專利名稱:一種鱗片可控式蛇形機器人的制作方法
【專利摘要】一種鱗片可控式蛇形機器人，屬于仿生機器人【技術(shù)領(lǐng)域】。本實用新型的蛇形機器人由若干單元模塊首尾相連組合而成；單元模塊包括雙電機驅(qū)動舵機、模塊骨架及鱗片機構(gòu)，雙電機驅(qū)動舵機的兩電機軸平行設(shè)置；雙電機驅(qū)動舵機通過舵機連接臂與模塊骨架相連，鱗片機構(gòu)的鱗片張合控制電機安裝在模塊骨架上，并通過絲杠、絲母驅(qū)動導(dǎo)引盤，鱗片根部鉸接在模塊骨架上，鱗片中部通過連桿與導(dǎo)引盤相連。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，首次引入了具有張合功能的鱗片機構(gòu)，在鱗片的摩擦各向異性作用下，通過使鱗片處于張開狀態(tài)或是閉合狀態(tài)，同時通過雙電機驅(qū)動舵機控制相鄰單元模塊彼此靠近或遠(yuǎn)離，實現(xiàn)蛇形機器人的前行或后退，從而增強了蛇形機器人的適用性。
【專利說明】一種鱗片可控式蛇形機器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于仿生機器人【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種鱗片可控式蛇形機器人。

【背景技術(shù)】
[0002]蛇形機器人是一種能夠模仿蛇的運動機理和行為方式的仿生機器人，由于其環(huán)境適應(yīng)性強，運動靈活性好，結(jié)構(gòu)易模塊化，具有很大的研宄價值和應(yīng)用前景。
[0003]目前，絕大多數(shù)的蛇形機器人采用的驅(qū)動輪方式或覆帶驅(qū)動輪方式提供前進動力，雖然這種結(jié)構(gòu)的蛇形機器人在功能上可以實現(xiàn)前進和后退，但結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，雖然在一定程度上可以適應(yīng)多種不同的地形，然而受到自身結(jié)構(gòu)的限制，無法實現(xiàn)像真實的生物蛇一樣的直線伸縮運動，因此導(dǎo)致適用局限性。
[0004]針對驅(qū)動輪方式或覆帶驅(qū)動輪方式的蛇形機器人的不足之處，相關(guān)技術(shù)人員設(shè)計出了可實現(xiàn)直線伸縮運動的蛇形機器人，或是通過蛇形機器人的若干控制單元模塊的伸長和縮短，實現(xiàn)蛇形機器人伸縮前行；或是在蛇形機器人控制單元模塊上簡單固定了鱗片，通過利用鱗片摩擦各向異性，實現(xiàn)蛇形機器人伸縮前行，但弊端是無法實現(xiàn)原路直線后退，因此使用效果都不是很理想，依然沒有解決適用局限性問題。
實用新型內(nèi)容
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提供一種鱗片可控式蛇形機器人，其鱗片具有張合功能，在鱗片的摩擦各向異性作用下，通過使鱗片處于張開狀態(tài)或是閉合狀態(tài)，并通過單元模塊間的伸縮動作實現(xiàn)蛇形機器人的前行或后退，增強了蛇形機器人的適用性。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:一種鱗片可控式蛇形機器人，包括若干單元模塊，并由若干單元模塊首尾相連組合而成；
[0007]所述單元模塊包括雙電機驅(qū)動舵機、模塊骨架及鱗片機構(gòu)，所述雙電機驅(qū)動舵機內(nèi)包含兩個相同的電機，且兩個電機的電機軸平行設(shè)置；
[0008]所述模塊骨架呈圓盤形，在模塊骨架一側(cè)固定安裝有兩條第一舵機連接臂，兩條第一舵機連接臂相對于模塊骨架中心對稱設(shè)置，在模塊骨架另一側(cè)固定安裝有兩條第二舵機連接臂，兩條第二舵機連接臂相對于模塊骨架中心對稱設(shè)置，且第一舵機連接臂與第二舵機連接臂在圓周方向上相差90度；所述兩條第一舵機連接臂與雙電機驅(qū)動舵機的一個電機的電機軸相連接；
[0009]所述鱗片機構(gòu)包括鱗片張合控制電機、絲杠、絲母、導(dǎo)引盤、鱗片及連桿，所述鱗片張合控制電機安裝在模塊骨架上，鱗片張合控制電機的電機軸與絲杠一端相固連，所述絲母固定安裝在導(dǎo)引盤上，絲杠與絲母套裝在一起；所述鱗片的根部鉸接在模塊骨架上，所述連桿一端鉸接在鱗片中部，連桿另一端鉸接在導(dǎo)引盤上。
[0010]在所述模塊骨架上還安裝有導(dǎo)向桿，在導(dǎo)引盤上設(shè)置有導(dǎo)向孔，導(dǎo)向桿位于導(dǎo)向孔內(nèi)，通過導(dǎo)向桿限制導(dǎo)引盤晃動。
[0011]所述鱗片數(shù)量若干，且沿模塊骨架周向均布設(shè)置。
[0012]所述導(dǎo)引盤采用花盤結(jié)構(gòu)，所述連桿與導(dǎo)引盤的鉸接點位于花盤臂之間。
[0013]本實用新型的有益效果:
[0014]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，首次引入了具有張合功能的鱗片機構(gòu)，在鱗片的摩擦各向異性作用下，通過使鱗片處于張開狀態(tài)或是閉合狀態(tài)，同時通過雙電機驅(qū)動舵機控制相鄰單元模塊彼此靠近或遠(yuǎn)離，實現(xiàn)蛇形機器人的前行或后退，從而增強了蛇形機器人的適用性。

【附圖說明】

[0015]圖1為本實用新型的一種鱗片可控式蛇形機器人結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實用新型的單元模塊立體圖；
[0017]圖3為本實用新型的單元模塊正視圖；
[0018]圖4為本實用新型的單元模塊俯視圖；
[0019]圖中，I一雙電機驅(qū)動航機，2一模塊骨架，3一第一航機連接臂，4一第二航機連接臂，5—鱗片張合控制電機，6—絲杠，7—絲母，8一導(dǎo)引盤，9一鱗片，10—連桿，11一導(dǎo)向桿。

【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的詳細(xì)說明。
[0021]如圖1、2、3、4所示，一種鱗片可控式蛇形機器人，包括若干單元模塊，并由若干單元模塊首尾相連組合而成；
[0022]所述單元模塊包括雙電機驅(qū)動舵機1、模塊骨架2及鱗片機構(gòu)，所述雙電機驅(qū)動舵機I內(nèi)包含兩個相同的電機，且兩個電機的電機軸平行設(shè)置；
[0023]所述模塊骨架2呈圓盤形，在模塊骨架2 —側(cè)固定安裝有兩條第一舵機連接臂3，兩條第一舵機連接臂3相對于模塊骨架2中心對稱設(shè)置，在模塊骨架2另一側(cè)固定安裝有兩條第二舵機連接臂4，兩條第二舵機連接臂4相對于模塊骨架2中心對稱設(shè)置，且第一舵機連接臂3與第二舵機連接臂4在圓周方向上相差90度；所述兩條第一舵機連接臂3與雙電機驅(qū)動舵機I的一個電機的電機軸相連接；
[0024]所述鱗片機構(gòu)包括鱗片張合控制電機5、絲杠6、絲母7、導(dǎo)引盤8、鱗片9及連桿10，所述鱗片張合控制電機5安裝在模塊骨架2上，鱗片張合控制電機5的電機軸與絲杠6一端相固連，所述絲母7固定安裝在導(dǎo)引盤8上，絲杠6與絲母7套裝在一起；所述鱗片9的根部鉸接在模塊骨架2上，所述連桿10 —端鉸接在鱗片9的中部，連桿10另一端鉸接在導(dǎo)引盤8上。
[0025]在所述模塊骨架2上還安裝有導(dǎo)向桿11，在導(dǎo)引盤8上設(shè)置有導(dǎo)向孔，導(dǎo)向桿11位于導(dǎo)向孔內(nèi)，通過導(dǎo)向桿11限制導(dǎo)引盤8晃動。
[0026]所述鱗片9數(shù)量為8片，且沿模塊骨架2周向均布設(shè)置。
[0027]所述導(dǎo)引盤8采用花盤結(jié)構(gòu)，所述連桿10與導(dǎo)引盤8的鉸接點位于花盤臂之間。
[0028]下面結(jié)合【附圖說明】

本實用新型的一次使用過程:
[0029]選取適當(dāng)數(shù)量的單元模塊以首尾相連的方式組合成一條完整的蛇形機器人，如果需要蛇形機器人爬行前進，首先需要控制單元模塊內(nèi)的鱗片張合控制電機5正向轉(zhuǎn)動，進而帶動絲杠6正向轉(zhuǎn)動，使絲母7沿絲杠6上行，再通過絲母7帶動導(dǎo)引盤8上行，在導(dǎo)引盤8上行過程中，通過連桿10將鱗片9撐開，當(dāng)鱗片9張開到位后，鱗片張合控制電機5停轉(zhuǎn)，鱗片9維持在張開狀態(tài)，此刻鱗片9的尖部與地面接觸。
[0030]此時控制雙電機驅(qū)動舵機I的兩個電機彼此同向轉(zhuǎn)動，會使前后相鄰的兩個單元模塊產(chǎn)生彼此拉近的趨勢，由于受到鱗片摩擦各向異性作用，前端單元模塊受到的摩擦力大，而后端單元模塊受到的摩擦力小，導(dǎo)致整體運動趨勢為前端單元模塊幾乎不動，而后端單元模塊被向前拉動；此時再控制雙電機驅(qū)動舵機I的兩個電機彼此反向轉(zhuǎn)動，會使前后相鄰的兩個單元模塊產(chǎn)生彼此遠(yuǎn)離的趨勢，由于受到鱗片摩擦各向異性作用，前端單元模塊受到的摩擦力小，而后端單元模塊受到的摩擦力大，導(dǎo)致整體運動趨勢為后端單元模塊幾乎不動，而前端單元模塊被向前推動，進而實現(xiàn)了蛇形機器人的整體爬行前進。
[0031]反之，如果需要蛇形機器人爬行后退，則需要控制單元模塊內(nèi)的鱗片張合控制電機5反向轉(zhuǎn)動，進而帶動絲杠6反向轉(zhuǎn)動，使絲母7沿絲杠6下行，再通過絲母7帶動導(dǎo)引盤8下行，在導(dǎo)引盤8下行過程中，通過連桿10將鱗片9向內(nèi)拉回閉合，當(dāng)鱗片9閉合到位后，鱗片張合控制電機5停轉(zhuǎn)，鱗片9維持在閉合狀態(tài)，此刻鱗片9的根部與地面接觸。
[0032]同理，控制雙電機驅(qū)動舵機I的兩個電機彼此同向轉(zhuǎn)動，會使前后相鄰的兩個單元模塊產(chǎn)生彼此拉近的趨勢，由于受到鱗片摩擦各向異性作用，前端單元模塊受到的摩擦力小，而后端單元模塊受到的摩擦力大，導(dǎo)致整體運動趨勢為后端單元模塊幾乎不動，而前端單元模塊被向后拉動；此時再控制雙電機驅(qū)動舵機I的兩個電機彼此反向轉(zhuǎn)動，會使前后相鄰的兩個單元模塊產(chǎn)生彼此遠(yuǎn)離的趨勢，由于受到鱗片摩擦各向異性作用，前端單元模塊受到的摩擦力大，而后端單元模塊受到的摩擦力小，導(dǎo)致整體運動趨勢為前端單元模塊幾乎不動，而后端單元模塊被向后推動，進而實現(xiàn)了蛇形機器人的整體爬行后退。
[0033]實施例中的方案并非用以限制本實用新型的專利保護范圍，凡未脫離本實用新型所為的等效實施或變更，均包含于本案的專利范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種鱗片可控式蛇形機器人，其特征在于:包括若干單元模塊，并由若干單元模塊首尾相連組合而成； 所述單元模塊包括雙電機驅(qū)動舵機、模塊骨架及鱗片機構(gòu)，所述雙電機驅(qū)動舵機內(nèi)包含兩個相同的電機，且兩個電機的電機軸平行設(shè)置； 所述模塊骨架呈圓盤形，在模塊骨架一側(cè)固定安裝有兩條第一舵機連接臂，兩條第一舵機連接臂相對于模塊骨架中心對稱設(shè)置，在模塊骨架另一側(cè)固定安裝有兩條第二舵機連接臂，兩條第二舵機連接臂相對于模塊骨架中心對稱設(shè)置，且第一舵機連接臂與第二舵機連接臂在圓周方向上相差90度；所述兩條第一舵機連接臂與雙電機驅(qū)動舵機的一個電機的電機軸相連接； 所述鱗片機構(gòu)包括鱗片張合控制電機、絲杠、絲母、導(dǎo)引盤、鱗片及連桿，所述鱗片張合控制電機安裝在模塊骨架上，鱗片張合控制電機的電機軸與絲杠一端相固連，所述絲母固定安裝在導(dǎo)引盤上，絲杠與絲母套裝在一起；所述鱗片的根部鉸接在模塊骨架上，所述連桿一端鉸接在鱗片中部，連桿另一端鉸接在導(dǎo)引盤上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鱗片可控式蛇形機器人，其特征在于:在所述模塊骨架上還安裝有導(dǎo)向桿，在導(dǎo)引盤上設(shè)置有導(dǎo)向孔，導(dǎo)向桿位于導(dǎo)向孔內(nèi)，通過導(dǎo)向桿限制導(dǎo)引盤晃動。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鱗片可控式蛇形機器人，其特征在于:所述鱗片數(shù)量若干，且沿模塊骨架周向均布設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鱗片可控式蛇形機器人，其特征在于:所述導(dǎo)引盤采用花盤結(jié)構(gòu)，所述連桿與導(dǎo)引盤的鉸接點位于花盤臂之間。
【文檔編號】B25J9-06GK204278010SQ201420700753
【發(fā)明者】陳鍇林, 趙玉婷, 鮑政勛, 陳述平 [申請人]東北大學(xué)