摆线驱动器的分解图如图11B所示。

详细参照图12，第一转子支撑套筒234支撑第六球轴承组件230，并且容纳位于第六球轴承组件230的远侧的第七球轴承组件236。转子套筒支撑件234包括近侧套筒236和壳体238，第六球轴承组件230支撑在近侧套筒236上，壳体238向套筒236的远侧延伸。

详细参照图13，定子支撑件240包括远侧唇部242和套筒244，远侧唇部242支撑第七球轴承组件236，套筒244支撑第二电机250。第二电机250包括定子252和转子256，定子252由套筒254支撑，转子256与在转子套筒支撑件234上的近侧套筒236接合，使得当第二电机250旋转时，转子套筒支撑件234也旋转。

定子支撑件240包括中间部分260，中间部分260包括卷轴262，卷轴262由近侧唇部264和远侧唇部266限定。近侧唇部264和远侧唇部266固定到内圆筒118。尽管图2B中未示出，但是电子驱动器可以位于中间部分260内，用于控制位于连杆102中的电机和任何其他电气/电子元件。定子支撑件240还包括近侧唇部268，近侧唇部268和套筒270支撑第八球轴承组件271，套筒270支撑第三电机272(图2B和2C中示出)。提供第二转子支撑套筒234，使得壳体238接合第三电机272的转子273以及第八球轴承组件271，第二转子支撑套筒234与第一转子支撑套筒234相同但是旋转180°，使得套筒236向壳体238的远侧延伸。附加地，第九球轴承组件280位于套筒236的外部。第三摆线转子200附接到第九球轴承组件280。转子200对准，使得齿轮202向内周缘208的远侧延伸，其中第九球轴承组件280插入内周缘208内并且第三摆线220向转子200的远侧延伸。

第十球轴承组件284和第十一球轴承组件286分别安装在第三摆线220的套筒224、222上，其中分隔件214支撑第十球轴承组件284抵靠内圆筒118的内部。第十一球轴承组件286固定到第四摆线转子200，第四摆线转子200反过来与第四摆线220接合，使得在示例性实施例中，第三摆线组件和第四摆线组件的组合提供大约625:1的减速比。

第十二球轴承组件290向第四摆线组件的远侧延伸，并且与机械驱动器300接合，机械驱动器300用于在连杆102的远侧端111处沿着纵向轴线103纵向平移锥齿轮302。示例性机械驱动器300在图14A至图14F中示出。

中空轴310通过轴承290固定地连接到输出盘220。如图14B至图14E所示，轴310包括大致T形的狭槽312。盘314位于轴310的远侧端处。波形弹簧130位于盘314的远侧。输出轴320设置在轴310内。输出轴320包括突起322，突起322延伸到狭槽312中。突起322的尺寸被设计，以允许突起322在狭槽312内四处移动。虽然示出了狭槽312和突起322的单个组合，但是本领域技术人员将认识到，可以围绕轴310提供附加的组合。

轴320的远侧端还包括盘324，使得弹簧130楔入盘314和盘324之间，使盘324偏置离开盘314。盘324连接到锥齿轮302。锥齿轮302与内部锥齿轮304可操作地接合。内部锥齿轮304包括位于外壳体306内的多个远侧齿30。附加地，远侧外壳体306包括其他多个齿316。齿308比齿316长，使得齿308始终与销122上的齿124接合，销122相对于先前连杆102的角度面115固定。

如图14中所详细示出的，当锥齿轮302向远侧平移时，锥齿轮302接合内部锥齿轮304。内部锥齿轮304包括近侧端306和多个内部齿308，近侧端306与锥齿轮302接合，多个内部齿308与相邻连杆102的凸形弯曲销122上的齿124接合。

替代机械驱动器300，可以使用备选的机械驱动器1000，诸如本发明人于2016年1月14日提交的美国临时专利申请序列号62/278,487中所公开的驱动器，并且其通过引用整体并入本文。图14G至图14R中示出了驱动器1000。

图14G示出了具有集成锁定机构的三维摆线驱动器的横截面视图，该集成锁定机构应用于相对于相邻连杆102围绕端板111的平面致动近侧连杆102。再者，虽然在当前实施例中，前述的齿轮系和锁定系统已经应用于机器人关节致动，但是本领域技术人员将认识到，本发明的驱动器也可以用于需要从一个平面向另一个平面传送功率的任何情形。更进一步地，在示例性实施例中，正在围绕其发生旋转的轴线的交点不一定需要在该机构内的某点相交。虽然要在本文中描述的解决方案已经被设计并且实施以纠正这种情况，但是还可以使用这种设计来实施两条轴线在作用点处相交的普通情况。

图14G还示出了具有集成锁定机构的创造性三维摆线驱动器的组成部分，该组成部分包括输入轴，该输入轴具有安装在其远侧端上的偏心本体。输入凸轮可操作地联接到偏心本体。减速器可操作地联接到输入凸轮。输出可操作地联接到减速器。

具体地，输入轴1700具有带有偏心球体1720的远侧端1702。球体1720驱动偏心输入凸轮1600，偏心输入凸轮1600插入内部并且与摆线转子1900相互作用。弯曲输出盘1500(图14P和图14Q中详细示出)上的销1560与摆线转子1900相互作用，同时还选择性地接合近侧面1200(图14M和图14N中详细示出)和远侧销面1300上的齿1240。连杆1100中的键控盘1800用于维持偏心输入1600在连杆1100内的对准。

轴1700包括居中地延伸穿过的纵向轴线1704。在轴1700的整个长度上维持中空腔1730。腔1730允许其他元件(诸如例如电、气体(氧气或其他气体)或流体电缆(未示出))穿过其中。附加地，下文将描述的机器人1000的其余元件也具有穿过其中的大致集中的通道，以允许如上文刚刚描述的电缆、导管或其他材料通过。

图14I和图14J示出了偏心输入盘1600。输入盘1600包括管状接收器1650，管状接收器1650同心地位于壳体1610内。接收器1650的尺寸被设计成允许偏心球体1720被插入并且在其中同心地旋转。摆线转子输出1630偏心地安装到壳体1610。如图14J所示，中空腔1640设置在转子输出1630内，使得中空腔1640提供与接收器1650的连通。转子输出1630包括线性边缘部分1620，线性边缘部分1620的尺寸被设计为在键狭槽1820(图14R中示出)内行进，键狭槽1820防止偏心输入盘1600的旋转，同时允许偏心输入盘1600的平面平移。在轴线直接相交的布置中，球形接收器1650可以与转子输出1630同心。进一步地，虽然线性边缘部分1620在图14I中被示为位于壳体1610的底部，但是本领域技术人员将认识到，线性边缘部分1620可以沿着壳体1620的长度(高度)的任何地方持续。例如，在图14G所示的机器人1000的实施例中，线性边缘部分1620可以与盘1800的平面共面，使得线性边缘部分1620能够在键狭槽1820内震荡。

图14K和图14L示出了摆线转子1900。摆线转子1900包括偏心输入接收器1920，偏心输入接收器1920保持与转子输出1630同心。输出销孔1910允许将动力传输到销1560。在其中本发明的驱动器还能够自锁和解锁的所示的示例性实施例中，孔1910的壁是锥形的，使得切向加载在销1560上产生向上力。对于更一般的用途，孔1910可以保持筒形。本领域技术人员将认识到，虽然已经示出了锥形壁修改，但是存在其他方法来实现相同的运动。摆线轮廓1930被加工到摆线转子1900的周缘中，使得摆线轮廓1930可以与壳体轮廓1220接口。

图14M和图14N示出了近侧面1200。凹槽1210以一定角度切割，使得凹槽1210与本体1100互锁，从而防止本体1100和近侧面1200之间的相对旋转。如图14G所示，围绕近侧面1200的外周缘间隔开的摆线壳体齿1220被切割成面1200，以与转子1900相互作用。弯曲齿1240从与中空开口1230同心的面向外延伸。齿1240具有可选的倒角边缘修改1250，以促进机构的更平滑操作。可选地，在备选实施例中，摆线壳体1220可以制成没有面和附加弯曲齿的零件。

图14O示出了具有销1320和弯曲齿1340的远侧面1300。凹槽1310被加工到周缘中，以与连杆1400接合并且防止相对旋转。销1320从面1302突出并且保持与近侧面1200上的中空开口1230同心。凹槽1330和对应的弯曲齿修改允许插入如图14P所示的保持环1390，以防止近侧面1200和远侧面1300彼此分离。弯曲齿1340被切割成销1320。在销1320的中心中加工腔1350。

图14P和图14Q示出了具有弯曲锁定齿的输出盘1500。在允许齿轮系还能够自锁和解锁运动的该实施例中，在该示例性实施例中两组均弯曲的内齿1540和外齿1510被添加在盘1500的与销1560相对的一侧上。不需要解锁销1560的备选实施例可以在轮廓中保持筒形。在具有解锁特征的该实施例中，锥形尖1570已经被施加到每个解锁销1560的自由端，以与摆线转子1900上的对应修改1910相互作用。本领域技术人员将再次认识到可以进行其他修改，只要这些修改在转子1900与输出盘1500之间是一致的即可。弯曲齿1510与近侧面上的齿1240接口，而齿1540与面1300上的齿1340接口。齿1540比齿1510长，使得齿1540可以保持接合，而齿1510脱开。可以应用倒角边缘修改1520来改进齿1510的锁定和解锁操作。凹槽1530可以被加工到齿1540中，以允许安装保持环(未示出)。

图14Q示出了相对于图14P的盘1500的反面。盘1500包括从其向外延伸的环形环1580，齿1540安装在环形环1580上。

如示例性实施例中所示，图14R示出了针对偏心、不相交的轴的情况安装的键控环1800。外环1810同心地装配在本体1100内，以防止外环1810的旋转。同样，键槽1820防止偏心输入盘1600的旋转，同时仍然准许偏心输入盘1600的平面平移。

对近侧连杆本体1100相对于远侧连杆1400的运动的解释如下。静止时，即使在外部载荷的影响下，所有弯曲齿接合并且连杆之间的相对运动被防止。

为了开始运动(在任一方向上)，具有偏心球体1700的输入盘开始围绕其与连杆本体1100同心的纵向轴线1704旋转。球体1720在球体接收器1650内的偏心输入盘1600的水平面中的偏心旋转作为使得偏心输入盘1600在水平平面内平移的凸轮。

键1620在键槽1820内行进，从而防止输入盘1600相对于盘1800的任何旋转。

摆线转子1900的输入轮廓1920与输出1630同心。这反过来迫使转子轮廓1930相对于摆线壳体轮廓1220以偏心运动移动。在没有自锁的简单齿轮系的情况下，该运动将导致输出盘1500的旋转。

在具有自锁的该示例性实施例中，由于两组弯曲齿1510最初与近侧面1200上的齿1240接合并且输出盘1500上的弯曲齿1540最初与面1300上的齿1340接合，所以近侧壳体和面1100和1200或输出盘1500均不能旋转。因此，使得转子1900旋转的摆线转子1900的偏心运动迫使锥形修改1910抵靠输出盘1500上的销1560的锥形修改1570。该力使得整个输出盘1500向上平移，同时保持与销1320同心。未示出的是输出盘1500和摆线转子1900之间的弹簧，该弹簧抵抗该运动并且存储将输出盘1500返回到锁定位置所需的能量。弹簧可以是波形弹簧、螺旋弹簧或其他合适类型的弹簧。

在摆线转子1900的预定角位移发生之后，输出盘1500已经向上平移足够远以在齿1340和齿1540保持接合的同时脱开弯曲齿1550和齿1240的齿对。这防止输出盘1500和销之间的相对旋转，同时允许本体和面1100和面1200相对于本体和面1300以及连杆1400旋转。

根据解锁后续运动并且摆线转子1900的旋转，导致面1200和连杆1100围绕销1320和面1300旋转。齿1510在弹簧的压力下沿着1240跨置。

一旦面1200相对于面1300发生了足够的旋转，已经前进了一个的齿1510和齿1240将再次对齐。此时，弹簧将迫使输出盘1500向后下方平移，从而重新接合齿1510和齿1240以重新锁定旋转运动。

该过程可以在任一方向上重复，直到连杆1100相对于连杆1400发生期望旋转为止。

再参照图2，连杆102的沿着纵向轴线103的内部是敞开的，从而允许材料从中通过，例如如图2、图2A和图2C所示，柔性驱动轴505延伸穿过连杆102。柔性驱动轴505的近侧端可操作地连接到钻机504。驱动轴505始终具有弯曲半径，使得轴的最小弯曲半径被保留。

现在对钻头105的配置进行讨论。在图15至图25中详细示出了钻头105。在图16A中提供的钻头105的内部的大视图内提供图16中的钻头105的剖视图。

钻头105包括远侧端504，远侧端504与机器人100中的最近侧连杆102互连。钻机504位于钻头105的近侧端506处。在示例性实施例中，钻机504可以包括近侧尖508以及延伸到钻头105中的细长轴510。用于镗大直径(至少与机器人100的宽度一样大)的孔的同心钻机514位于近侧尖508和轴510之间。如图16中的钻头105的横截面视图所示，轴510可以包括轴环516，轴环516靠置在钻头105的近侧端506处。如图17中详细所示，钻头504的远侧端518包括六边形轴519，六边形轴519允许夹持钻机504并且随后通过驱动轴520(图16中示出)旋转。

类似于上文所描述的连杆102，钻头105包括外壳体521和伸缩内圆筒522。钻头105包括连杆102中所包括的几个零件，因此在本文中将使用对连杆102中的元件编号的引用，以及适当的图号。

在图18中详细示出了外壳体521。外壳体521包括远侧端530和近侧端532，远侧端530大致垂直于钻头105的纵向轴线509(图16中示出)延伸。一系列内部螺纹534从远侧端530朝向近侧端延伸。在示例性实施例中，内部螺纹534形成单个螺旋。多个纵向狭槽536延伸外壳体521的长度。狭槽536形成轨道，在钻头105相对于其直接近侧连杆102的操作期间，钻头105内的非旋转元件沿着该轨道纵向平移。

在图19中详细示出了内圆筒522。内圆筒522包括纵向延伸的柄脚540，柄脚540从筒522的近侧端538径向向外延伸。柄脚540延伸到外壳体521中的狭槽536中并且沿着狭槽536纵向滑动，从而导致钻头105的纵向延伸/收缩。在图19A中示出了内圆筒522的近侧端538的内部。近侧端538包括一系列逐渐减小的同轴筒形通道544、546、548，钻头105的部件安装在这些同轴筒形通道中。这些部件将在下文进行详细讨论。

筒522的远侧端542包括倾斜面，该倾斜面相对于纵向轴线509以角度Φ延伸。在示例性实施例中，Φ大约为22.5°，尽管本领域技术人员将认识到Φ也可以是其他值，只要Φ的值的整数倍等于90°即可。

在图20中详细示出了钻头输出驱动器550。输出驱动器550包括大致六边形的通道552，大致六边形的通道552的尺寸被设计为与钻机504上的六角轴519接合。输出驱动器550包括近侧端554、远侧端556以及在近侧端554和远侧端556之间延伸的较窄细长筒558。

在图21和图21A中详细示出了钻头螺母560。螺母560包括具有螺纹564的螺纹近侧端562，螺纹564的尺寸被设计为与外壳体521中的螺纹534接合。螺母560还包括内部通道566和第一轴承组件568，内部通道566的尺寸被设计为适应输出驱动器550的近侧端554，第一轴承组件568位于输出驱动器550的近侧端554和螺母560的近侧端562之间。

三个径向间隔开的通道570延伸穿过螺母560的远侧壁572。向远侧延伸的套筒574从远侧壁372向外延伸。

类似于上文关于连杆102所描述的摆线，第一钻头摆线580包括类似于轴承组件200的轴承组件582，轴承组件582安装在类似于凸轮221的凸轮584上。凸轮221安装在输出驱动器550的近侧端554上。图22中详细示出的摆线转子590被插入在螺母560中的内部通道566内并且保持轴承组件582。图23中详细示出的摆线壳体592和图24中示出的输出盘钻头盘钻头毂594(output disk drill head disk drill head hub)完成第一钻头摆线580。

第二轴承组件596安装在螺母560的远侧终止套筒574上，并且被插入到内圆筒522的筒形通道544中。第三轴承组件598安装在第二轴承组件596的远侧，并且还安装在向螺母576的远侧延伸的套筒574上，并且被插入到内圆筒522的筒形通道546中。

第四轴承组件600安装在筒形通道548的远侧，并且安装在输出驱动器550的远侧端556上。间隔件602将第四轴承组件600与内圆筒522间隔开。

类似于第一钻头摆线580的第二钻头摆线603包括图25中详细示出的输出盘604、摆线壳体592以及摆线转子590。第五轴承组件606安装在摆线转子590的远侧端中。第六轴承组件610安装在第五轴承组件606的远侧，并且第七(推力)轴承组件612被安装在第六轴承组件610的远侧。

在示例性实施例中，与机器人100一起使用的上文所描述的电机通常是高速低扭矩电机，该高速低扭矩电机在大约5RPM至大约40,000RPM之间操作，向上生成大约10毫牛顿-米的扭矩。电机在2安培、24伏直流电下操作。在示例性实施例中，图14F中详细示出的线芯400包括大体环形的本体402，本体402具有诸如用于电机的两个通信导体404、406和两个电导体408、410。

可以在每个连杆102的任一端处提供滑环(未示出)，以便在相邻连杆102之间提供无线电连接，以便向每个连杆102中的电机以及钻机组件105提供电力。在示例性实施例中，可以使用五导体滑环。附加地，编码器(未示出)或其他已知角位置测量设备可以设置在每个连杆102中的不同位置处，以便确定每个连杆的元件的相对位置以及相邻连杆102的相对位置。附加地，还可以提供传感器(未示出)以测量连杆102的长度以及施加在相邻连杆102之间的外力。

在示例性实施例中，如图1所示，机器人100的近侧端配备有钻机组件105，钻机组件105使得机器人100能够钻穿固体物质，诸如例如木材、混凝土或其他物质，并且使得机器人100能够自行推进通过该物质。机器人100的近侧端还可以包括视频相机(未示出)以及为视频相机提供光的灯(未示出)，使得操作者可以看到机器人100在钻机504的区域中遇到什么。

如图26所示，机器人100可以被存储在卷轴700上。为了使用机器人100，可以至少部分地从卷轴700展开机器人100，其中钻机105抵靠待钻探和打开的位置处的障碍物放置，使得钻机105开始钻穿障碍物。卷轴700包括电机(未示出)，该电机向驱动轴505提供旋转能量。此外，张紧器(未示出)保持必要的张力并且控制驱动轴505的可用长度。

一旦机器人100充分经过障碍物，机器人100将能够自行推进并且钻出随后的障碍物。

现在对机器人100的操作进行描述。每个连杆102能够进行3个离散运动：围绕先前连杆102的销122旋转、连杆102的延伸(外壳体108相对于内圆筒118的纵向平移)以及销122在每个连杆102中的旋转。

这些运动中的每个运动将被解释如下。静止时，相邻连杆102的旋转接头被锁定，使得在没有任何来自连杆102内的电机的外部能量输入的情况下，连杆102将相对于彼此保持静止。

为了旋转连杆102上的销122，发生以下步骤。最初，间隔件172上的突起178与连杆的本体上的齿接合(118)。波形弹簧130(图7C中示出)当前被压缩并且施加正在试图分离齿并且向上移动间隔件172的力。向下的压力经由附接到螺旋球调整器154的坡道158和球170施加，以保持系统就位。位于间隔件172上的突片182在外壳体108中的狭槽/键槽115中行进。因为突片182附接到间隔件172上，间隔件172当前又锁定到内圆筒118中，所以突片182防止外壳体108和间隔件172之间的旋转运动。销122附接到外壳体108的端部处的板113。

为了允许外壳体108和附接的销122相对于内圆筒118旋转，在该示例性配置中发生以下动作。首先，与螺旋球调整器154同心的电机定子142相对于内圆筒118旋转地且平移地固定。使第一电机140通电导致旋转地且平移地锁定到螺旋球调整器154的转子144旋转。这反过来使螺旋球调整器154相对于内圆筒118旋转。该旋转导致球调整器154的底部上的坡道158相对于被约束在通道173内的球170旋转。这反过来允许球170相对于螺母162纵向平移但不旋转。坡道158的旋转允许球170纵向平移，从而被通过弹簧130加压的间隔件172推动。当间隔件172向上移动时，间隔件172同时脱开内圆筒118上的突起119，同时与螺母162上的齿168接合。此时，齿168和齿178完全接合，从而导致螺母162和间隔件172一起旋转。由于键182在外壳体108上的狭槽115中接合，所以这避开了捻旋作用，并且简单地使外壳体108与螺母162和隔离件172一起相对于内圆筒118旋转。由于销122和角板113也附接到壳体110，所以该作用导致销122相对于内圆筒118旋转。

为了提供使外壳体110相对于本体118旋转所需的扭矩，发生以下运动。电机250驱动两级摆线减速器200-240，两级摆线减速器200-240从电机250获得高速并且在增加转矩的同时降低速度。附接到螺母螺纹组件162的输出盘194旋转螺母162，从而旋转隔离件172，由于突片182接合在外壳体108中的狭槽115中而导致旋转。

当已经实现外壳体108相对于内圆筒118的期望角度旋转时，发生上文所详述的过程的相反情况。电机定子142在转子144上输入转矩，该转子144旋转螺旋调整器154和坡道158，将球170向下压靠在间隔件172上的环形板180上。这个动作使销168和突起178彼此脱开，同时接合齿118和齿184并且压缩弹簧130。然后，该动作已经锁定间隔件172和内圆筒118之间的旋转，同时准许螺母162再次相对于间隔件172和内圆筒118旋转，使连杆102返回到上文所描述的初始状态。

为了延伸/收缩连杆102，发生以下步骤。这种运动使得间隔件的齿184与本体118上的齿接合。电机250使齿轮系(如上文所描述的)旋转，其导致螺母162相对于外壳体108旋转，外壳体108经由间隔件162上的突片182相对于主体118旋转地固定。这种相对旋转使外壳体上的螺纹114与螺母162上的螺纹166接合，从而导致外壳体108相对于内圆筒118延伸。反转电机250的输入方向/扭矩将使外壳体108朝向内圆筒118收缩。在延伸和收缩过程期间，间隔件172上的键182在外壳体108上的狭槽115内滑动，从而防止外壳体108相对于内圆筒118旋转。

为了使连杆102相对于相邻连杆102的销122旋转，在该示例性实施例中发生以下步骤。来自摆线驱动器的输出盘220旋转输入轴310。锥齿轮304上的齿316如图14B所示接合。由于因为齿316接合而导致输出轴320不能旋转，所以轴310相对于输出轴320的旋转在弹簧130中建立能量并且使得附接到轴310销322和锥齿轮304横向平移。这反过来将锥齿轮302拉离锥齿轮304。弹簧130随后将锥齿轮304推离板113。注意，在图14C中，凸形销122上的齿124保持与锥齿轮304上的内齿308接合。

一旦销122已将齿轮302和齿轮304拉得足够远以使得板113上的外弯曲齿115和齿316不再接合，则板113和内圆筒118开始与齿轮302一起相对于锥齿轮304旋转，在较长的弯曲齿124保持与齿308接合时，齿轮302从先前连杆旋转地固定到凸形销126。通过保持环117防止分离。

如图14D所示，弹簧113在锥齿轮302上施加横向力，并反过来在锥齿轮304上施加横向力，从而导致锥齿轮304的齿316沿着板113上的齿的顶部跨置。

在旋转足够远使得锥齿轮304和板113上的齿316再次对齐之后，来自弹簧130的力使得锥齿轮302克服来自板113和齿轮304之间的弹簧130的弹簧力。该动作使得板113和锥齿轮304上的外弯曲齿的闭合，从而锁定相邻连杆之间的旋转。

上文所阐述的步骤可以重复多次以实现大于一个弯曲齿间距的旋转。附加地，该机构被设计为使得该机构双向地工作并且除了反转电机250的旋转之外不需要任何附加致动器。

钻头105的目标在于将柔性驱动轴520中的高速低扭矩旋转能量转换成低速高扭矩能量，以旋转钻机504。钻头105还施加推进钻机504通过工作材料所需的推力。

为了节省空间，钻机504和外壳体521的延伸机械地联接到钻头504的旋转运动。实质上，钻机504回旋越快，钻机504从内圆筒522延伸越快。这类似于传统加工工具的机械进给。通过在钻头105内使用附加的致动器，还可能独立于钻机旋转而进行延伸。

高速旋转能量通过柔性驱动轴520进入。然后，轴520附接到摆线驱动器(未示出)的输入凸轮并且由推力轴承612和径向轴承610支撑。然后，这在转子壳体592内移动摆线转子550，从而降低其速度并且将扭矩增加到钻孔所需的值。输出盘603以期望的速度回旋并且附接到联接器550。

联接器550用于两个主要目的。第一主要目的是将旋转能量传送到钻机504。已知的简单离合器机构(未示出)限制可以从远侧端556传递到键控/拉削输出552的扭矩的量，以在钻机504卡住的情况下保护驱动轴510。在近侧端554处的是第二偏心凸轮584。凸轮584是用于第二减速器的输入。凸轮584在壳体592内移动偏心转子590。在该配置中，输出盘和销594被旋转线性地锚定到钻机本体522。这导致壳体592以比输入件554更慢的速度旋转。壳体592刚性地附接到螺母560。齿轮系使得螺母560转动螺纹564与外壳体506中的内部螺纹534接合。外壳体521相对于内圆筒522的旋转通过在狭槽536中跨置、被机械加工到内圆筒522中的键540来防止。因此螺母560和外壳体506的相对旋转导致钻机504前进。

尽管随着轴518/519上的键跨置在输出驱动器550中的配合切口552内时位置发生改变，但是到钻机504的旋转运动仍得以维持。如果钻机504卡住，则输出驱动器550上的离合器机构被定位成使得凸轮584继续旋转，使得无论钻机504是否可以转动，钻机504都可以被旋松和抛出。

钻机504的尖508被设计为足够长以使得当钻机504相对于用于钻头105的纵向轴线509在大约0度和大约45度之间倾斜时，尖508可以在齿514切割之前接合。凸缘516被设计为由外壳体506内的轴承组件582支撑。

应当进一步理解，为了解释本发明的本质而已经描述和说明的零件的细节、材料和布置的各种改变可以由本领域技术人员在不背离如以下权利要求所表达的本发明的范围的情况下做出。

Claims (31)

1.一种蛇形机器人，该蛇形机器人包括：

第一连杆，该第一连杆具有第一远侧端、第一近侧端以及在第一远侧端和第一近侧端之间延伸的第一纵向轴线；

第二连杆，该第二连杆具有第二近侧端、可操作地联接到第一近侧端的第二远侧端以及在第二近侧端和第二远侧端之间延伸的第二纵向轴线，使得第一连杆相对于第二连杆的旋转交替地执行以下效果：

(a)具有内部螺纹的机器人通过外壳体相对于内圆筒的旋转进行的伸长，该内圆筒具有与内部螺纹接合的外部螺纹，使得在外壳体相对于内圆筒旋转时，外壳体相对于内圆筒纵向伸长；

(b)第一纵向轴线相对于第二纵向轴线的枢转；以及

(c)第一纵向轴线相对于第二纵向轴线的旋转。

2.根据权利要求1所述的蛇形机器人，该蛇形机器人还包括末端执行器，该末端执行器联接到第二远侧端。

3.根据权利要求2所述的蛇形机器人，其中末端执行器机械地联接到第二远侧端。

4.根据权利要求2所述的蛇形机器人，该蛇形机器人还包括驱动轴，该驱动轴延伸穿过第一连杆和第二连杆，使得驱动轴操纵末端执行器。

5.根据权利要求1所述的蛇形机器人，其中第一连杆包括第一轴向通道，该第一轴向通道在第一远侧端与第一近侧端之间延伸，并且其中，第二连杆包括第二轴向通道，该第二轴向通道在第二远侧端与第二近侧端之间延伸，使得在第一轴向通道和第二轴向通道之间提供连通。

6.根据权利要求1所述的蛇形机器人，其中第一连杆包括第一近侧面，该第一近侧面以相对于第一纵向轴线倾斜的角度延伸，使得角度为360°/n，其中n是整数。

7.根据权利要求1所述的蛇形机器人，该蛇形机器人还包括偏置构件，该偏置构件被设置在第一连杆和第二连杆之间，使得偏置构件使第一连杆和第二连杆彼此偏置。

8.根据权利要求1所述的蛇形机器人，其中第一连杆包括：

外壳体；以及

内圆筒，该内圆筒与外壳体接合，使得内圆筒相对于外壳体能够纵向平移。

9.根据权利要求8所述的蛇形机器人，其中第一近侧端包括多个径向间隔开的齿，这些径向间隔开的齿从该第一近侧端向近侧延伸。

10.根据权利要求8所述的蛇形机器人，该蛇形机器人还包括第一电机，该第一电机可操作地联接到内圆筒，使得第一电机的旋转使内圆筒旋转。

11.根据权利要求10所述的蛇形机器人，其中第一电机被设置在内圆筒的近侧的外壳体中。

12.根据权利要求10所述的蛇形机器人，该蛇形机器人还包括球调整器，该球调整器被设置在内圆筒的近侧的外壳体中，使得第一电机被设置在球调整器中。

13.根据权利要求12所述的蛇形机器人，其中，球调整器具有远侧端和从远侧端向远侧延伸的多个坡道。

14.根据权利要求13所述的蛇形机器人，该蛇形机器人还包括轴承支撑柱，该轴承支撑柱具有与外壳体螺纹接合的近侧端和在近侧端向远侧延伸的多个远侧销，该轴承支撑柱与球调整器可操作地接合。

15.根据权利要求14所述的蛇形机器人，其中球调整器的旋转使轴承支撑柱纵向移位。

16.根据权利要求10所述的蛇形机器人，该蛇形机器人还包括减速器，该减速器可操作地联接到第一电机。

17.根据权利要求16所述的蛇形机器人，其中减速器包括摆线驱动组件。

18.根据权利要求1所述的蛇形机器人，该蛇形机器人还包括钻机组件，该钻机组件可操作地联接到第二远侧端。

19.根据权利要求18所述的蛇形机器人，其中钻机组件包括：

外钻机壳体；以及

内钻机螺母，该内钻机螺母与外钻机壳体螺纹接合，使得内钻机螺母相对于外钻机壳体的旋转生成外钻机壳体相对于内钻机螺母的纵向平移。

20.根据权利要求18所述的蛇形机器人，其中钻机组件包括：

钻头，该钻头被安装在内圆筒中；以及

减速器，该减速器可操作地联接到钻头。

21.根据权利要求20所述的蛇形机器人，其中减速器包括摆线驱动组件。

22.根据权利要求1所述的蛇形机器人，其中第二远侧端包括机械驱动器，该机械驱动器包括：

输入轴，该输入轴具有安装在其远侧端上的偏心本体；

输入凸轮，该输入凸轮可操作地联接到偏心本体；

减速器，该减速器可操作地联接到输入凸轮；以及

输出，该输出可操作地连接到减速器。

23.根据权利要求22所述的蛇形机器人，其中偏心本体包括球体。

24.根据权利要求22所述的蛇形机器人，其中输入凸轮包括接收器，该接收器适于接收偏心本体，并且其中输入凸轮能够平面平移。

25.根据权利要求22所述的蛇形机器人，其中减速器包括摆线驱动组件。

26.根据权利要求22所述的蛇形机器人，其中输出包括第一组锁定齿。

27.根据权利要求26所述的蛇形机器人，其中第一组锁定齿围绕输出的外周边延伸，并且其中输出还包括沿着输出的内周边延伸的第二组锁定齿。

28.根据权利要求22所述的蛇形机器人，其中机械驱动器使第二连杆远离相邻连杆延伸、使第二连杆相对于相邻连杆旋转并且使相邻连杆朝向第二连杆缩回。

29.根据权利要求22所述的蛇形机器人，其中第一连杆能够刚性地固定到第二连杆。

30.根据权利要求1所述的蛇形机器人，其中第一连杆包括：

外壳体；以及

内圆筒，该内圆筒与外壳体可旋转地接合。

31.根据权利要求30所述的蛇形机器人，其中第一连杆包括：

外壳体；以及

内圆筒，该内圆筒与外壳体接合，使得内圆筒相对于外壳体能够纵向平移。

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