【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于仿生机器人，特别涉及一种应用于多地形行走的蛇型仿生机器人。
技术介绍
1、蛇型仿生机器人作为仿生机器人的一种，因其具有蛇的变形能力与行进速度快而能在很多场所适用，如山地、沼泽、沙漠、湖海等，尤其是狭小、长深的极度环境空间里，模仿蛇的动作实现来去自如。故其应用领域较广,现有管道蛇形机器人、人体肠道机器人、医用蛇形手术机器人等能够广泛应用于探测、军用、灾害救援、医疗等领域，主要是替代人工进行特种作业等，具有替代性和安全性。
2、现行蛇型仿生机器人研究成果主要体现为将若干仿生蛇单节实现串接，串接后控制单体之间实现x、y、z三向的转动，以及精确、柔顺控制相互之间转动位置等。蛇形仿生的动力源主要有电力、电磁力、材料内应力等以及这些力之间的相互配合，这些力主要仿生蛇的背部关节、腹肌、关节两边肌肉的收缩与推进、腹鳞和边鳞与外界的磨擦推进等。但是，目前大多研究因仿生蛇单节太长，导致无法实现运动过程中整体运动的完全柔顺与蜿蜒。
技术实现思路
1、为了解决以上问题，本专利技术提供了一种应用于多地形行走的蛇型仿生机器人。
2、为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种适用于多地形行走的蛇型仿生机器人，包括仿生蛇头、仿生蛇尾和能够蜿蜒爬行的蛇型主体，所述蛇型主体的前后两端分别与仿生蛇头及仿生蛇尾连接；所述仿生蛇头上设有图像采集单元、照明单元和位置感知单元；所述蛇型主体包括若干个节状结构的蛇型单体，若干个蛇型单体依次相连，所述仿生蛇头内设智能
4、进一步的，所述蛇型单体包括电池、陀螺仪及若干个片状的蛇型片体，相邻两个蛇型片体之间通过万向杆和皱护罩相连，所述万向杆用于连接相邻两个蛇型片体的骨架；所述蛇型单体通过骨架驱动部件连接两端蛇型片体的骨架，用于驱动蛇型单体顶部伸缩；所述蛇型单体通过两个骨叶驱动部件依次连接蛇型片体两侧的骨叶，用于驱动蛇型单体两侧伸缩；所述蛇型片体的底部设有能够在不同地形行走的行走机构、以及能够调节体形的伸缩机构，所述骨架驱动部件、骨叶驱动部件、行走机构及伸缩机构均由电池提供电源，且骨架驱动部件、骨叶驱动部件、行走机构、伸缩机构及陀螺仪均与智能控制平台相连，所述电池和陀螺仪分别设置于蛇型单体两端的蛇型片体内；所述蛇型主体的相邻蛇型片体之间设有弹簧组合，所述皱护罩设置于弹簧组合的外侧，所述蛇型主体通过弹簧组合能够实现左转、右转、下俯及上仰动作。
5、进一步的，所述蛇型片体包括骨架和两个弧形骨叶，所述骨架包括两块平行的固定板，两块固定板的顶部中间通过连接板相连，所述万向杆包括杆体及其两端的球头，所述固定板的中部设有与杆体配合的通孔，所述通孔直径小于球头直径，所述球头能够置于两块固定板之间的腔体内；所述骨叶的上端置于骨架的两块固定板之间并与两侧固定板转动相连，所述骨叶的下部与伸缩机构相连；所述蛇型单体的两端骨架均设有向下延伸的安装座，所述骨架驱动部件的两端分别与蛇型单体两端骨架下部的安装座相连；所述骨叶驱动部件为两套，两套骨叶驱动部件分别贯穿蛇型单体两侧的多个骨叶；所述蛇型片体内设有位置传感器及用于控制蛇型片体运动的控制板，所述控制板与智能控制平台相连。
6、进一步，所述弹簧组件包括骨架弹簧和骨叶弹簧，多个骨架弹簧并列设置于相邻两个骨架之间，所述蛇型单体内的骨架弹簧设置于两两相邻蛇型片体的骨架顶部，所述蛇型主体内两两相邻蛇型单体之间的骨架弹簧设置于相邻骨架的左右两侧；多个骨叶弹簧分两组间隔设置于两侧骨叶之间。
7、进一步的，所述骨架弹簧为u型，所述骨架弹簧的两个开放端分别与两侧骨架的固定板边缘相连；所述蛇型单体内蛇型片体之间的骨架弹簧开口向下，所述蛇型主体内蛇型单体之间的骨架弹簧对称且开口相对设置于相邻骨架的左右两侧之间。
8、进一步的，所述伸缩机构包括水平伸缩杆和两根驱动杆，所述水平伸缩杆的两端分别与两根驱动杆的中部转动相连，两根驱动杆的上端分别与固定板下端两侧转动配合，两根驱动杆的下端分别设有u型的拨杆，所述拨杆的封闭端与驱动杆下端转动配合，所述拨杆的开放端设有相对凸出的滑块，所述滑块能够沿着骨叶前后侧面边缘的滑槽上下滑动；与控制板相连的水平伸缩杆水平伸缩，能够带动两侧骨叶向外扩张或向内回缩，进而调节蛇型主体的体型。
9、进一步的，所述行走机构包括升降伸缩杆、腹盘、驱动电机和两个行走轮，两个行走轮和驱动电机间隔设置于腹盘底部，所述驱动电机与减速机相连，所述驱动电机设置于腹盘的上方，所述减速机设置于两个行走轮之间，与控制板相连的驱动电机能够驱动行走轮转动；所述腹盘的顶部设有安装板，所述安装板的一端与骨叶下端转动相连，所述安装板的另一端与升降伸缩杆下端转动相连，所述升降伸缩杆的上端与驱动杆的中部转动相连；与控制板相连的升降伸缩杆通过调节两侧腹盘间的夹角，能够使行走轮在不同地形上行走。
10、进一步的，所述骨叶驱动部件包括骨叶伸缩组件和牵引绳，所述牵引绳依次贯穿若干个蛇型单体内部蛇型片体的骨叶，所述牵引绳由骨叶伸缩组件驱动其伸缩，所述牵引绳的后端连接后方蛇型片体，且两个蛇型片体之间的牵引绳上设有与控制板电连的发热结，所述发热结固定于每个蛇型单体的后端骨叶后侧；与控制板相连的骨叶伸缩组件通过收放牵引绳，实现蛇型主体两侧骨叶的自由伸缩；当蛇型单体被卡住时，与控制板相连的发热结通电发热熔断牵引绳，使后侧蛇型单体脱落。
11、进一步的，所述骨叶的外侧面上设有由若干个滚轮并列而成的仿生鳞，所述骨叶的外侧面上设有用于容纳滚轮的弧形槽，所述滚轮的滚轴垂直于弧形槽的长度方向。
12、进一步的，所述骨架采用合金材质，所述骨叶采用轻型高强度非金属材质。
13、本专利技术与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
14、本专利技术采用若干个节状结构的蛇型单体依次相连构成蛇型主体，能够模仿蛇外形进行蜿蜒爬行，通过仿生蛇头上的图像采集单元、照明单元和位置感知单元来采集周围环境图像并感知所处位置，通过智能控制平台实现在多地形地面上模仿蛇的行驶模式进行完全柔顺的蜿蜒爬行。本专利技术通过构造蛇的可变外形与行走模式转变，能够仿生蛇的外形与行走方式，实现在多种地形行走、可螺旋攀爬的目的。
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1.一种适用于多地形行走的蛇型仿生机器人，其特征在于：包括仿生蛇头、仿生蛇尾和能够蜿蜒爬行的蛇型主体，所述蛇型主体的前后两端分别与仿生蛇头及仿生蛇尾连接；所述仿生蛇头上设有图像采集单元、照明单元和位置感知单元；所述蛇型主体包括若干个节状结构的蛇型单体，若干个蛇型单体依次相连，所述仿生蛇头内设智能控制平台，所述图像采集单元、照明单元、位置感知单元及蛇型单体均与智能控制平台相连。
2.根据权利要求1所述的一种适用于多地形行走的蛇型仿生机器人，其特征在于：所述蛇型单体包括电池、陀螺仪及若干个片状的蛇型片体，相邻两个蛇型片体之间通过万向杆和皱护罩相连，所述万向杆用于连接相邻两个蛇型片体的骨架；所述蛇型单体通过骨架驱动部件连接两端蛇型片体的骨架，用于驱动蛇型单体顶部伸缩；所述蛇型单体通过两个骨叶驱动部件依次连接蛇型片体两侧的骨叶，用于驱动蛇型单体两侧伸缩；所述蛇型片体的底部设有能够在不同地形行走的行走机构、以及能够调节体形的伸缩机构，所述骨架驱动部件、骨叶驱动部件、行走机构及伸缩机构均由电池提供电源，且骨架驱动部件、骨叶驱动部件、行走机构、伸缩机构及陀螺仪均与智能控制平台相连，
3.根据权利要求2所述的一种适用于多地形行走的蛇型仿生机器人，其特征在于：所述蛇型片体包括骨架和两个弧形骨叶，所述骨架包括两块平行的固定板，两块固定板的顶部中间通过连接板相连，所述万向杆包括杆体及其两端的球头，所述固定板的中部设有与杆体配合的通孔，所述通孔直径小于球头直径，所述球头能够置于两块固定板之间的腔体内；所述骨叶的上端置于骨架的两块固定板之间并与两侧固定板转动相连，所述骨叶的下部与伸缩机构相连；所述蛇型单体的两端骨架均设有向下延伸的安装座，所述骨架驱动部件的两端分别与蛇型单体两端骨架下部的安装座相连；所述骨叶驱动部件为两套，两套骨叶驱动部件分别贯穿蛇型单体两侧的多个骨叶；所述蛇型片体内设有位置传感器及用于控制蛇型片体运动的控制板，所述控制板与智能控制平台相连。
4.根据权利要求3所述的一种适用于多地形行走的蛇型仿生机器人，其特征在于：所述弹簧组件包括骨架弹簧和骨叶弹簧，多个骨架弹簧并列设置于相邻两个骨架之间，所述蛇型单体内的骨架弹簧设置于两两相邻蛇型片体的骨架顶部，所述蛇型主体内两两相邻蛇型单体之间的骨架弹簧设置于相邻骨架的左右两侧；多个骨叶弹簧分两组间隔设置于两侧骨叶之间。
5.根据权利要求4所述的一种适用于多地形行走的蛇型仿生机器人，其特征在于：所述骨架弹簧为U型，所述骨架弹簧的两个开放端分别与两侧骨架的固定板边缘相连；所述蛇型单体内蛇型片体之间的骨架弹簧开口向下，所述蛇型主体内蛇型单体之间的骨架弹簧对称且开口相对设置于相邻骨架的左右两侧之间。
6.根据权利要求3所述的一种适用于多地形行走的蛇型仿生机器人，其特征在于：所述伸缩机构包括水平伸缩杆和两根驱动杆，所述水平伸缩杆的两端分别与两根驱动杆的中部转动相连，两根驱动杆的上端分别与固定板下端两侧转动配合，两根驱动杆的下端分别设有U型的拨杆，所述拨杆的封闭端与驱动杆下端转动配合，所述拨杆的开放端设有相对凸出的滑块，所述滑块能够沿着骨叶前后侧面边缘的滑槽上下滑动；与控制板相连的水平伸缩杆水平伸缩，能够带动两侧骨叶向外扩张或向内回缩，进而调节蛇型主体的体型。
7.根据权利要求6所述的一种适用于多地形行走的蛇型仿生机器人，其特征在于：所述行走机构包括升降伸缩杆、腹盘、驱动电机和两个行走轮，两个行走轮和驱动电机间隔设置于腹盘底部，所述驱动电机与减速机相连，所述驱动电机设置于腹盘的上方，所述减速机设置于两个行走轮之间，与控制板相连的驱动电机能够驱动行走轮转动；所述腹盘的顶部设有安装板，所述安装板的一端与骨叶下端转动相连，所述安装板的另一端与升降伸缩杆下端转动相连，所述升降伸缩杆的上端与驱动杆的中部转动相连；与控制板相连的升降伸缩杆通过调节两侧腹盘间的夹角，能够使行走轮在不同地形上行走。
8.根据权利要求3所述的一种适用于多地形行走的蛇型仿生机器人，其特征在于：所述骨叶驱动部件包括骨叶伸缩组件和牵引绳，所述牵引绳依次贯穿若干个蛇型单体内部蛇型片体的骨叶，所述牵引绳由骨叶伸缩组件驱动其伸缩，所述牵引绳的后端连接后方蛇型片体，且两个蛇型片体之间的牵引绳上设有与控制板电连的发热结，所述发热结固定于每个蛇型单体的后端骨叶后侧；与控制板相连的骨叶伸缩组件通过收放牵引绳，实现蛇型主体两侧骨叶的自由伸缩；当蛇型单体被卡住时，与控制板相连的发热结通电发热熔断...
【技术特征摘要】
1.一种适用于多地形行走的蛇型仿生机器人，其特征在于：包括仿生蛇头、仿生蛇尾和能够蜿蜒爬行的蛇型主体，所述蛇型主体的前后两端分别与仿生蛇头及仿生蛇尾连接；所述仿生蛇头上设有图像采集单元、照明单元和位置感知单元；所述蛇型主体包括若干个节状结构的蛇型单体，若干个蛇型单体依次相连，所述仿生蛇头内设智能控制平台，所述图像采集单元、照明单元、位置感知单元及蛇型单体均与智能控制平台相连。
2.根据权利要求1所述的一种适用于多地形行走的蛇型仿生机器人，其特征在于：所述蛇型单体包括电池、陀螺仪及若干个片状的蛇型片体，相邻两个蛇型片体之间通过万向杆和皱护罩相连，所述万向杆用于连接相邻两个蛇型片体的骨架；所述蛇型单体通过骨架驱动部件连接两端蛇型片体的骨架，用于驱动蛇型单体顶部伸缩；所述蛇型单体通过两个骨叶驱动部件依次连接蛇型片体两侧的骨叶，用于驱动蛇型单体两侧伸缩；所述蛇型片体的底部设有能够在不同地形行走的行走机构、以及能够调节体形的伸缩机构，所述骨架驱动部件、骨叶驱动部件、行走机构及伸缩机构均由电池提供电源，且骨架驱动部件、骨叶驱动部件、行走机构、伸缩机构及陀螺仪均与智能控制平台相连，所述电池和陀螺仪分别设置于蛇型单体两端的蛇型片体内；所述蛇型主体的相邻蛇型片体之间设有弹簧组合，所述皱护罩设置于弹簧组合的外侧，所述蛇型主体通过弹簧组合能够实现左转、右转、下俯及上仰动作。
3.根据权利要求2所述的一种适用于多地形行走的蛇型仿生机器人，其特征在于：所述蛇型片体包括骨架和两个弧形骨叶，所述骨架包括两块平行的固定板，两块固定板的顶部中间通过连接板相连，所述万向杆包括杆体及其两端的球头，所述固定板的中部设有与杆体配合的通孔，所述通孔直径小于球头直径，所述球头能够置于两块固定板之间的腔体内；所述骨叶的上端置于骨架的两块固定板之间并与两侧固定板转动相连，所述骨叶的下部与伸缩机构相连；所述蛇型单体的两端骨架均设有向下延伸的安装座，所述骨架驱动部件的两端分别与蛇型单体两端骨架下部的安装座相连；所述骨叶驱动部件为两套，两套骨叶驱动部件分别贯穿蛇型单体两侧的多个骨叶；所述蛇型片体内设有位置传感器及用于控制蛇型片体运动的控制板，所述控制板与智能控制平台相连。
4.根据权利要求3所述的一种适用于多地形行走的蛇型仿生机器人，其特征在于：所述弹簧组件包括骨架弹簧和骨叶弹簧，多个骨架弹簧并列设置于相邻两个骨架之间，所述蛇型单体内的骨架弹簧设置于两两相邻蛇型片体的骨架顶部，所述蛇型主体内两两相邻蛇型单体之间的骨架弹簧设置于相邻骨架的左右两侧；多个骨叶弹簧分两组间隔设置于两侧骨叶...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨小林，卢秋红，
申请(专利权)人：上海合时智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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