具有适应不平整地面能力的蛇形机器人的制作方法
【专利摘要】一种具有适应不平整地面能力的蛇形机器人，由多个关节模块连接构成，该蛇形机器人还包括控制系统，所述的关节模块包括机身，机身与控制系统相连，多个关节模块的机身相互连接，机身下部设置有悬挂系统，悬挂系统包括检测装置，检测装置与控制系统相连，检测装置连接有连杆，连杆末端连接有行走轮。本实用新型改进了蛇形机器人关节模块的结构，简化了现有蛇形机器人的控制方式，增强了蛇形机器人在不平整地面上的适应能力。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于机械【技术领域】，涉及一种机器人，具体的说，涉及一种可在不平整 地面上爬行，具有适应不平整地面能力的蛇形机器人。 具有适应不平整地面能力的蛇形机器人
【背景技术】
[0002] 蛇形机器人具有身体细长，横截面小，形状可变等特点，能够在障碍物密集的狭窄 空间中穿行，并可以攀爬跨越障碍物。
[0003] 蛇形机器人一般由多个关节模块组成，各个关节模块之间互相连接。关节模块内 部结构为液压、气动或者电动，具有单自由度或者多自由度运动方式，关节模块与地面通过 轮与地面接触。虽关节模块的内部结构和功能各有不同，但轮与地面是否能够保持可靠稳 定的接触才是蛇形机器人能否成功运动的唯一因素。
[0004] 当蛇形机器人爬行在不平整地面时，目前的蛇形机器人通过调整关节模块之间的 夹角使得关节模块上的轮与地面接触能够被保持，但这种方法存在两个关键问题。首先， 根据蛇形运动规律计算得到的关节模块间的夹角，需要实时修正才能够保持轮与地面的接 触，为了进行这种实时的修正计算，不仅需要使用传感器获取地面的信息，而且对蛇形机器 人的控制器的计算能力提出了很高的要求，增加了蛇形机器人的复杂程度，增加了研制和 维护成本，也降低了可靠性。其次，轮与地面之间的接触力的大小同样对蛇形机器人的运动 有着很大影响，目前的蛇形机器人仅能够保证轮与地面发生接触，但是无法有效地控制调 整轮与地面之间的接触力大小，这也限制了蛇形机器人在不平整地面上的运动能力。这些 都限制了蛇形机器人在不平整地面上的应用。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的在于针对现有技术的以上不足，提供一种可更好调整轮与地面 接触力，获得更稳定爬行效果的具有适应不平整地面能力的蛇形机器人。
[0006] 本实用新型的技术方案是：一种具有适应不平整地面能力的蛇形机器人，由多个 关节模块连接构成，该蛇形机器人还包括控制系统，所述的关节模块包括机身，机身与控制 系统相连，多个关节模块的机身相互连接，机身下部设置有悬挂系统，悬挂系统包括检测装 置，检测装置与控制系统相连，检测装置连接有连杆，连杆末端连接有行走轮。
[0007] 优选的是：检测装置为角度传感器，角度传感器通过角弹簧连接在机身下部，角度 传感器与控制系统相连，角度传感器通过铰链连接有连杆，连杆末端连接有行走轮。
[0008] 优选的是：行走轮中心安装有轮轴，行走轮可环绕轮轴转动，轮轴的两端均连接有 滑块，滑块的末端通过转轴连接到机身下部，滑块可绕转轴转动。
[0009] 优选的是：机身上设置有连挂系统，连挂系统包括设置在机身前端的关节和设置 在机身后端的关节槽，后一关节模块的关节连接到前一关节模块的关节槽内。
[0010] 本实用新型的有益效果是：
[0011] (1)本实用新型改进了蛇形机器人关节模块的结构，提供了一种蛇形机器人关节 模块结构和控制方式，在关节模块中设置了角度传感器，在蛇形机器人运动过程中实时检 测关节模块的行走轮与地面的接触角度，并将检测值反馈会控制系统，控制系统将根据反 馈的结果调整各个关节模块的运动状态。这种控制方式简化了现有蛇形机器人的控制方 式。
[0012] (2)该蛇形机器人的行走轮安装在轮轴上，轮轴通过滑块连接到机身，轮轴可绕滑 块转动，滑块与机身之间也是活动连接，这种结构改善了蛇形机器人轮与地面的接触模式， 结构灵活，更适合蛇形机器人在不平整地面上行驶，扩大了蛇形机器人在不平整地面上的 适应能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 附图1为本实用新型整体结构示意图。
[0014] 附图2为本实用新型关节模块主视结构示意图。
[0015] 附图3为本实用新型关节模块左视结构示意图。
[0016] 附图4为本实用新型关节模块各部件连接关系示意图。
【具体实施方式】
[0017] 以下结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
[0018] 如图1所示：
[0019] 本实用新型提供的具有适应不平整地面能力的蛇形机器人，由多个关节模块连接 构成，关节模块包括机身1，机身1上设置有连挂系统，连挂系统包括设置在机身前端的关 节9和设置在机身后端的关节槽11，后一关节模块的关节9连接到前一关节模块的关节槽 11内。
[0020] 如图2、图3和图4所示：
[0021] 该蛇形机器人还包括控制系统，机身1与控制系统相连，机身1下部设置有悬挂系 统10,悬挂系统包括检测装置，检测装置采用角度传感器3,角度传感器3与控制系统相连， 机身1下部固定连接有角弹簧2,角度传感器3通过角弹簧2固定连接在机身1下部，角度 传感器3通过铰链4连接有连杆5,连杆5末端连接有行走轮7。
[0022] 行走轮7中心安装有轮轴6,行走轮7可环绕轮轴6转动，轮轴6的两端均连接有 滑块8,滑块8的末端通过转轴9连接到机身下部，滑块8可绕转轴9转动。
[0023] 该蛇形机器人在路面上行走时，位于悬挂系统10底部的行走轮7与地面接触，当 遇到起伏路面或障碍物时，起伏路面或障碍物将影响行走轮7与地面的接触力，同时也使 行走轮7与地面的接触角度发生变化。这种角度的变化经过与行走轮8连接的连杆5反映， 并传递到角度传感器3,由于角度传感器3与连杆5直接连接，角度传感器3检测这种角度 的变化并将检测结果传递到控制系统，控制系统将根据角度传感器3反馈的信息给机身1 发出控制信号，调整机身1与地面之间的行走角度，使蛇形机器人获得稳定的运动效果。
【权利要求】
1. 一种具有适应不平整地面能力的蛇形机器人，由多个关节模块连接构成，其特征在 于：该蛇形机器人还包括控制系统，所述的关节模块包括机身，机身与控制系统相连，多个 关节模块的机身相互连接，机身下部设置有悬挂系统，悬挂系统包括检测装置，检测装置与 控制系统相连，检测装置连接有连杆，连杆末端连接有行走轮。
2. 如权利要求1所述的具有适应不平整地面能力的蛇形机器人，其特征在于：所述的 检测装置为角度传感器，角度传感器与控制系统相连，角度传感器通过角弹簧连接在机身 下部，角度传感器通过铰链连接有连杆，连杆末端连接有行走轮。
3. 如权利要求1所述的具有适应不平整地面能力的蛇形机器人，其特征在于：所述的 行走轮中心安装有轮轴，轮轴的两端均连接有滑块，滑块的末端通过转轴连接到机身下部， 滑块可绕转轴转动。
4. 如权利要求1或2或3所述的具有适应不平整地面能力的蛇形机器人，其特征在于： 所述的机身上设置有连挂系统，连挂系统包括设置在机身前端的关节和设置在机身后端的 关节槽，后一关节模块的关节连接到前一关节模块的关节槽内。
【文档编号】B62D57/02GK203888919SQ201420084748
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】马书根, 孙翊, 张磊 申请人:青岛海艺自动化技术有限公司