[发明专利]一种具有正交关节结构的蛇形机器人

说明书

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，涉及一种蛇形机器人，特别是涉及一种具有正交关节结构的蛇形机器人。

背景技术

蛇形机器人具有易于伪装、隐蔽性强等特点，复杂地形通过能力强，能够代替或部分代替操作人员完成危险的工作，如侦查、搜救、巡逻、管道检测和空间探索等。然而，现有的蛇形机器人通常存在结构设计不合理、质量分布不均匀，体型笨重、不够灵活，空间自由度不够好、冗余度不够高等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种体积小巧、结构简洁、操作简单、运动灵活、空间自由度高的具有正交关节结构的蛇形机器人。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种具有正交关节结构的蛇形机器人，包括通过多个关节连接件4依次首尾连接的一个蛇头关节1、多个蛇身关节2和一个蛇尾关节3。每个所述蛇身关节2上均设有水平转动输出的横向舵机51和竖直转动输出的纵向舵机52；所述关节连接件4为平板折成的U形结构，包括水平板41和位于水平板41两侧并与水平板41垂直的两个纵向板42；所述纵向板42与相邻两个蛇身关节2中前方蛇身关节2的纵向舵机52输出轴50固定连接，所述水平板41与相邻两个蛇身关节2中后方蛇身关节2的横向舵机51输出轴50固定连接。

进一步，所述蛇身关节2包括设置在蛇身支架21上用于与前方相邻关节连接的横向舵机51、与后方相邻关节连接的纵向舵机52，以及用于供电的电池6和用于控制的电路板7；所述电池6与电路板7电连接，所述电路板7与横向舵机51和纵向舵机52电连接。

进一步，所述蛇头关节1包括设置在蛇头支架11上用于与后方相邻关节连接的纵向舵机52，用于供电的电池6和用于控制的电路板7，以及设置在蛇头支架11前端的蛇头盖12；所述电池6与电路板7电连接，所述电路板7与纵向舵机52电连接。

进一步，所述蛇尾关节3包括设置在蛇尾支架31上用于与前方相邻关节连接的横向舵机51，用于供电的电池6和用于控制的电路板7，以及设置在蛇尾支架31后端的蛇尾盖32；所述电池6与电路板7电连接，所述电路板7与横向舵机51电连接。

进一步，所述关节连接件4包括水平板41和位于水平板41两侧并与水平板41垂直的两个纵向板42；所述水平板41上设有用于连接横向舵机51的第三通孔43，所述纵向板42上设有用于连接纵向舵机52的第四通孔44；所述横向舵机51、纵向舵机52的输出轴50通过连接盘8实现与水平板41的第三通孔43和纵向板42的第四通孔44实现连接固定。

进一步，所述横向舵机51和纵向舵机52为结构相同的长方体结构，横向舵机51和纵向舵机52的前、后表面53均为矩形，相对的两个侧面54均设有输出轴50。

本发明提供的一种具有正交关节结构的蛇形机器人，各个关节采用正交驱动结构，可以提高蛇形机器人的灵活性和可操作性，能够同时进行蜿蜒运动(即水平面S形运动)和蠕动(即竖直面S形运动)动作。蛇身关节采用双舵机正交驱动结构，体积小巧，运动灵活，提高了复杂环境的通过性和操控性。蛇形机器人采用模块化设计，可任意增加或减少蛇身模块，拓展了蛇形机器人的应用范围；不同关节组件采用相同的舵机、关节连接件等部件，采用了减少了维修难度。

附图说明

图1是蛇形机器人的整体结构示意图；

图2是蛇身关节整体结构示意图；

图3是蛇身关节主视图；

图4是蛇身关节俯视图；

图5是蛇身关节右视图；

图6是蛇身支架结构示意图；

图7是关节连接件结构示意图；

图8是舵机结构示意图；

图9是舵机连接盘结构示意图；

图10是电池结构示意图；

图11是控制板结构示意图；

图12是蛇头关节整体结构示意图；

图13是蛇头关节主视图；

图14是蛇头关节俯视图；

图15是蛇头关节左视图；

图16是蛇头支架结构示意图；

图17是蛇头盖结构示意图；

图18是蛇尾关节整体结构示意图；

图19是蛇尾关节主视图；

图20是蛇尾关节俯视图；

图21是蛇尾关节左视图；

图22是蛇尾支架结构示意图；

图23是蛇尾盖结构示意图；

图24是控制系统原理框图；

图25是主控系统的电路结构示意图；