一种连续运动式蛇形机器人的制作方法

本实用新型涉及仿生机器人技术领域，具体涉及一种连续运动式蛇形机器人。

背景技术：

蛇形机器人是一种能够模仿生物蛇运动的新型仿生机器人，能像生物一样活动前进，适应各种复杂地形，能够进入狭小空间进行作业，在许多领域具有非常广泛的应用前景。

如图1所示，专利cn201810790608.7公开了一种蛇形机器人，该蛇形机器人的躯体部分为由若干节骨模组组成的节骨机构，节骨机构包括节骨外筒和节骨内筒构成的双层套筒结构。在前移动模块和后移动模块的作用下使得节骨外筒和节骨内筒构成的一个循环的环状结构。在前进时，前移动模块不断的将节骨内筒上的节骨模组口径扩大后移动到节骨外筒上实现爬行前进；同时，后移动模块不断的将节骨外筒上的节骨模组口径缩小后移动到节骨内筒上，从而前移动模块不断吐出节骨外筒上的新的节骨模组，而后移动模块不断吞入节骨外筒上的节骨模组，实现蛇形机器人的前进。

问题在于，由于上述蛇形机器人的移动是依靠端部的移动模块吞吐节骨模组实现的，当位于移动模块中的一个节骨模组在节骨内筒和节骨外筒之间变缓位置时，需要等待移动模块内部用于变换节骨模组位置的结构运动到预设位置，此时节骨内筒或节骨外筒与移动模块保持相对静止，蛇形机器人为停止状态。当用于变换节骨模组位置的结构到达预设位置并与节骨内筒或节骨外筒之间对齐后，节骨模组才能继续移动。这样的运行机制使得蛇形机器人在行进时呈一顿一顿的步进式移动。移动模块频繁的启停以及产生的震动容易使机器人上的零部件松动，降低机器的可靠性，导致蛇形机器人在运行过程中出现故障。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种连续运动式蛇形机器人，通过在移动模块中设置可自由移动的移动组件，当移动托架承载着节骨模组在内节骨筒和外节骨筒之间变换位置时，移动组件与移动模块之间发生相对运动，移动组件与节骨模组之间的保持相对静止，从而使得蛇形机器人可以在不停止前进的情况下完成节骨模组在内节骨筒和外节骨筒之间位置的变换。

为解决以上技术问题，本实用新型提供的技术方案是一种连续运动式蛇形机器人，包括由若干节骨模组组成的节骨机构和设置在节骨机构端部的移动模块；所述移动模块包括圆柱形的壳体，所述壳体内设置有环形的输送槽，所述输送槽用于输送节骨模组进入或离开所述壳体；

所述节骨机构包括内节骨筒和套设在内节骨筒外的外节骨筒，所述输送槽底端设有移动组件，所述移动组件用于将内节骨筒上的节骨模组移动到外节骨筒上，或将外节骨筒上的节骨模组移动到内节骨筒上；

所述移动组件具有沿所述壳体轴向和径向的移动自由度。

优选的，所述移动组件包括平行于所述移动模块的径向方向设置的空心圆盘和活动设置在空心圆盘上的移动托架；所述移动托架具有沿所述节骨模组径向方向的移动自由度。

优选的，所述移动组件包括平行于所述空心圆盘设置的槽型凸轮，所述槽型凸轮上设有第一轨迹槽，所述移动托架上设有第一导向柱，所述第一导向柱活动设置在所述第一轨迹槽中。

优选的，所述壳体内设有驱动转轴，所述驱动转轴外侧壁上设有波浪形起伏的第二轨迹槽；所述空心圆盘内侧壁上设有第二导向柱；所述空心圆盘套设在所述驱动转轴上，所述第二导向柱活动设置在所述第二轨迹槽内。

优选的，所述输送槽的侧壁上设有第一螺旋和第二螺旋，第一螺旋和第二螺旋分别与节骨模组啮合，所述第一螺旋和第二螺旋的输送方向相反。

优选的，所述第一螺旋和第二螺旋在输送槽槽口处的螺旋具有变节距螺纹，所述变节距螺纹用于统一相邻节骨模组之间的间距。

优选的，所述第一螺旋旁设有呈波浪状起伏的第三轨迹槽，所述节骨模组上设有与第三轨迹槽适配的第三导向柱，所述第三导向柱连接有限位块，所述限位块用于限制相邻所述节骨模组之间的位移。

优选的，所述节骨模组包括至少两个节骨单元，所述节骨单元通过伸缩结构沿着圆周方向拼接成口径可调的环形；所述伸缩结构上设有限位部件。

优选的，所述伸缩结构包括插销和套设在插销上的滑槽，所述插销具有沿着滑槽的移动自由度。

优选的，所述限位部件包括锁止滑块，所述插销上设有与所述锁止滑块匹配的滑块槽，所述滑块槽与节骨单元的外表面连通。

本申请与现有技术相比，其有益效果为：

节骨模组与移动模块之间的相对运动通过移动组件传递，通过控制移动组件的移动即可在保持移动模块持续性运动的情况下移动组件与节骨模组之间的间距保持相对静止，从而完成节骨模组在内外节骨筒之间位置的持续变换。

为了实现蛇形机器人的转向操作，相邻节骨模组之间具有一定的活动旷量，因此节骨模组之间的间距并不一致。在用于输送节骨模组的第一螺旋和第二螺旋上设置变螺距螺纹，通过螺纹的引导节骨模组之间的间距变得一致，从而能使节骨模组够准确地被移动组件举升在内外节骨筒之间移动。

采用锁止滑块对插销的位置进行限定，当插销滑动时锁止滑块受到的摩擦损耗较小，具有更高的使用可靠性和寿命。

附图说明

图1为现有蛇形机器人的结构示意图；

图2为本实用新型中移动模块与节骨机构配合的结构示意图；

图3为本实用新型中移动模块的结构示意剖视图；

图4为图3的放大图；

图5为本实用新型中移动组件与节骨模组结合的结构示意图；

图6为本实用新型中移动组件的结构示意剖视图；

图7为本实用新型中移动组件的爆炸图；

图8为本实用新型中驱动转轴的结构示意图；

图9为本实用新型中移动托架的结构示意图；

图10为本实用新型中槽型凸轮的结构示意图；

图11为本实用新型中输送槽的结构示意图；

图12为本实用新型中节骨模组位于外节骨筒上时的结构示意图；

图13为本实用新型中节骨模组位于内节骨筒上时的结构示意图；

图14为本实用新型中节骨单元的结构示意图；

图15为本实用新型中节骨单元的结构示意剖视图。

附图标记：内节骨筒11、外节骨筒12、壳体2、驱动转轴21、第二轨迹槽211、第一螺旋22、第二螺旋23、第三轨迹槽24、移动组件3、空心圆盘31、第二导向柱311、移动托架32、第一导向柱321、顶推弹簧322、槽型凸轮33、第一轨迹槽331、节骨模组4、第三导向柱401、限位块402、节骨单元41、插销411、滑槽412、锁止滑块413、滑块槽414、铰接头415、铰接槽416。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实施例提供一种连续运动式蛇形机器人，包括由若干节骨模组4组成的节骨机构和设置在节骨机构端部的移动模块。所述节骨机构包括内节骨筒11和套设在内节骨筒11外的外节骨筒12。所述移动模块包括圆柱形的壳体2，壳体2内设置有环形的输送槽，所述输送槽用于输送节骨模组4进入或离开壳体21。所述输送槽底端设有移动组件，所述移动组件包括平行于壳体2的径向方向设置的空心圆盘31和活动设置在空心圆盘31上的移动托架32。平行于空心圆盘31设置有槽型凸轮33，槽型凸轮33上设有第一轨迹槽331，移动托架32上设有第一导向柱321。第一导向柱321活动设置在第一轨迹槽331中，具有沿所述节骨模组径向方向的移动自由度。壳体2内设有驱动转轴21，驱动转轴21外侧壁上设有波浪形起伏的第二轨迹槽211；空心圆盘31内侧壁上设有第二导向柱311；空心圆盘31套设在驱动转轴21上，第二导向柱311活动设置在第二轨迹槽211内。移动托架32上设置有顶推弹簧322，顶推弹簧322用于使节骨模组4与移动托架32结合时，使节骨模组4具有向着节骨机构一侧移动的趋势，从而使相邻节骨模组4之间贴合得更紧密，结构对齐一致，便于运行调整。

所述输送槽的侧壁上设有第一螺旋22和第二螺旋23，第一螺旋22和第二螺旋23分别与节骨模组4啮合，第一螺旋22和第二螺旋23的输送方向相反。第一螺旋22和第二螺旋23在输送槽槽口处的螺旋具有变节距螺纹，所述变节距螺纹用于统一相邻节骨模组4之间的间距。第一螺旋22旁设有呈波浪状起伏的第三轨迹槽24，节骨模组4上设有与第三轨迹槽24适配的第三导向柱401，第三导向柱401连接有限位块402，限位块402用于限制相邻节骨模组4之间的位移。

节骨模组4包括三个节骨单元41，节骨单元41通过伸缩结构沿着圆周方向拼接成口径可调的环形；所述伸缩结构上设有限位部件。所述伸缩结构包括插销411和套设在插销上的滑槽412，插销411具有沿着滑槽412的移动自由度。所述限位部件包括锁止滑块413，所述插销411上设有与锁止滑块413匹配的滑块槽414，滑块槽414与节骨单元41的外表面连通。

本实施例提供的连续运动式蛇形机器人在前进时，第二螺旋23运行将内节骨筒11上的节骨模组4输送至壳体2内的输送槽的底部。节骨模组4进入壳体2内的过程中，相邻节骨模组4之间的间距被变节距螺纹规整统一，使得相邻节骨模组4之间的间距保持一致。节骨模组4移动到输送槽底端后卡入移动托架32中，移动托架32的结构插入节骨单元41中推顶锁止滑块413，解除锁止滑块413和滑块槽414的卡止状态，从而使插销411能在滑槽412内滑动。槽型凸轮33转动，带动设置在第一轨迹槽331中的第一导向柱321在空心圆盘31上径向扩大，移动托架32也同步运动。节骨模组4卡入移动托架32后，移动托架32径向移动带动节骨模组4的口径不断扩大。当位于内节骨筒11的节骨模组4的铰接头415离开相邻节骨模组4的铰接槽416的时，内节骨筒11和外节骨筒12的节骨模组4正好处于平齐状态，铰接头415继续径向移动进入位于外节骨筒12的节骨模组4的铰接槽416中。移动托架32带动节骨模组4的口径继续扩大的同时，第一螺旋22不停将位于外节骨筒12的节骨模组4输送至壳体2外部。当移动托架32的口径扩到最大时，节骨模组4也扩张到与外节骨筒12中的节骨模组4相同的口径。在此过程中，移动托架32的第二导向柱321在第二轨迹槽211的作用下与壳体2之间发生相对运动，逐渐远离节骨模组4。当移动托架32与节骨模组4分离后，移动托架32的第一导向柱321在第一轨迹槽331的驱动下，不断径向收缩，恢复到初始状态。在移动托架32逐渐远离输送到外节骨筒12上的节骨模组4的过程中，锁止滑块413复位，重新插入滑块槽414中转变为卡止状态，插销411与滑槽412保持相对静止无法滑动。本实施例中，锁止滑块413的复位是依靠弹簧驱动，在其他实施例中，还可以采用其他弹性蓄能结构。

通过将移动托架32设置在驱动转轴21中，在第二轨迹槽211的引导下在壳体2内进行轴向移动，自行调节与节骨模组4的相对位置。在节骨模组4不断地输送进来情况下，移动托架32依然能留出足够的间隙对齐并插入节骨模组4中，对节骨模组4的口径大小进行调节，从而使节骨模组4可以持续地移动，实现了蛇形机器人的连续运动。当节骨模组3从外节骨筒12移动到内节骨筒11时，则是通过第二螺旋24上的螺纹在输送节骨模组3，第一螺旋22持续地将位于外节骨筒12的节骨模组4输送到壳体2内部，当节骨模组4上的第三导向柱401沿着第三轨迹槽24运动的时候，波浪状起伏的第三轨迹槽24引导第三导向柱401横向位移，从而解除限位块402的限位固定，同时在第一螺旋22端口变距螺纹的共同作用下，使得相邻节骨模组4之间的间距可以统一。

采用锁止滑块413与滑块槽414的配合进行锁止，在插销411活动时与滑槽412侧壁之间压应力极小，不易与滑槽312发生摩擦损耗，从而提高了零部件的使用耐用程度，具有更长的使用寿命。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。