[发明专利]一种蛇形仿生机器人及其控制系统

说明书

本发明公开了一种蛇形仿生机器人及其控制系统，涉及仿生机器人技术领域。本发明包括头部关节、尾部关节以及连接于头部关节和尾部关节之间的通用关节，头部关节包括第一壳体、相机、功能模块控制电路、功能模块通信电路等；尾部关节包括第二壳体、蛇体尾部关节控制电路、供电电路、线缆接插口等；通用关节包括第三壳体、关节接插电路、舵机、关节控制电路等；尾部关节的尾部通过控制线连接电源控制器，并由USB线连接至上位机控制台以及通过遥控手柄对蛇形仿生机器人进行控制。本发明能够适用于空间狭小、环境复杂、人不易到达的应用场景，可应用于狭窄管道、电缆沟道、大型设备腔体内部作业，也可应用于地震救援、军事巡检等场景，具有复杂环境适应能力强的特点。

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，特别是涉及一种蛇形仿生机器人以及一种蛇形仿生机器人的控制系统。

背景技术

本发明属于蛇类机器人，目前主要在学术研究领域有涉及，其中主要有：1、国际研究机构：德国国家信息技术研究中心研制的GMD-snake搭载压力传感器、摄像传感器等；密西根大学的OmniTead OT系列，采用气动多自由度关节；卡内基梅隆大学的Uncle Sam，模块化机器人；挪威科技大学的Anna Konda，用于救火。2、国内主要研究：沈阳自动化研究所研制的巡视者系列机器人；上海交大研制的适用于爬行的CSR机器人；国防科技大学的NUDTSR机器人和北京信息科技大学研发的“中国龙”。上述学术领域的蛇形机器人形态各异，主要用于技术研究，有的仅为原型产品。本发明与卡内基梅隆大学的蛇形机器人最为接近，都是模块化关节，但无论从规格尺寸、外观形态，还是内部组件，均有不同，差异很大。3、产品化的蛇类机器人有：OC robotics公司的蛇型机械臂，Festo仿生机器人BionicMotionRobot和新松公司的蛇型机械臂。这三家机器人产品属于类蛇形的机械臂，其和蛇形机器人最大区别，在于其末端固定，不能独立运行，仅在动作形态上与蛇的动作相似。与本发明差别很大。

学术领域的蛇形机器人从外观形态和运动方式，都与本发明接近，但主要用于技术研究，一般为机器人原型，产品化不足，可靠性较差，另外，学术研究用的机器人往往成本较高，可复制性差。

对于商用蛇型机械臂产品，虽然已有一些公司产品化，但该类产品和本发明差异较大，仅在动作形态上与蛇的动作相似。其末端一般固定，不能独立移动，应用场景和应用方式与本发明不同，机器人作业范围受限机器人的尺寸，应用场景有限，因此针对以上问题，本发明提供的一种蛇形仿生机器人及其控制系统具有重要意义。

发明内容

本发明为一种蛇形仿生机器人及其控制系统，属于一项仿生机器人产品发明；该机器人从外观样式以及运动形式与蛇相似，故可称为认为是一种蛇类型的机器人；该机器人可以也归属为特种机器人中的一种，适用于空间狭小、环境复杂、人不易到达的应用场景，例如可在狭窄管道、电缆沟道、大型设备腔体内部作业，也可应用于地震救援、军事巡检等场景，具有复杂环境适应能力强的特点。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种蛇形仿生机器人及其控制系统，包括由头部关节、尾部关节以及连接于头部关节和尾部关节之间的至少八个通用关节活动连接构成；

所述头部关节包括圆筒型的第一壳体、环绕安装于第一壳体前端部的一圈LED照明灯以及位于中间位置的相机、安装于第一壳体内部的用于控制LED照明灯和相机的功能模块控制电路、安装于第一壳体内部的功能模块通信电路、分别位于头部关节“凵”型连接基座上两侧的第一关节安装机械接口和第一轴承；所述功能模块通信电路上设置有用于显示头部关节工作状态的第一指示灯、连接LED照明灯与相机的功能模块通信接口、用于传导关节控制信号实现基座连接控制通信以及用于传输数据的第一模拟通信接口；