专利名称：一种蛇形机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机器人，特别是一种利用形状记忆合金(SMA)弹簧和普通钢丝弹簧作驱动装置的伸缩式运动的一种蛇形机器人。
为实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的它是由蛇头、蛇尾、若干个节端、普通钢丝弹簧、形状记忆合金(SMA)弹簧和足等主要部件组成。节端和节端之间用固定在节端上的普通钢丝弹簧和四个形状记忆合金(SMA)弹簧作为驱动装置联接起来，各节都有驱动装置，驱动装置是由多个(大于或等于3个)形状记忆合金(SMA)弹簧和一个或多个普通钢丝弹簧构成。节端上装有能伸出和收回的足，足可根据爬行地面特点装有橡胶或金属尖齿。行走时，先给控制足的形状记忆合金(SMA)弹簧通电加热，使一个节端足伸出与地面接触，再给节端之间的形状记忆合金(SMA)通电加热收缩，同时压缩普通钢丝弹簧，拉动伸出足节端后面的蛇体前行。前面的节向后伸出，根据不同工作性质和条件，可随意增减节端数量，为了保证轴线方向上的柔性，中间若干个节端均为两个节共用。蛇形机器人的前行、后退、左右转弯和爬上、爬下均由人工或编程进行控制。
图1示蛇形机器人总装配示意图。
图2示
图1的A-A剖视图。
图3示I的局部剖示图。
图中，1-蛇头；2-蛇尾；3、4、5、6-节端；7-普通钢丝绳弹簧；8、9、10、11、13-形状记忆合金(SMA)弹簧；12-足；14、15、16-连杆；17-弹簧片；18-滑道
具体实施方式
图1中，一种蛇形机器人是由蛇头1、蛇尾2、若干个节端3、4、5、6、普通钢丝弹簧7、形状记忆合金(SMA)弹簧8、9、10、11和足12主要部件构成。节端3和节端4之间用固定在节端3、4上普通钢丝弹簧7和四个形状记忆合金(SMA)弹簧8、9、10、11联接起来，其它各节以此类推，即可组成蛇形机器人。节端是用绝缘材料制成，在每个节端上都装有能控制足12伸出、收回的机构(详见图2)。此控制机构是由装在节端的形状记忆合金(SMA)弹簧13、连杆14、15、16、弹簧片17和滑道18组成，足12，根据爬行地面特点，可装有橡胶垫或金属尖齿。其工作原理是形状记忆合金(SMA)弹簧13通电加热时收缩，拉连杆14、15向内移动，驱动连杆16沿滑道18向外移动，使足12向外伸出，此时弹簧片17也向内移动，当断电时，在弹簧片17反弹力的作用下，将连杆14、15向外拉回原位，使足12收回。
本发明的一种蛇形机器人的工作原理是当节端4的足12伸出时，与地面接触，以此为固定点，节端4至节端5间的形状记忆合金(SMA)弹簧8、9、10、11通电加热收缩，同时压缩普通钢丝弹簧7且拉动节端5及后面的蛇体前进；当节端5的足12伸出时，节端4的足12则缩回，此时以节端5的足12为固定点，节端5至节端6的形状记忆合金(SMA)弹簧8、9、10、11加热收缩，而节端4至节端5的形状记忆合金弹簧8、9、10、11停止加热，则在其普通钢丝弹簧的作用下重新变形伸长+(准备下一次收缩)。此时节端4被推向前伸出，而节端6及其后面的蛇尾2被拉前缩，以此类推，从而实现了蛇形体的蠕动伸缩前行。
当对各节端的形状记忆合金(SMA)弹簧8、9、10、11足12的伸缩控制顺序相反时，则蛇形机器人作后退运动。当各节的形状记忆合金(SMA)弹簧8、9或弹簧10、11作为一组同时加热收缩时，蛇形机器人则作左右转弯运动。
当节端3至节端4中间形状记忆合金(SMA)弹簧8、9同时收缩时，蛇头1可以仰起。
如果蛇形机器人节数增加，身长等于或大于树干、立柱周长时，通过各节端上的足12同时伸出、收回动作，可顺利的爬上、爬下树干、圆柱等物体。
权利要求1.一种由蛇头(1)、蛇尾(2)，若干个节端(3)、(4)、(5)、(6)、普通钢丝弹簧(7)、四个形状记忆合金(SMA)弹簧(8)、(9)、(10)、(11)和若干个足(12)构成的一种蛇形机器人，其特征在于节端和节端之间用固定在节端上的普通钢丝弹簧(7)和四个形状记忆合金(SMA)弹簧(8)、(9)、(10)、(11)联接起来，并作为各节的驱动装置，在每个节端上均装有能伸出、收回的足(12)，实现前行、后退、左右转弯、上下爬行等多种功能。
2.根据权利要求1所述的一种蛇形机器人，其特征在于驱动装置是由多个(大于或等于3个)形状记忆合金(SMA)弹簧(8)和一个或多个普通钢丝弹簧(7)组成。
3.根据权利要求1所述的一种蛇形机器人，其特征在于足(12)的控制机构是由形状记忆合金(SMA)弹簧(13)，连杆(14)、(15)、(16)，弹簧片(17)，滑道(18)组成，足(12)可根据爬行地面特点装有橡胶或金属尖齿。
4.根据权利要求1所述的一种蛇形机器人，其特征在于中间若干个节端(4)、(5)均为两个节共用，保证了轴线方向上的柔性。
专利摘要一种蛇形机器人，是由蛇头、蛇尾和多个节端构成，每个节端由普通钢丝弹簧和形状记忆合金(SMA)弹簧联接作驱动装置，每个节端上装有能伸出或缩进的足，每节均可加热、冷却，使蛇形机器人作前后、左右、转弯运动，当蛇形机器人身体长度等于或大于树干、圆柱圆周长时，能绕攀上、下爬行，蛇形机器人的运行由人工操作或编程控制，该蛇形机器人可用在细长管道中查找故障，在灾害事故中寻找人或物，可用在儿童智力玩具中，制造成本低。
文档编号B25J11/00GK2532954SQ0221093
公开日2003年1月29日 申请日期2002年3月27日 优先权日2002年3月27日
发明者解中宁, 赵丽娟, 隋新, 袁月峰, 韩侠, 鲍玉新, 潘宏歌 申请人:辽宁工程技术大学