[发明专利]一种基于虚拟球铰的双轮模块化蛇形机器人

权利要求书

1.一种基于虚拟球铰的双轮模块化蛇形机器人，其特征在于：它包括N个虚拟球铰和N+1个双轮模块，N+1个双轮模块和N个虚拟球铰交替连接设置，双轮模块包括外麦克纳姆轮(1)和内麦克纳姆轮(2)；虚拟球铰包括动平台(3)、一组第一驱动装置(4)、一组虚拟球铰连接组件、一组第二驱动装置(8)和静平台(9)，动平台(3)和静平台(9)相对设置，动平台(3)的一端分别与一个外麦克纳姆轮(1)和一个内麦克纳姆轮(2)连接，静平台(9)的一端分别与一个外麦克纳姆轮(1)和一个内麦克纳姆轮(2)连接，动平台(3)的另一端安装有一组第一驱动装置(4)，静平台(9)的另一端安装有一组第二驱动装置(8)，一组虚拟球铰连接组件设置在一组第一驱动装置(4)和一组第二驱动装置(8)之间，且一组虚拟球铰连接组件的两端分别端与一组第一驱动装置(4)和一组第二驱动装置(8)连接。

2.根据权利要求1所述一种基于虚拟球铰的双轮模块化蛇形机器人，其特征在于：一组虚拟球铰连接组件包括一组第一摆杆(5)、一组曲杆(6)和一组第二摆杆(7)；第一驱动装置(4)通过一组第一摆杆(5)与一组曲杆(6)的一端连接，第二驱动装置(8)通过一组第二摆杆(7)与一组曲杆(6)的另一端连接。

3.根据权利要求1所述一种基于虚拟球铰的双轮模块化蛇形机器人，其特征在于：一组第一驱动装置(4)包括三个第一舵机，第二驱动装置(8)包括三个第二舵机，三个第一舵机沿径向均布安装在动平台(3)的端面上，三个第二舵机沿径向均布安装在静平台(9)的端面上。

4.根据权利要求3所述一种基于虚拟球铰的双轮模块化蛇形机器人，其特征在于：一组第一摆杆(5)包括三个第一摆杆(5)，一组曲杆(6)包括三个曲杆(6)，一组第二摆杆(7)包括三个第二摆杆(7)；每个第一舵机通过一个第一摆杆(5)与一个曲杆(6)的一端转动连接，且曲杆(6)的另一端通过第二摆杆(7)与一个第二舵机转动连接。

5.根据权利要求4所述一种基于虚拟球铰的双轮模块化蛇形机器人，其特征在于：一个曲杆(6)上的第一摆杆(5)与其相邻曲杆(6)上的第二摆杆(7)之间位置偏转角度为60°。

6.根据权利要求5所述一种基于虚拟球铰的双轮模块化蛇形机器人，其特征在于：所述内麦克纳姆轮(2)与外麦克纳姆轮(1)对称设置，且内麦克纳姆轮(2)上棍子的轴线与内麦克纳姆轮(2)轴线夹角为45°，外麦克纳姆轮(1)上棍子的轴线和相邻内麦克纳姆轮(2)上棍子的轴线垂直设置；

动平台(3)与对应的内麦克纳姆轮(2)和外麦克纳姆轮(1)通过麦克纳姆轮芯轴(9)和连杆(10)进行连接，动平台(3)远离虚拟球铰的一端上设有麦克纳姆轮芯轴(9)，且麦克纳姆轮芯轴(9)的轴线与动平台(3)的轴线共线设置，麦克纳姆轮芯轴(9)与内麦克纳姆轮(2)的中空电机内圈和外麦克纳姆轮(1)的中空电机内圈固定连接，麦克纳姆轮芯轴(9)与动平台(3)之间设有连杆(10)，连杆(10)与动平台(3)远离虚拟球铰的一端端面平行设置，动平台(3)远离虚拟球铰的一端端面上设有凸台，且凸台靠近动平台(3)的边缘处设置，连杆(10)一端远离动平台(3)的一侧与麦克纳姆轮芯轴(9)的一端固定连接，连杆(10)另一端靠近动平台(3)的一侧与凸台固定连接；

静平台(8)与对应的内麦克纳姆轮(2)和外麦克纳姆轮(1)通过麦克纳姆轮芯轴(9)和连杆(10)进行连接，静平台(8)远离虚拟球铰的一端上设有麦克纳姆轮芯轴(9)，且麦克纳姆轮芯轴(9)的轴线与静平台(8)的轴线共线设置，麦克纳姆轮芯轴(9)与内麦克纳姆轮(2)的中空电机内圈和外麦克纳姆轮(1)的中空电机内圈固定连接，麦克纳姆轮芯轴(9)与静平台(8)之间设有连杆(10)，连杆(10)与动平台(3)远离虚拟球铰的一端端面平行设置，动平台(3)远离虚拟球铰的一端端面上设有凸台，且凸台靠近动平台(3)的边缘处设置，连杆(10)一端远离动平台(3)的一侧与麦克纳姆轮芯轴(9)的一端固定连接，连杆(10)另一端靠近动平台(3)的一侧与凸台固定连接。

7.根据权利要求1所述一种基于虚拟球铰的双轮模块化蛇形机器人，其特征在于：多个虚拟球铰的双轮模块沿直线方向串联连接。