[发明专利]一种可变仿生蛇形消防机器人的模块化关节

说明书

本发明提供一种可变仿生蛇形消防机器人的模块化关节，包括第一壳体、第二壳体、连接键、平行结构连接槽和正交结构连接槽；连接键设置在第一壳体上，平行结构连接槽和正交结构连接槽设置在第二壳体上，连接键与平行结构连接槽连接时，第一壳体和第二壳体构成平行结构整体；连接键与正交结构连接槽连接时，第一壳体和第二壳体构成正交结构整体，使得仿生蛇形消防机器人兼顾二维平面和三维空间的运动。本发明基于传统蛇形机器人正交关节进行构建，以更加灵活的结构满足蛇形消防机器人在各种复杂环境和工况中的不同动作对蛇体结构的需求，通过控制与接触面的摩擦力，解决仿生蛇形机器人的前进速度缓慢问题以及进行消防作业时机器蛇蛇身不稳定的问题。

技术领域

本发明涉及仿生蛇形消防机器人技术领域，具体而言，尤其涉及一种可变仿生蛇形消防机器人的模块化关节，应用于特种作业的蛇形消防机器人的结构。

背景技术

自上世纪80年代仿生学的逐步兴起，到如今全球信息化和智能化的发展，仿生机器人作为智能化的前沿技术，可以在特定的环境下完成特定的实际任务，已成为全世界范围内的热点研究项目之一。

仿生蛇形机器人由于其多关节、多自由度的特点，可以在二维空间、三维空间内实现多种运动方式：既可以实现生物蛇蜿蜒、蠕动等传统动作，又可以实现行波运动、翻滚运动等生物蛇无法实现的动作。破除了传统的轮式、履带式机器人只能应用于良好路段或非恶劣运动环境的局限性，有优良的环境适应能力。因此蛇形机器人可以在诸多领域得到广泛应用，如地震等自然灾害形成的复杂环境进行勘探、火灾发生时的消防灭火工作、以及复杂管道内的检修工作等都可发挥极大作用。

目前蛇形机器人较多使用正交结构，蜿蜒运动时运动关节距离较大，无法更好的拟合蜿蜒运动曲线，此外由于其特殊的蜿蜒运动方式：需与接触面间有较大法向摩擦，较小的切向摩擦蛇形机器人才能实现较快的运动速度。多以外加从动轮作为解决方案，但常规轮子无法有效的利用切向和法向摩擦力，蛇形机器人蜿蜒运动时需要轮子提供足够的法向摩擦力，抑制蛇形机器人运动时发生横移。又因为从动轮的一切运动都受外界驱动的特点，有时会为运动造成负面影响：在接触面较为光滑时容易打滑造成运动损失；在执行消防任务时，需要抬起水管时容易受喷头反作用力反向运动。

目前针对现有正交结构的蛇形机器人的实际工作需求，亟需一种新型的蛇形机器人结构有效利用蛇形机器人与接触面的摩擦力，在满足一定的前进速度的同时又可以有效避免侧移；在执行消防作业时避免受反作用力而反向运动。

发明内容

根据上述提出的技术问题，提供一种可变仿生蛇形消防机器人的模块化关节。本发明基于传统蛇形机器人正交关节进行构建，以更加灵活的结构满足蛇形消防机器人在各种复杂环境和工况中的不同动作对蛇体结构的需求，通过控制与接触面的摩擦力，解决了仿生蛇形机器人的前进速度缓慢问题以及进行消防作业时机器蛇蛇身不稳定的问题。

本发明采用的技术手段如下：

一种可变仿生蛇形消防机器人的模块化关节，包括：第一壳体、第二壳体、连接键、平行结构连接槽以及正交结构连接槽；其中：

连接键设置在第一壳体上，平行结构连接槽和正交结构连接槽设置在第二壳体上，连接键与平行结构连接槽连接时，第一壳体和第二壳体构成平行结构整体；连接键与正交结构连接槽连接时，第一壳体和第二壳体构成正交结构整体，使得仿生蛇形消防机器人兼顾二维平面和三维空间的运动。

进一步地，所述第二壳体的外壁四周还设置有轮槽，轮槽内固定连接有轮子，轮子之间连接有销槽，销槽连接制动套件，制动套件用于控制轮子运动。

进一步地，所述制动套件包括电磁铁、弹簧和制动销头；电磁铁连接弹簧，弹簧连接制动销头，制动销头连接销槽，电磁铁通断受仿生蛇形消防机器人主控板控制，其中：