本發(fā)明涉及機器人領(lǐng)域，特別涉及一種蛇形機器人。

背景技術(shù)：

目前市面上常見的機器人，主要有輪式、四足、六足及輪腿復(fù)合式，輪式制作控制簡單，運動能力強，但由于過于常見，缺乏新意，難以得到市場的青睞。后面所述的幾種機器人，結(jié)構(gòu)與控制相對復(fù)雜，成本較高，不適用于業(yè)余人士制作娛樂，難以推廣。

蛇形機器人作為一種新興仿生類機器人在這一領(lǐng)域的應(yīng)用越來越受到重視，蛇形機器人的設(shè)計基于模塊化關(guān)節(jié)設(shè)計思想，機器人總體體積較小，各關(guān)節(jié)串聯(lián)組成多自由度冗余本體結(jié)構(gòu)，運動過程中機器人大部分機體與地面接觸，機器人重心極低，運動穩(wěn)定性高，而且運動形式多，蛇形機器人運用本體冗余特性、機體體積小，可以很容易適應(yīng)復(fù)雜路面環(huán)境。

現(xiàn)有的蛇形機器人雖然結(jié)構(gòu)及運動形式新穎，仿生度高，科研及娛樂市場前景廣闊，但目前主要處于科研階段，制作成本高，機器人運動能力有限，并未得到實質(zhì)性推廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、性價比高的蛇形機器人。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題提供的一種技術(shù)方案是：一種蛇形機器人，其特征在于包含：頭部模塊、身體模塊和尾部模塊，所述各模塊均包括機體、與機體連接的輪子，以及舵機，所述機體包括上基板和下基板，所述上基板上連接有舵機，所述上基板與所述下基板通過舵機轉(zhuǎn)動連接；其中，所述蛇形機器人各模塊之間，前一模塊的下基板與后一模塊的上基板固定連接，所述舵機驅(qū)動所述下基板做基于正弦曲線的協(xié)同擺動，使得蛇身發(fā)生S型蠕動變化，產(chǎn)生前進及轉(zhuǎn)向的動力，進而蛇形機器人在地面爬行。

作為上述方案的改進，所述上基板上設(shè)置有第一容置空間，所述第一容置空間內(nèi)設(shè)置有通孔，所述舵機固定連接在所述第一容置空間內(nèi)。

作為上述方案的進一步改進，所述下基板上設(shè)置有搖臂舵盤，所述搖臂舵盤固定連接在所述下基板的一端。

作為上述方案的改進，所述搖臂舵盤上設(shè)置有內(nèi)齒孔，所述內(nèi)齒孔與舵機上設(shè)置的外齒輪嚙合。

作為上述方案的改進，所述搖臂舵盤上設(shè)置有多組安裝孔。

作為上述方案的進一步改進，所述頭部模塊與所述身體模塊之間、所述身體模塊與所述身體模塊之間、所述身體模塊與所述尾部模塊之間固定連接。

作為上述方案的改進，所述輪子與設(shè)置在下基板上的輪軸固定連接，所述輪軸與所述下基板轉(zhuǎn)動連接。

作為上述方案的進一步改進，所述頭部模塊的上基板外形呈吐出舌頭的舌頭狀。

作為上述方案的進一步改進，所述尾部模塊的下基板的一端逐漸縮小呈蛇尾狀。

作為上述任意一項方案的改進，所述頭部模塊和所述尾部模塊之間可連接多個身體模塊。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明一種蛇形機器人，通過設(shè)置相互連接的具有舵機和輪子的頭部模塊、身體模塊和尾部模塊，使用舵機驅(qū)動各模塊自身及與其連接的模塊使得蛇形機器人做基于正弦曲線的協(xié)同擺動，使得蛇身發(fā)生S型蠕動變化，驅(qū)動蛇形機器人在地面爬行，另一方面相互連接的模塊化設(shè)計使得本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可依據(jù)需要增添身體模塊數(shù)量，使機器人運動時連續(xù)性更好，仿真度更高，性價比更高。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖做簡單說明。

圖1為本發(fā)明一種實施方式的整體示意圖；

圖2為該種實施方式的頭部模塊示意圖；

圖3為該種實施方式的身體模塊示意圖；

圖4為該種實施方式的尾部模塊示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進行清楚、完整地描述，以充分理解本發(fā)明的目的、方案和效果。需要說明的是，在不沖突的情況下本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。此外本發(fā)明中所使用的上、下、左、右等描述僅僅是相對圖中本發(fā)明各組成部分相互位置關(guān)系來說的。

圖1為本發(fā)明一種實施方式的整體示意圖，參照圖1一種蛇形機器人，包括頭部模塊10，身體模塊20，尾部模塊30，所述頭部模塊10與所述身體模塊20之間、所述身體模塊2與所述身體模塊20之間、所述身體模塊20與所述尾部模塊30之間，均可通過螺柱、螺釘連接，連接方式簡單方便，所述頭部模塊10與所述尾部模塊30之間連接有多個身體模塊20。

圖2為該種實施方式的頭部模塊示意圖，圖3為該種實施方式的身體模塊示意圖，圖4為該種實施方式的尾部模塊示意圖，參照圖2至圖4，所述頭部模塊10、身體模塊20和尾部模塊30，均包括上基板1、下基板2、舵機3、搖臂舵盤4和輪子5，所述上基板上設(shè)置有第一容置空間7，所述第一容置空間7內(nèi)還設(shè)置有通孔(圖中未示)，所述舵機3固定連接在所述上基板1上，所述固定連接可通過在舵機3兩翼上設(shè)置通孔，上基板1上設(shè)置與所述通孔對應(yīng)的螺紋孔，使用螺釘將所述舵機固定連接在所述上基板1上的第一容置空間7內(nèi)，所述第一容置空間7對所述舵機3還起到限位作用，所述下基板2與搖臂舵盤4固定連接，所述連接方式可為螺釘連接，或者使用膠結(jié)，所述搖臂舵盤4近似呈“十”字形，所述搖臂舵盤4從中心向兩端寬度逐漸縮小，使得模塊小巧緊湊，所述搖臂舵盤4固定連接在所述下基板2的一端，所述搖臂舵盤4上設(shè)置有內(nèi)齒孔(圖中未示)，所述內(nèi)齒孔與設(shè)置在舵機3上的外齒輪嚙合，舵機軸上設(shè)置有內(nèi)螺紋孔，使用螺釘從下面穿過下基板2、舵盤4與舵機軸內(nèi)螺紋孔配合，擰緊后將三者壓緊固定，連接穩(wěn)定，可靠性高；所述舵機3驅(qū)動所述下基板2做基于正弦曲線的協(xié)同擺動，使得身體發(fā)生S型蠕動變化，產(chǎn)生前進及轉(zhuǎn)向的動力，進而使蛇形機器人在地面爬行，所述搖臂舵盤4上還設(shè)置有多組連接孔，所述連接孔可用于固定連接所述搖臂舵盤4，所述連接孔還可用于調(diào)整所述搖臂舵盤4在下基板2上的位置，所述下基板2與所述輪子5通過設(shè)置在下基板2上的輪軸(圖中未示)連接，所述輪軸與所述下基板2轉(zhuǎn)動連接，所述輪軸上還設(shè)置有軸向擋圈(圖中未示)，防止輪軸發(fā)生軸向竄動，所述輪子5與所述輪軸固定連接，所述輪子2為橡膠輪，所述橡膠輪子5隨著蛇身擺動過程中左右方向為滑動摩擦，產(chǎn)生較大的驅(qū)動摩擦力，前后方向為滾動摩擦產(chǎn)生的阻礙摩擦力較小，使得機器人運動速度大大提升。所述蛇形機器人模塊與模塊之間，被連接模塊的下基板2與連接模塊的上基板通過螺柱連接。圖2中頭部模塊10的上基板11一端為吐出舌頭的蛇頭形狀，圖4中尾部模塊30上的下基板32一端寬度逐漸縮小呈蛇尾狀。

在控制算法中的正弦曲線，是通過離散化蛇運動過程中的體型曲線，得到的關(guān)節(jié)連接處舵機運動軌跡正弦曲線方程，通過改變方程參數(shù)即可控制蛇的運動形態(tài)。通過離散蛇運動曲線得到的關(guān)節(jié)連接處舵機角度運動曲線簡化表達式為：其中θ_i為從頭部起第i個舵機的角度變化函數(shù)，a決定蛇爬行時S型曲線幅值及爬行的前后方向，a取正值時向前爬行，a取負值時向后爬行，ω決定爬行時舵機角度變化周期，影響著爬行速度，c是一個轉(zhuǎn)向參數(shù)，當(dāng)?shù)扔诹銜r蛇往前爬行，大于零或小于零時轉(zhuǎn)向，參數(shù)大小影響轉(zhuǎn)彎幅度。

本發(fā)明蛇形機器人，通過舵機3驅(qū)動搖臂舵盤4做基于正弦曲線的協(xié)同擺動，驅(qū)使蛇身發(fā)生周期性的S型蠕動變化，蛇身與擺動過程中輪子5與地面之間產(chǎn)生前進及轉(zhuǎn)向動力，使得機器人在地面上爬行。另一方面本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可通過3D打印技術(shù)快速制作并組裝一款小型的蛇形機器人，性價比較高；采用模塊化設(shè)計，可根據(jù)需要自由增加模塊數(shù)量，改變蛇體長度；蛇身增加被動輪子，運動速度大大提升；本發(fā)明的蛇形機器人即可用作爬行娛樂，也可進入狹小環(huán)境進行探測，科研娛樂價值高。

以上對本發(fā)明較佳實施例進行了具體說明，但本發(fā)明并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)。