一种具有分布式电源结构的蛇形机器人制造技术

一种具有分布式电源结构的蛇形机器人，包括首尾依次连接的一个蛇头关节、多个蛇身关节和一个蛇尾关节。所述蛇头关节、蛇身关节和蛇尾关节上各自设有用于驱动蛇形机器人动作的横向舵机和/或纵向舵机、用于与其他关节电路板进行无线通信并驱动舵机工作的电路板，以及用于为所在关节组件的电路板和舵机独立供电的电池。本实用新型专利技术通过在每个关节分别设置独立的用于供电的电池和用于控制、稳压、驱动的电路板，形成了分布式的供电结构，不仅可以将电池的重量均匀分布在全部蛇身，结构合理，易于驱动控制；而且还提高了蛇形机器人各组件之间的冗余度，当一个或部分关节组件故障失效时，不影响蛇形机器人的整体功能。

A snake like robot with a distributed power supply structure

【技术实现步骤摘要】
一种具有分布式电源结构的蛇形机器人
本技术属于仿生机器人
，涉及一种蛇形机器人，特别是涉及一种具有分布式电源结构的蛇形机器人。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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分布式电源结构的蛇形机器人。为实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：一种具有分布式电源结构的蛇形机器人，包括首尾依次连接的一个蛇头关节、多个蛇身关节和一个蛇尾关节。所述蛇头关节、蛇身关节和蛇尾关节上各自设有用于驱动蛇形机器人动作的横向舵机和/或纵向舵机、用于与其他关节电路板进行无线通信并驱动舵机工作的电路板，以及用于为所在关节组件的电路板和舵机独立供电的电池。进一步，所述蛇身关节包括设置在蛇身支架上用于与前方相邻关节连接的横向舵机、与后方相邻关节连接的纵向舵机，以及用于供电的电池和用于控制的电路板；所述电池与电路板电连接，所述电路板与横向舵机和纵向舵机电连接。进一步，所述蛇头关节包括设置在蛇头支架上用于与后方相邻关节连接的纵向舵机，用于供电的电池和用于控制的电路板，以及设置在蛇头支架前端的蛇头盖；所述电池与电路板电连接，所述电路板与纵向舵机电连接。进一步，所述蛇尾关节包括设置在蛇尾支架上用于与前方相邻关节连接的横向舵机，用于供电的电池和用于控制的电路板，以及设置在蛇尾支架后端的蛇尾盖；所述电池与电路板电连接，所述电路板与横向舵机电连接。进一步，还包括用于连接相邻两个关节组件的关节连接件，所述关节连接件包括水平板和位于水平板两侧并与水平板垂直的两个纵向板；所述水平板上设有用于连接横向舵机的第三通孔，所述纵向板上设有用于连接纵向舵机的第四通孔；所述横向舵机、纵向舵机的输出轴通过连接盘与水平板的第三通孔和纵向板的第四通孔实现连接固定。进一步，所述横向舵机和纵向舵机为结构相同的长方体结构，横向舵机和纵向舵机的前、后表面均为矩形，相对的两个侧面均设有输出轴。本技术提供的一种具有分布式电源结构的蛇形机器人，通过在每个蛇头关节、蛇身关节和蛇尾关节上分别设置独立的用于供电的电池和用于控制、稳压、驱动的电路板，形成了分布式的供电结构，不仅可以将电池的重量均匀分布在全部蛇身，结构合理，易于驱动控制，避免了独立电源供电时电池不易安放、重量不均衡的问题；而且还提高了蛇形机器人各组件之间的冗余度，当一个或部分关节组件故障失效时，不影响蛇形机器人的整体功能。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；图26是从控系统的电路结构示意图。具体实施方式以下结合附图1至26，进一步说明本技术一种具有分布式电源结构的蛇形机器人的具体实施方式。特别说明的是：实施例中所述“前”、“前方”或“后”、“后方”等表述，仅表示当蛇形机器人为直线状态时的蛇尾至蛇头方向或反方向，并不表示蛇形机器人前进的方向；所述“蛇头”和“蛇尾”仅为组件的名称，并不表示蛇形机器人前进时“蛇头”必须向前。本技术一种具有分布式电源结构的蛇形机器人不限于以下实施例的描述。实施例1：本实施例给出一种具有正交关节结构蛇形机器人的具体实施方式。如图1所示，是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。所述蛇头关节1、蛇身关节2和蛇尾关节3均为近似长方体结构，各关节沿垂直蛇身方向的纵截面的形状基本一致，均为正方形或矩形，从而在确保狭窄空间的通过性。优选的，为了保持稳定减少侧翻，截面为宽度大于高度的矩形。如图2至5所示，蛇身关节2的蛇身支架21中设置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。所述横向舵机51纵向舵机52的输出方向在空间中垂直正交。优选的，横向舵机51和纵向舵机52可以采用结构相同的舵机5，根据安装位置和角度的不同，从功能上区分为横向舵机51和纵向舵机52。如图8所示，舵机5为长方体结构，舵机5的前、后表面53为矩形，相对的两个侧面54均设有输出轴50。如图7所示，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。优选的，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通过的连接盘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。所述水平板41和纵向板42上还设有用于安装连接盘8的连接盘螺丝孔45，通过螺丝实现各部件的连接固定。通过关节连接件4，各关节之间在横向和纵向两个方向上均能够在-135至135度之间双向自由转动，从而使各关节间具有较大的运动范围，提高了蛇形机器人的灵活性。如图9所示，是连接盘8的结构示意图。连接盘8的主要作用，是实现舵机输出轴50与关节连接件4之间的连接固定和传动驱动。如图12至23所示，蛇头关节1上还设有纵向舵机52，蛇尾关节3上还设有纵向舵机，采用与蛇身关节2上的两种舵机相同的方式，分别连接在由蛇身关节2组成的蛇身的前端和末端。本实施例的益处在于：蛇形机器人的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。同时，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。以及，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。实施例2：根据实施例1所述的蛇形机器人，本实施例给出所述蛇身关节的进一步实施方式。如图2至7所示，一种蛇形机器人的蛇身关节，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5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有分布式电源结构的蛇形机器人，包括首尾依次连接的一个蛇头关节、多个蛇身关节和一个蛇尾关节，其特征在于：所述蛇头关节、蛇身关节和蛇尾关节上各自设有用于驱动蛇形机器人动作的横向舵机和/或纵向舵机、用于与其他关节电路板进行无线通信并驱动舵机工作的电路板，以及用于为所在关节组件的电路板和舵机独立供电的电池。

【技术特征摘要】
1.一种具有分布式电源结构的蛇形机器人，包括首尾依次连接的一个蛇头关节、多个蛇身关节和一个蛇尾关节，其特征在于：所述蛇头关节、蛇身关节和蛇尾关节上各自设有用于驱动蛇形机器人动作的横向舵机和/或纵向舵机、用于与其他关节电路板进行无线通信并驱动舵机工作的电路板，以及用于为所在关节组件的电路板和舵机独立供电的电池。2.根据权利要求1所述的具有分布式电源结构的蛇形机器人，其特征在于：所述蛇身关节包括设置在蛇身支架上用于与前方相邻关节连接的横向舵机、与后方相邻关节连接的纵向舵机，以及用于供电的电池和用于控制的电路板；所述电池与电路板电连接，所述电路板与横向舵机和纵向舵机电连接。3.根据权利要求1所述的具有分布式电源结构的蛇形机器人，其特征在于：所述蛇头关节包括设置在蛇头支架上用于与后方相邻关节连接的纵向舵机，用于供电的电池和用于控制的电路板，以及设置在蛇头支架前端的蛇头盖；所述电池与电路板电连接，所述电路板与纵向舵机电连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳炳琦，王兴，肖婷婷，张登强，赵成强，张彦军，
申请(专利权)人：成都芯奇科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51