CN107813304A - 一种仿生蛇形机器人多自由度关节模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生蛇形机器人多自由度关节模块，包括两个动力舱、仿生蛇皮关节、弹性杆件，两个动力舱内均安装有一个电机，其中一个电机水平摆放，另一个电机竖直摆放，两个动力舱之间通过至少三个依次相接的仿生蛇皮关节相连，且弹性杆件的两端分别连接两个动力舱，为两个动力舱提供弹性支撑，每个电机的输出轴均装配有带轮，带轮缠绕着皮带，皮带两端分别连接于相对那个动力舱的两个皮带耳上。本发明通过使用弹性杆件代替蛇的脊椎，皮带代替肌肉，仿生蛇皮代替蛇皮，是一种仿生意义上蛇形机器人多自由度关节模块，此外，关节状的仿生蛇皮能为关节提供足够的摩擦力，使关节在平地上运动，并可适应复杂的地形环境。

Description

一种仿生蛇形机器人多自由度关节模块

技术领域

本发明涉及仿生机器人的技术领域，尤其是指一种仿生蛇形机器人多自由度关节模块。

背景技术

蛇形机器人具有柔性大、适应性强的特点，能在较为复杂的地形上爬行，并可攀爬障碍物，是以轮子或腿作为行走工具的机器难以比拟的。蛇形机器人一般由多个关节组成，在目前已有的蛇形机器人中，一般通过舵机、电机连接类万向节机构并以此连接成串，依靠各个万向节的转动模仿蛇类运动的方法实现爬行；或通过连接外部装备有轮子、履带等外置驱动装置的若干无动力(有动力)万向节实现爬行；通过上述方法制造的关节并非仿生意义上的蛇形机器人。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种合理可靠的仿生蛇形机器人多自由度关节模块，它是一种仿生意义上的、具备蛇类运动机理的机构。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种仿生蛇形机器人多自由度关节模块，包括有第一动力舱及其配套的第一电机、第二动力舱及其配套的第二电机、仿生蛇皮关节、弹性杆件；所述第一动力舱、第二动力舱的舱体内均设置有安装支架，所述第一电机的机身水平安装在第一动力舱的第一安装支架上，其输出轴装配有第一带轮，所述第二电机的机身竖直安装在第二动力舱的第二安装支架上，其输出轴装配有第二带轮；所述第一动力舱、第二动力舱之间通过至少三个依次相接的仿生蛇皮关节相连，所述仿生蛇皮关节的两侧各安装有两个第三连接耳，且同一侧的两个第三连接耳用于连接相应动力舱或相邻的仿生蛇皮关节；所述弹性杆件的一端连接于第一动力舱的第一安装支架，其另一端连接于第二动力舱的第二安装支架，为两个动力舱提供弹性支撑；所述第一带轮上缠绕着第一皮带，所述第一皮带的两端分别连接于第二动力舱的两个第二皮带耳上，该两个第二皮带耳之间的夹角为180°，同时所述第二动力舱上安装有两个夹角为180°的第二连接耳，用于连接仿生蛇皮关节，且该两个第二连接耳所在的直线与上述两个第二皮带耳所在的直线能构成直角坐标系；所述第二带轮上缠绕着第二皮带，所述第二皮带的两端分别连接于第一动力舱的两个第一皮带耳上，该两个第一皮带耳之间的夹角为180°，同时所述第一动力舱上安装有两个夹角为180°的第一连接耳，用于连接仿生蛇皮关节，且该两个第一连接耳所在的直线与上述两个第一皮带耳所在的直线能构成直角坐标系，同时该两个第一连接耳所在的直线垂直于上述两个第二连接耳所在的直线；当模块模仿蛇类进行左右爬行运动时，所述第一动力舱的第一电机会带动第一带轮通过第一皮带牵扯第二动力舱动作，从而实现关节的转动；当模块模仿蛇类进行上下爬行运动时，所述第二动力舱的第二电机会带动第二带轮通过第二皮带牵扯第一动力舱动作，从而实现关节的转动。

所述第一动力舱、第二动力舱与相应仿生蛇皮关节之间，及两两相邻仿生蛇皮关节之间是通过配套的螺丝和螺母进行可拆卸连接。

所述第一动力舱、第二动力舱为圆环形舱体。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、通过使用弹性杆件代替蛇的脊椎，皮带代替肌肉，仿生蛇皮代替蛇皮，是一种仿生意义上蛇形机器人多自由度关节模块。

2、关节状的仿生蛇皮能够为关节提供足够的摩擦力，从而使关节在平地上运动，且由此关节组成的蛇形机器人能够适应复杂的地形环境。

附图说明

图1为本发明模块的立体图。

图2为图1的半剖视图。

图3为本发明模块的侧视图。

图4为本发明模块的俯视图。

图5为仿生蛇皮关节的立体图。

图6为三个仿生蛇皮关节的连接示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图6所示，本实施例所提供的仿生蛇形机器人多自由度关节模块，包括有第一动力舱1及其配套的第一电机2、第二动力舱3及其配套的第二电机4、仿生蛇皮关节5、弹性杆件6；所述第一动力舱1、第二动力舱2的舱体为圆环形舱体，其内均设置有安装支架，所述第一电机3的机身水平安装在第一动力舱1的第一安装支架7上，其输出轴装配有第一带轮8，所述第二电机4的机身竖直安装在第二动力舱3的第二安装支架9上，其输出轴装配有第二带轮10；所述第一动力舱1、第二动力舱2之间通过至少三个依次相接的仿生蛇皮关节5相连，所述仿生蛇皮关节5的两侧各安装有两个第三连接耳17，且同一侧的两个第三连接耳17用于连接相应动力舱或相邻的仿生蛇皮关节；所述弹性杆件6的一端连接于第一动力舱1的第一安装支架7，其另一端连接于第二动力舱3的第二安装支架9，为两个动力舱提供弹性支撑；所述第一带轮8上缠绕着第一皮带11，所述第一皮带11的两端分别连接于第二动力舱3的两个第二皮带耳13上，该两个第二皮带耳13之间的夹角为180°，同时所述第二动力舱3上安装有两个夹角为180°的第二连接耳16，用于连接仿生蛇皮关节5，且该两个第二连接耳16所在的直线与上述两个第二皮带耳13所在的直线能构成直角坐标系；所述第二带轮10上缠绕着第二皮带12，所述第二皮带12的两端分别连接于第一动力舱1的两个第一皮带耳14上，该两个第一皮带耳14之间的夹角为180°，同时所述第一动力舱1上安装有两个夹角为180°的第一连接耳15，用于连接仿生蛇皮关节5，且该两个第一连接耳15所在的直线与上述两个第一皮带耳14所在的直线能构成直角坐标系，同时该两个第一连接耳15所在的直线垂直于上述两个第二连接耳16所在的直线；所述第一动力舱1、第二动力舱2与相应仿生蛇皮关节5之间，及两两相邻仿生蛇皮关节5之间是通过配套的螺丝18和螺母19进行可拆卸连接，方便拆卸替换。

当模块模仿蛇类进行左右爬行运动时，所述第一动力舱1的第一电机2会带动第一带轮8通过第一皮带11牵扯第二动力舱3动作，从而实现关节的转动；当模块模仿蛇类进行上下爬行运动时，所述第二动力舱3的第二电机4会带动第二带轮10通过第二皮带12牵扯第一动力舱1动作，从而实现关节的转动。

以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种仿生蛇形机器人多自由度关节模块，其特征在于：包括有第一动力舱(1)及其配套的第一电机(2)、第二动力舱(3)及其配套的第二电机(4)、仿生蛇皮关节(5)、弹性杆件(6)；所述第一动力舱(1)、第二动力舱(2)的舱体内均设置有安装支架，所述第一电机(3)的机身水平安装在第一动力舱(1)的第一安装支架(7)上，其输出轴装配有第一带轮(8)，所述第二电机(4)的机身竖直安装在第二动力舱(3)的第二安装支架(9)上，其输出轴装配有第二带轮(10)；所述第一动力舱(1)、第二动力舱(2)之间通过至少三个依次相接的仿生蛇皮关节(5)相连，所述仿生蛇皮关节(5)的两侧各安装有两个第三连接耳(17)，且同一侧的两个第三连接耳(17)用于连接相应动力舱或相邻的仿生蛇皮关节；所述弹性杆件(6)的一端连接于第一动力舱(1)的第一安装支架(7)，其另一端连接于第二动力舱(3)的第二安装支架(9)，为两个动力舱提供弹性支撑；所述第一带轮(8)上缠绕着第一皮带(11)，所述第一皮带(11)的两端分别连接于第二动力舱(3)的两个第二皮带耳(13)上，该两个第二皮带耳(13)之间的夹角为180°，同时所述第二动力舱(3)上安装有两个夹角为180°的第二连接耳(16)，用于连接仿生蛇皮关节(5)，且该两个第二连接耳(16)所在的直线与上述两个第二皮带耳(13)所在的直线能构成直角坐标系；所述第二带轮(10)上缠绕着第二皮带(12)，所述第二皮带(12)的两端分别连接于第一动力舱(1)的两个第一皮带耳(14)上，该两个第一皮带耳(14)之间的夹角为180°，同时所述第一动力舱(1)上安装有两个夹角为180°的第一连接耳(15)，用于连接仿生蛇皮关节(5)，且该两个第一连接耳(15)所在的直线与上述两个第一皮带耳(14)所在的直线能构成直角坐标系，同时该两个第一连接耳(15)所在的直线垂直于上述两个第二连接耳(16)所在的直线；当模块模仿蛇类进行左右爬行运动时，所述第一动力舱(1)的第一电机(2)会带动第一带轮(8)通过第一皮带(11)牵扯第二动力舱(3)动作，从而实现关节的转动；当模块模仿蛇类进行上下爬行运动时，所述第二动力舱(3)的第二电机(4)会带动第二带轮(10)通过第二皮带(12)牵扯第一动力舱(1)动作，从而实现关节的转动。

2.根据权利要求1所述的一种仿生蛇形机器人多自由度关节模块，其特征在于：所述第一动力舱(1)、第二动力舱(2)与相应仿生蛇皮关节(5)之间，及两两相邻仿生蛇皮关节(5)之间是通过配套的螺丝(18)和螺母(19)进行可拆卸连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种仿生蛇形机器人多自由度关节模块，其特征在于：所述第一动力舱(1)、第二动力舱(2)为圆环形舱体。