CN208051920U - 漂浮蛇形机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种漂浮蛇形机器人，由若干段蛇身单元首尾相连串联而成，且整体密封设置，最后一段蛇身单元尾端设置蛇尾，所述蛇身单元包括外壳，设置在外壳内的执行机构，各个蛇身单元的连接处设有柔性密封件，所述柔性密封件与外壳构成密封配合，所述执行机构包括：控制单元，用于控制蛇形机器人的运动轨迹；传动单元，与控制单元电连接，用于控制蛇形机器人的关节的角度和速度；十字轴单元，用于连接前后执行机构的传动单元，用全密封的外壳设计，可以在水面漂浮行走，以此来拓展蛇形机器人可以生存的新环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机器人结构，具体涉及一种漂浮蛇形机器人。
背景技术
随着科学技术的不断发展，蛇形机器人作为一种新型的移动柔性机器人。以其多步运动能力和适应复杂多变环境的能力，已成为机器人领域的研究热点。
而蛇形机器人是一种多关节、多自由度的链条式柔性机器人，由多个相同或相似的单元模块连接在一起，没有固定基座，蛇形机器人的运动形式多变且运动稳定，有极强的环境适应能力，而在朝目标前进时，必然会遇到障碍物或者是行进方向和目标产生偏移等现象，就需要去对执行机构进行设计。
实用新型内容
为了克服以上的技术不足，本实用新型提供一种漂浮蛇形机器人。
本实用新型提供一种漂浮蛇形机器人，由若干段蛇身单元首尾相连串联而成，且整体密封设置，最后一段蛇身单元尾端设置蛇尾，所述蛇身单元包括外壳，设置在外壳内的执行机构，各个蛇身单元的连接处设有柔性密封件，所述柔性密封件与外壳构成密封配合，所述执行机构包括：
控制单元，用于控制蛇形机器人的运动轨迹；
传动单元，与控制单元电连接，用于控制蛇形机器人的关节的角度和速度；
十字轴单元，用于连接前后执行机构的传动单元。
所述传动单元包括环形的连接支架，连接支架的对称两侧设有连接板，在任意一个连接板上固定设置有舵机，所述舵机的输出轴设有齿轮传动机构，所述齿轮传动机构与十字轴单元联动配合。
所述连接支架的两侧均设有舵机以及齿轮传动机构，且两个相邻的齿轮传动机构交错设置。
所述十字轴单元包括两个垂直设置的传动轴以及设置在两个传动轴交点处的中转十字连接件。
所述连接支架外侧固定设置有从动轮组件。
所述从动轮组件包括与连接支架固定连接的环状固定支架以及若干周向设置在环状固定支架上的从动轮。
所述固定支架的前后两端延伸形成与外壳相适配的环形卡板，所述外壳与环形卡板构成密封配合，所述外壳为波纹管。
所述控制单元包括设置在第一个蛇身单元的传感组件、定位组件、传输组件以及设置在最后一个蛇身单元的驱动组件。
所述传感组件包括视频监控模块以及红外传感器。
第一个蛇身单元的前端设有防尘盖，最后一个蛇身单元的后端设有蛇尾。
本实用新型的有益效果：用全密封的外壳设计，可以在水面漂浮行走，以此来拓展蛇形机器人可以生存的新环境。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的剖面示意图。
图3是本实用新型的蛇头处的局部示意图。
图4是本实用新型的蛇尾处的局部示意图。
图5是本实用新型的蛇身单元的配合示意图1。
图6是本实用新型的蛇身单元的配合示意图2。
图7是从动轮组件的结构示意图。
图8是十字轴单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例作进一步说明：
如图所示，本实用新型提供一种漂浮蛇形机器人，由若干段蛇身单元首尾相连串联而成，且整体密封设置，各段蛇身单元的连接处均设有密封圈，以确保蛇身内部的密封性，同时蛇身单元的外壳为由密度小于水且稳定性强的聚丙烯（PP）制成的波纹管，放于关节（关节即蛇身单元的连接处）之间的活动部分，起到防水作用且不影响机构灵活性，同时也能使其漂浮在水面上，以适应不同的环境。
所述蛇身单元包括外壳1，设置在外壳内的执行机构，各个蛇身单元的连接处设有柔性密封件，所述柔性密封件与外壳构成密封配合，该柔性密封件可以采用橡胶或其他软性材料，确保各个蛇身单元连接时的密封性即可。
所述执行机构包括：
控制单元，用于控制蛇形机器人的运动轨迹；所述控制单元包括设置在第一个蛇身单元的传感组件、定位组件、传输组件以及设置在最后一个蛇身单元的驱动组件。其中传感组件包括视频监控模块6以及红外传感器7，为远程监视器提供图像信息，而定位组件采用GPS定位模块，用于精确定位和记录路径，而传输组件采用无线传输模块，用于远程传输数据，并将视频监控模块以及红外传感器检测到的图像信息传送至远程服务端，而驱动组件则负责控制舵机运作，根据传感组件检测的数据进行舵机控制，从而调整整个机器人的运动轨迹，完成障碍躲避等动作。
传动单元，与控制单元8电连接，用于控制蛇形机器人的关节的角度和速度；所述传动单元包括环形的连接支架11，连接支架的对称两侧设有连接板10，在任意一个连接板上固定设置有舵机，所述舵机的输出轴设有齿轮传动机构12，所述齿轮传动机构与十字轴单元联动配合。所述连接支架的两侧均设有舵机以及齿轮传动机构，且两个相邻的齿轮传动机构交错设置。
所述十字轴单元包括两个垂直设置的传动轴15以及设置在两个传动轴交点处的中转十字连接件16。十字轴单元，用于连接前后执行机构的传动单元。
舵机负责关节运动的角度和速度，采用DS－238 MG舵机，质量小、速度快、输出扭矩大、占用空间小。
在蛇身单元内设置若干电池组9，用于提供舵机的能源。
其中齿轮传动机构包括与舵机4联动的主齿轮以及与主齿轮啮合的从动齿轮，该从动齿轮则设置在连接板的末端，而十字轴单元5的一个传动轴则与该从动齿轮配合，另一端则被另一个连接板固定，而十字轴单元的另一个传动轴则与相邻的蛇身单元的从动齿轮联动配合，从而通过十字轴单元完成相邻两个蛇身单元的连接以及动作关节设置， 通过十字轴单元使得从动两个蛇身单元之间的动作能最大化模仿生物蛇的结构特点，同时还能减小单元长度，并且实现蛇形机器人仰俯和偏航动作。
所述连接支架外侧固定设置有从动轮组件2。所述从动轮组件包括与连接支架固定连接的环状固定支架14以及若干周向设置在环状固定支架上的从动轮。若将蛇形机器人放置于平地或行经浅滩，位于蛇形机器人身体周围的3从动轮组，可以有效的克服阻力并行走。从动轮组件能够减少运动时的摩擦，有效增强机器运动效率，同时可以使其适应陆地、滩涂的地形，以便蛇形机器人实现全地形覆盖。
所述固定支架的前后两端延伸形成与外壳相适配的环形卡板13，所述外壳与环形卡板构成密封配合，所述外壳为波纹管。
在波纹管与环形卡板套接时，两者之间设置O型密封圈，以实现两者的密封，而波纹管的外壳则不会影响机器人摆动时的动作幅度。
第一个蛇身单元的前端设有防尘盖，该防尘盖与固定支架构成密封配合，且该防尘盖采用聚丙烯（PP）制成，并放于蛇形机器人头部。采用透明的材质，不阻碍第一个蛇身单元的传感组件的正常工作。
最后一个蛇身单元的后端设有蛇尾3。蛇尾采用扁平状结构，模仿海蛇蛇尾，使其在摆动时能够产生使机器人前进的力。
具体操作方式，将可漂浮蛇形机器人放置于水面上，远程控制端给定一个GPS的坐标实际即目的地，蛇形机器人将会朝这个方向前行。前行过程中，通过摄像头可以全程同步蛇形机器人前方的影响信息。若前行途中遇到障碍，则机身停止摆动，依靠惯性减速滑行，然后通过图像信息判断障碍物的具体位置。若障碍物在左侧，则转动蛇尾向右并缓慢滑水前行，同时判断左侧是否仍有障碍物。若有，则继续保持蛇尾在右侧。若无，则恢复摆动继续前行。若障碍物在右侧，则转动蛇尾向左并缓慢滑水前行，同时判断右侧是否仍有障碍物。若有，则继续保持蛇尾在左侧。若无，则恢复摆动继续前行。
同时该蛇形机器人的头部配备有微型的摄像头和红外线传感器可以把图像信息传输到远程的监视器上并以最快速的找到发热源，如溺水的人或动物。 而蛇形机器人头部的GPS系统也会将蛇形机器人的位置、路线、和当前漂浮行走速度等信息传输到远程监视器。头部还配备有温度传感器用于监测实时水温，而采集系统通过蛇形机器人头部的小孔可以采集少量水用于水质分析。
实施例不应视为对本实用新型的限制，任何基于本实用新型的精神所作的改进，都应在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种漂浮蛇形机器人，其特征在于：由若干段蛇身单元首尾相连串联而成，且整体密封设置，最后一段蛇身单元尾端设置蛇尾，所述蛇身单元包括外壳，设置在外壳内的执行机构，各个蛇身单元的连接处设有柔性密封件，所述柔性密封件与外壳构成密封配合，所述执行机构包括：
控制单元，用于控制蛇形机器人的运动轨迹；
传动单元，与控制单元电连接，用于控制蛇形机器人的关节的角度和速度；
十字轴单元，用于连接前后执行机构的传动单元。
2.根据权利要求1所述的漂浮蛇形机器人，其特征在于，所述传动单元包括环形的连接支架，连接支架的对称两侧设有连接板，在任意一个连接板上固定设置有舵机，所述舵机的输出轴设有齿轮传动机构，所述齿轮传动机构与十字轴单元联动配合。
3.根据权利要求2所述的漂浮蛇形机器人，其特征在于，所述连接支架的两侧均设有舵机以及齿轮传动机构，且两个相邻的齿轮传动机构交错设置。
4.根据权利要求1或2或3所述的漂浮蛇形机器人，其特征在于，所述十字轴单元包括两个垂直设置的传动轴以及设置在两个传动轴交点处的中转十字连接件。
5.根据权利要求2或3所述的漂浮蛇形机器人，其特征在于，所述连接支架外侧固定设置有从动轮组件。
6.根据权利要求5所述的漂浮蛇形机器人，其特征在于，所述从动轮组件包括与连接支架固定连接的环状固定支架以及若干周向设置在环状固定支架上的从动轮。
7.根据权利要求6所述的漂浮蛇形机器人，其特征在于，所述固定支架的前后两端延伸形成与外壳相适配的环形卡板，所述外壳与环形卡板构成密封配合，所述外壳为波纹管。
8.根据权利要求1所述的漂浮蛇形机器人，其特征在于，所述控制单元包括设置在第一个蛇身单元的传感组件、定位组件、传输组件以及设置在最后一个蛇身单元的驱动组件。
9.根据权利要求8所述的漂浮蛇形机器人，其特征在于，所述传感组件包括视频监控模块以及红外传感器。
10.根据权利要求1所述的漂浮蛇形机器人，其特征在于，第一个蛇身单元的前端设有防尘盖，最后一个蛇身单元的后端设有蛇尾。
Priority Applications (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109732577A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-05-10 | 林勤鑫 | 一种蛇形机器人 |
| CN110774276A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-11 | 东莞理工学院 | 一种具有远程控制的地下探测用机器蛇 |
| CN112045668A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-12-08 | 重庆良机续造科技有限公司 | 舵机及机器人 |
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