一種蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)及蛇形機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體是一種蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)及蛇形機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，仿生機(jī)器人學(xué)正在機(jī)器人領(lǐng)域占有越來越重要的位置。蛇形機(jī)器人是一種新型的仿生機(jī)器人，它實(shí)現(xiàn)了像蛇一樣的“無肢運(yùn)動”，在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，如在有輻射、有劇毒、地震、狹小管道等不適宜人類工作的場合，這些優(yōu)勢已經(jīng)在部分生產(chǎn)應(yīng)用中得到了充分的證實(shí)。
[0003]目前，蛇形機(jī)器人已出現(xiàn)了多種結(jié)構(gòu)形式，并實(shí)現(xiàn)了多種運(yùn)動模式。按照結(jié)構(gòu)形式的不同，蛇形機(jī)器人可以分為兩類:一是由剛性桿組成的鏈狀結(jié)構(gòu)；二是由帶有輪子或者履帶的模塊串連，運(yùn)動直接由輪子、履帶驅(qū)動或蛇體內(nèi)的行波傳播產(chǎn)生。上述的兩類蛇形機(jī)器人在遇到路面凸起或小的障礙物時，機(jī)器人與地面之間產(chǎn)生的摩擦力相對較小，往往不便于繼續(xù)前行。此外，越來越多的蛇形機(jī)器人被用于緊急救援活動，但現(xiàn)有蛇形機(jī)器人往往無法與上位機(jī)或遠(yuǎn)程控制終端進(jìn)行通信，不便于救援活動的順利展開。此為現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)及蛇形機(jī)器人，用于增加蛇形機(jī)器人在遇到路面凸起或小的障礙物時與地面之間的摩擦力，從而便于機(jī)器人的繼續(xù)前行。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)，包括前關(guān)節(jié)臂、后關(guān)節(jié)臂、舵機(jī)、舵機(jī)安裝架、以及安裝在舵機(jī)輸出軸上的舵盤，舵機(jī)安裝在舵機(jī)安裝架上；所述的前關(guān)節(jié)臂包括臂底以及安裝在臂底上的側(cè)翼I和側(cè)翼II，臂底、側(cè)翼I和側(cè)翼II呈U型分布，側(cè)翼II安裝在舵盤上，臂底上設(shè)有連接孔I ;所述的后關(guān)節(jié)臂包括呈L型連接的安裝部和關(guān)節(jié)連接部，后關(guān)節(jié)臂通過安裝部安裝在舵機(jī)安裝架上，關(guān)節(jié)連接部與所述的臂底相平行，關(guān)節(jié)連接部上設(shè)有用于與其它關(guān)節(jié)的臂底上的連接孔I配合使用的連接孔II。
[0006]其中，上述蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)的前關(guān)節(jié)臂的側(cè)翼I的外側(cè)用于與地面接觸。
[0007]側(cè)翼I的外側(cè)設(shè)有防滑墊。其中防滑墊的使用，不僅可以防止側(cè)翼I的磨損，從而對前關(guān)節(jié)臂起到一定的保護(hù)作用，且還可以增加整個蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)與地面的摩擦力，從而在一定程度上有助于利用該蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)制成的蛇形機(jī)器人的前行，較為實(shí)用。
[0008]本實(shí)用新型還提供了一種使用上述蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)的蛇形機(jī)器人，包括蛇頭和蛇體以及安裝在蛇體上的攝像頭和傳感器組和供電電源；所述的蛇頭包括蛇頭殼體，以及內(nèi)置于蛇頭殼體內(nèi)的主控制系統(tǒng)、伺服驅(qū)動器和扭梁關(guān)節(jié)，和安裝在蛇頭外殼尾端的蛇體連接部；所述的蛇體包括一組蛇體關(guān)節(jié)，所述的蛇體關(guān)節(jié)為上述的蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)，各蛇體關(guān)節(jié)之間通過相應(yīng)的臂底和關(guān)節(jié)連接部順序相連，所述的蛇頭與蛇體通過蛇體連接部與蛇體首部的蛇體關(guān)節(jié)的臂底相連。其中，該蛇形機(jī)器人各蛇形關(guān)節(jié)的前關(guān)節(jié)臂的側(cè)翼I所在的一側(cè)用于與地面接觸，這避免了現(xiàn)有蛇形機(jī)器人的運(yùn)動由輪子、履帶驅(qū)動或由蛇體內(nèi)的行波傳播產(chǎn)生的方式的使用；且本申請所述的蛇形機(jī)器人通過前關(guān)節(jié)臂的側(cè)翼I行走于地面，即采用葉片輪行走的方式，在遇到路面凸起或者小的障礙物時，能夠?qū)⒙访嫱蛊鸹蛘咝〉恼系K物卡在兩葉片輪之間，產(chǎn)生很大的摩擦力，進(jìn)而驅(qū)動蛇形機(jī)器人前進(jìn)，較為實(shí)用。
[0009]所述的主控制系統(tǒng)包括控制器，以及與控制器相連的GPS定位模塊和無線通信模塊。其中，GPS模塊用于實(shí)時采集蛇形機(jī)器人的地理位置信息；無線通信模塊用于實(shí)現(xiàn)蛇形機(jī)器人與遠(yuǎn)程控制終端或上位機(jī)的通信，比如用于將GPS模塊采集的地理位置信息、將攝像頭和傳感器組采集的相關(guān)環(huán)境信息發(fā)送出去、以便于遠(yuǎn)程控制終端或上位機(jī)及時掌握機(jī)器人的地理位置及機(jī)器人所處的環(huán)境信息，從而能夠克服現(xiàn)有蛇形機(jī)器人無法與遠(yuǎn)程控制終端或上位機(jī)進(jìn)行通信的不足，在很大程度上便于救援活動的順利展開。此外，所述的無線通信模塊還可用于接收遠(yuǎn)程控制終端或上位機(jī)發(fā)送來的相關(guān)控制指令，從而便于控制蛇形機(jī)器人的行為。
[0010]所述的攝像頭和傳感器組安裝在蛇體首部的蛇體關(guān)節(jié)上，供電電源安裝在蛇體末端的蛇體關(guān)節(jié)上，不僅便于實(shí)現(xiàn)，且便于維持蛇形機(jī)器人的整體平衡，較為實(shí)用。
[0011]所述的攝像頭和傳感器組包括攝像頭、溫度傳感器、濕度傳感器和紅外線傳感器。
[0012]所述的主控制系統(tǒng)還包括GSM模塊，該GSM模塊連接所述的控制器。GSM模塊用于無線通信模塊的備用傳輸模塊，可增加本機(jī)器人與遠(yuǎn)程控制終端或上位機(jī)通信的可靠性，非常實(shí)用。
[0013]所述的控制器采用AVR單片機(jī)。
[0014]所述的主控制系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)存儲模塊，該數(shù)據(jù)存儲模塊連接所述的控制器，用于對機(jī)器人采集到的各相關(guān)信息進(jìn)行及時存儲，比如用于存儲攝像頭和傳感器組以及GPS定位模塊采集的相關(guān)信息，以便在無線通信模塊故障時，也可對相關(guān)信息作及時的存儲，進(jìn)而便于后續(xù)的分析與處理。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0016](I)本實(shí)用新型所述蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)在使用時，將前關(guān)節(jié)臂的側(cè)翼I的外側(cè)用于與地面接觸，可避免現(xiàn)有蛇形機(jī)器人的關(guān)節(jié)的運(yùn)動由輪子、履帶驅(qū)動或由蛇體內(nèi)的行波傳播產(chǎn)生的方式的使用，將側(cè)翼I看成葉片輪，則本實(shí)用新型在遇到路面凸起或者小的障礙物時，能夠?qū)⒙访嫱蛊鸹蛘咝〉恼系K物卡在兩相鄰關(guān)節(jié)的葉片輪之間，產(chǎn)生很大的摩擦力，進(jìn)而驅(qū)動蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)前進(jìn)；
[0017](2)本實(shí)用新型所述的蛇形機(jī)器人的蛇體包括一組上述的蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)，各蛇體關(guān)節(jié)之間通過相應(yīng)的臂底和關(guān)節(jié)連接部順序相連，所述的蛇頭與蛇體通過蛇體連接部與蛇體首部的蛇體關(guān)節(jié)的臂底相連；其中，該蛇形機(jī)器人各蛇形關(guān)節(jié)的前關(guān)節(jié)臂的側(cè)翼I所在的一側(cè)用于與地面接觸，這能避免現(xiàn)有蛇形機(jī)器人的運(yùn)動由輪子、履帶驅(qū)動或由蛇體內(nèi)的行波傳播產(chǎn)生的方式的使用，且本申請所述的蛇形機(jī)器人通過前關(guān)節(jié)臂的側(cè)翼I行走于地面，即采用葉片輪行走的方式，在遇到路面凸起或者小的障礙物時，能夠?qū)⒙访嫱蛊鸹蛘咝〉恼系K物卡在兩葉片輪之間，產(chǎn)生很大的摩擦力，進(jìn)而驅(qū)動蛇形機(jī)器人前進(jìn)，較為實(shí)用；
[0018](3)本實(shí)用新型的主控制系統(tǒng)包括控制器，以及與控制器相連的GPS定位模塊和無線通信模塊，其中，GPS模塊用于實(shí)時采集蛇形機(jī)器人的地理位置信息，無線通信模塊用于實(shí)現(xiàn)蛇形機(jī)器人與遠(yuǎn)程控制終端或上位機(jī)的通信，無線通信模塊可用于將GPS模塊采集的地理位置信息、將攝像頭和傳感器組采集的相關(guān)環(huán)境信息發(fā)送出去，這能夠克服現(xiàn)有蛇形機(jī)器人無法與遠(yuǎn)程控制終端或上位機(jī)進(jìn)行通信的不足，便于遠(yuǎn)程控制終端或上位機(jī)及時掌握機(jī)器人的地理位置及機(jī)器人所處的環(huán)境信息，從而在很大程度上便于救援活動的順利展開。
[0019]由此可見，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見的。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型所述蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖1 ;
[0021]圖2為本實(shí)用新型所述蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖2 ;
[0022]圖3為本實(shí)用新型所述蛇形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為圖3中所述蛇形機(jī)器人的電氣原理框圖。
[0024]其中:1為蛇頭，2為蛇體，3為防滑墊，4為尾關(guān)節(jié)，5為攝像頭和傳感器組，6為供電電源，7為蛇體關(guān)節(jié)，8為后關(guān)節(jié)臂，8.1為關(guān)節(jié)連接部，8.2為安裝部，9為舵機(jī)，10為舵盤，11為舵機(jī)安裝架，12為前關(guān)節(jié)臂，12.1為臂