可伸缩轮式蛇形机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103009379A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103009379A(43)申请公布日2013.04.03(21)申请号201210564904.8(22)申请日2012.12.24(71)申请人北京信息科技大学地址100101北京市朝阳区北四环中路35号(72)发明人苏中李彦文刘福朝李擎蒋工张承燕(74)专利代理机构北京市合德专利事务所11244代理人王文会刘榜美(51)Int.Cl.B25J9/00(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图33页(54)发明名称可伸缩轮式蛇形机器人(57)摘要本发明公开了一种可伸缩轮式蛇形机器人。该蛇形机器人由头尾部、躯干部、关节部构成，可双向运动，其中，头尾部结构相同，设计了安装孔，可根据需要配置相应传感器；躯干部采用电磁式八向独立可伸缩轮结构，可实现轮子的重力感应式独立伸缩，靠近头尾部的躯干安装主动轮提供驱动，其他躯干部安装被动轮；关节部采用十字型齿轮结构能实现相邻模块的水平及俯仰偏转，合理调整各关节的偏转角度可以实现整个蛇体的蜿蜒和蠕动。轮式运动和蜿蜒蠕动形式彼此独立亦可结合，在复杂地形条件下能有效提升蛇形机器人的适应能力和行进速度。CN10397ACN103009379A权利要求书1/1页1.一种可伸缩轮式蛇形机器人，其特征在于：该机器人采用模块化设计方式，由头尾部（1）、躯干部（2）、关节部（3）组成，其中，头尾部（1）采用相同的结构设计，分别设计有照明灯安装孔（5）和微型摄像头安装孔（6）；躯干部（2）由躯干外壳(7)、内部伸缩轮机构(11)、连接盘（9）和重力传感装置（10）组成，其中躯干外壳(7)上均匀分布着八个同样的轮孔（4），分别对应着内部伸缩轮机构（11）的八个轮，内部伸缩轮机构（11）包含基座和八个在基座表面均匀分布的独立控制的电磁驱动伸缩轮装置；内部伸缩轮机构(11)基座的内部空间可安装控制板、电池并进行环节之间的布线；关节部（3）由扭转舵机（12和18）、小齿轮（13和17）、半圆齿轮（14和16）、旋转十字架（15）、U型支架（19）构成；通过扭转舵机（12和18）提供动力带动小齿轮（13和17），通过齿轮啮合将动力传递给半圆齿轮（14和16）；扭转舵机（12和18）与U型支架（19）固定在一起，U型支架（19）与躯干部（2）固定连接，半圆齿轮（14和16）与旋转十字架（15）固定在一起，旋转十字架（15）与U型支架（19）之间可以相对转动，可实现关节部位的二自由度扭动；头尾部（1）、躯干部（2）及关节部（3）通过连接盘（9）连接，并由相应的连接件固定。2.根据权利要求1所述的可伸缩轮式蛇形机器人，其特征在于：相邻躯干部（2）安装有柔性防护套，躯干部（2）的轮孔（4）中安装有硅胶软套。3.根据权利要求1所述的可伸缩轮式蛇形机器人，其特征在于：所述头尾部（1）为锥型，躯干部（2）为圆筒型，关节部（3）为正交对称结构。4.根据权利要求1所述的可伸缩轮式蛇形机器人，其特征在于：所述重力传感装置（10）固定在连接盘（9）上，并且同心，与关节部（3）的U型支架（19）连接。5.根据权利要求1所述的可伸缩轮式蛇形机器人，其特征在于：所述内部伸缩轮机构（11）的八个均匀分布的轮和躯干外壳（7）的八个轮孔（4）位置一一对应。6.根据权利要求1所述的可伸缩轮式蛇形机器人，其特征在于：第一扭转舵机（12）与第二扭转舵机（18）分别安装在两个相互垂直的U型支架（19）上，且输出轴线相互垂直。7.根据权利要求1所述的可伸缩轮式蛇形机器人，其特征在于：所述关节部（3）的旋转十字架（15）上的两个半圆齿轮（14和16）垂直安装，第一小齿轮（13）安装在第一扭转舵机（12）上，第二小齿轮（17）安装在第二扭转舵机（18）上，且轴线相互垂直，第一半圆齿轮（14）与第一小齿轮（13）的轴线平行，第二半圆齿轮（16）与第二小齿轮（17）的轴线平行。2CN103009379A说明书1/4页可伸缩轮式蛇形机器人技术领域[0001]本发明涉及一种蛇形机器人机构，特别是涉及一种轮式运动与蜿蜒、蠕动等传统蛇形运动形式既可相结合也可独立运动的蛇形机器人。背景技术[0002]蛇形机器人具有以下优点：结构独特、控制灵活、性能可靠、可扩展性强、适应性强等。蛇形机器人由于其天生的多关节、多自由度，多冗余自由度，可以有多种运动模式，因而迎合了一些市场的需求。目前已有的蛇形机器人机构，都是针对于蛇形的传统运动形式进行设计，随着仿生技术的进步和结构设计的高度细化，世界上一些先进的蛇形机器人已经能够达到甚至超过自然界蛇的一些运动能力，但是与轮式运动相比，传统蛇形运动在一定程度上限制了蛇体的运动速度，复杂地形环境下的运行能力也因此受到限