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CN107984465A - 一种基于蜿蜒运动模式具有双连杆关节的仿生机器人 - Google Patents

一种基于蜿蜒运动模式具有双连杆关节的仿生机器人 Download PDF

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CN107984465A
CN107984465A CN201711212269.6A CN201711212269A CN107984465A CN 107984465 A CN107984465 A CN 107984465A CN 201711212269 A CN201711212269 A CN 201711212269A CN 107984465 A CN107984465 A CN 107984465A
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China
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CN201711212269.6A
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班书昊
李晓艳
席仁强
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Shenzhen Sixpipes Technology Co ltd
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Changzhou University
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
    • B25J9/065—Snake robots

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  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于蜿蜒运动模式具有双连杆关节的仿生机器人，属于仿生机器人领域。它包括机器蛇头、前蛇身、后蛇身和机器蛇尾，此外还包括三组连杆关节A和三组连杆关节B；三组连杆关节A与三组连杆关节B平行装设；机器蛇头与前蛇身采用第一组连杆关节A、第一组连杆关节B并行连接；前蛇身与后蛇身采用第二组连杆关节A、第二组连杆关节B并行连接；后蛇身与机器蛇尾采用第三组连杆关节A、第三组连杆关节B并行连接。本发明在两个舵机的同步、同向驱动下可以以S型曲线蜿蜒行走，从而增加了仿生机器人的运动姿态的高度仿蛇性。

Description

一种基于蜿蜒运动模式具有双连杆关节的仿生机器人
技术领域
本发明涉及仿生机器人领域，特指一种基于蜿蜒运动模式具有双连杆关节的仿生机器人。
背景技术
随着工业化的进展，特殊机器人领域的研究越来越受到科学界与工业界的关注。尤其是在有辐射、剧毒、黑暗或狭小管道等不适宜人类工作的场合，能够如生物蛇一样蜿蜒运动的防生机器人具有广泛的应用前景。现有的蛇形机器人仅仅作为一种观赏性机器，不能模拟生物蛇的蜿蜒运动，在实际应用能难以帮助人类完成需要完成的工作。因此，设计一种更加符合蛇类蜿蜒运动模式的仿生机器人具有一定的价值。
发明内容
本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种采用双舵机驱动三自由度、能够蜿蜒前进的、具有连杆关节的仿生机器人。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种基于蜿蜒运动模式具有双连杆关节的仿生机器人，它包括机器蛇头、前蛇身、后蛇身和机器蛇尾，此外还包括三组连杆关节A和三组连杆关节B。
所述三组连杆关节A与所述三组连杆关节B平行装设；所述机器蛇头与所述前蛇身采用第一组所述连杆关节A、第一组所述连杆关节B并行连接；所述前蛇身与所述后蛇身采用第二组所述连杆关节A、第二组所述连杆关节B并行连接；所述后蛇身与所述机器蛇尾采用第三组所述连杆关节A、第三组所述连杆关节B并行连接。
所述三组连杆关节A的结构完全相同，均包括前置铰链A、后置铰链A、连接所述前置铰链A和所述后置铰链A的主动连杆A、直线轨道A、可沿直线轨道A上自由滑动的牵引滑块A、连接所述后置铰链A与所述牵引滑块A的被动连杆A。
所述三组连杆关节B的结构完全相同，均包括前置铰链B、后置铰链B、连接所述前置铰链B和所述后置铰链B的主动连杆B、直线轨道B、可沿直线轨道B上自由滑动的牵引滑块B、连接所述后置铰链B与所述牵引滑块B的被动连杆B。
所述机器蛇头上装设有第一舵机，所述机器蛇尾上装设有第二舵机；所述第一舵机与所述第二舵机始终同步、同向转动。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的一种基于蜿蜒运动模式具有双连杆关节的仿生机器人，具有三个运动自由度，在两个舵机的同步、同向驱动下可以以S型曲线蜿蜒行走，从而增加了仿生机器人的运动姿态的高度仿蛇性。
(2)本发明的一种基于蜿蜒运动模式具有双连杆关节的仿生机器人，具有三个运动关节，每个关节均采用双连杆、滑块和轨道并行连接，从而增加了蛇身与关节处的柔性和可伸缩性，同时两个电机驱动三自由度，节约了能耗。
附图说明
图1是本发明的一种基于蜿蜒运动模式具有双连杆关节的仿生机器人的结构原理示意图。
图中，1—机器蛇头；2—前蛇身；3—后蛇身；4—机器蛇尾；51—前置铰链A；52—主动连杆A；53—后置铰链A；54—被动连杆A；55—牵引滑块A；56—直线轨道A；61—前置铰链B；62—主动连杆B；63—后置铰链B；64—被动连杆B；65—牵引滑块B；66—直线轨道B；7—第一舵机；8—第二舵机。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明的一种基于蜿蜒运动模式具有双连杆关节的仿生机器人，包括机器蛇头1、前蛇身2、后蛇身3和机器蛇尾4，此外还包括三组连杆关节A和三组连杆关节B，其特征在于：
参见图1所示，三组连杆关节A与三组连杆关节B平行装设；机器蛇头1与前蛇身2采用第一组连杆关节A、第一组连杆关节B并行连接；前蛇身2与后蛇身3采用第二组连杆关节A、第二组连杆关节B并行连接；后蛇身3与机器蛇尾4采用第三组连杆关节A、第三组连杆关节B并行连接；
参见图1所示，三组连杆关节A的结构完全相同，均包括前置铰链A51、后置铰链A53、连接前置铰链A51和后置铰链A53的主动连杆A52、直线轨道A56、可沿直线轨道A56上自由滑动的牵引滑块A55、连接后置铰链A53与牵引滑块A55的被动连杆A54；
参见图1所示，三组连杆关节B的结构完全相同，均包括前置铰链B61、后置铰链B63、连接前置铰链B61和后置铰链B63的主动连杆B62、直线轨道B66、可沿直线轨道B66上自由滑动的牵引滑块B65、连接后置铰链B63与牵引滑块B65的被动连杆B64；
参见图1所示，机器蛇头上装设有第一舵机7，机器蛇尾4上装设有第二舵机8；第一舵机7与第二舵机8始终同步、同向转动。
工作原理：第一舵机7正向转动，带动机器蛇头1绕前蛇身2向上转动，从而使得第一组连杆关节A、第一组连杆关节B同方向转动，且牵引滑块A55后退、牵引滑块B65向前蛇身2的前方运动；与此同时，第二舵机8也正向转动，驱动后蛇身3绕机器蛇尾4向下转动，从而使得第三组连杆关节A、第三组连杆关节B同方向转动，且牵引滑块A55前进，牵引滑块B65后退；前蛇身2与后蛇身3在第一舵机7的牵引与第二舵机8的推动下，绕第二组连杆关节A、第二组连杆关节B转动，从而使得整个仿生机器人弯曲成S型；之后，第一舵机7与第二舵机8同步反向转动，由于垂直于S型曲线的摩擦力远大于S型曲线切线方向上的摩擦力，进而使得后蛇身3在地面摩擦力的作用下带动机器蛇尾4前进，前蛇身2在地面摩擦力的作用下推动机器蛇头1前进，从而实现了蜿蜒运动。

Claims (1)

1.一种基于蜿蜒运动模式具有双连杆关节的仿生机器人，包括机器蛇头(1)、前蛇身(2)、后蛇身(3)和机器蛇尾(4)，此外还包括三组连杆关节A和三组连杆关节B，其特征在于：
所述三组连杆关节A与所述三组连杆关节B平行装设；所述机器蛇头(1)与所述前蛇身(2)采用第一组所述连杆关节A、第一组所述连杆关节B并行连接；所述前蛇身(2)与所述后蛇身(3)采用第二组所述连杆关节A、第二组所述连杆关节B并行连接；所述后蛇身(3)与所述机器蛇尾(4)采用第三组所述连杆关节A、第三组所述连杆关节B并行连接；
所述三组连杆关节A的结构完全相同，均包括前置铰链A(51)、后置铰链A(53)、连接所述前置铰链A(51)和所述后置铰链A(53)的主动连杆A(52)、直线轨道A(56)、可沿直线轨道A(56)上自由滑动的牵引滑块A(55)、连接所述后置铰链A(53)与所述牵引滑块A(55)的被动连杆A(54)；
所述三组连杆关节B的结构完全相同，均包括前置铰链B(61)、后置铰链B(63)、连接所述前置铰链B(61)和所述后置铰链B(63)的主动连杆B(62)、直线轨道B(66)、可沿直线轨道B(66)上自由滑动的牵引滑块B(65)、连接所述后置铰链B(63)与所述牵引滑块B(65)的被动连杆B(64)；
所述机器蛇头上装设有第一舵机(7)，所述机器蛇尾(4)上装设有第二舵机(8)；所述第一舵机(7)与所述第二舵机(8)始终同步、同向转动。
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