一种摆转关节模块构成的蛇形机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，更具体地，涉及一种摆转关节模块构成的蛇形机器人。

背景技术：

随着仿生机器人的发展，蛇形机器人的应用越来越受重视。蛇形机器人的侧向蜿蜒运动模式具有较高的稳定性和环境适应性。蛇形机器人通过多个关节的连接，具有狭小空间的穿越能力、越障能力、超冗余自由度的灵活操作能力。蛇形机器人一般底部会设置有用于行走的滑轮，但现有的蛇形机器人的滑轮部分基本固定设置，无法拆换，工作能力单一。而且，现有蛇形机器人关节的连接较为复杂，不能快速增减蛇形机器人的基本关节数量，大多数蛇形机器人的基本关节大多是专用的蛇形基本关节，缺乏一定的通用性和扩展性。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种摆转关节模块构成的蛇形机器人，该机器人的基本关节以舵机驱动的小型摆转关节模块为主体，增加了蛇形机器人基本关节的通用性，同时，基本关节设有行走轮结构，并可实现拆装需求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种摆转关节模块构成的蛇形机器人，由若干个基本关节依次串联组成，所述基本关节包括小型摆转关节模块和行走轮机构，小型摆转关节模块设有用于实现基本关节之间机械连接和电气连接的模块化机器人接口，行走轮机构设于小型摆转关节模块底部；行走轮机构包括连接滑扣、轮轴和滚轮，所述连接滑扣两侧设有用于供轮轴穿过的轴孔，所述滚轮设于轮轴两端；所述连接滑扣与小型摆转关节模块的贴合面设有滑扣结构，滑扣结构与小型摆转关节模块装配以固定行走轮机构。该蛇形机器人以基本关节为基础，依次首尾串联。其中，小型摆转关节模块主要用于连接和摆转，小型摆转关节模块的模块化机器人接口通用，组装不分前后顺序。行走轮机构主要用于行走，行走模块与小型摆转关节模块可拆卸连接。

进一步地，所述行走轮机构还包括轴向挡圈，所述轴向挡圈设于轮轴，且贴近连接滑扣。轴向挡圈主要用于限制轮轴位置，防止轮轴左右滑动，影响平衡。

进一步地，所述滑扣结构呈对称设置，包括平直段和凸起段，所述凸起段外径大于平直段以实现扣接固定。滑扣结构主要用于行走轮机构与小型摆转关节模块拆装。

进一步地，所述滑扣结构中间设有u型槽。滑扣结构中部留有u型槽，主要是为了方便拆卸，u型槽留空，方便将滑扣结构的凸起段弹性挤压，将连接滑扣从小型摆转关节模块拆卸下来。

其中，小型摆转关节模块包括固定外壳、舵机和摆动外壳，所述固定外壳装于舵机外侧并与其固定连接；所述摆动外壳接于舵机的输出口，受舵机驱动以实现摆转运动；所述固定外壳、摆动外壳均设有的模块化机器人接口。而且，各小型摆转关节模块的安装方向一致，通过各舵机输出口转动，带动摆动外壳，实现蛇形机器人整体的摆动。小型摆转关节模块与行走轮机构可以在不借助工具的情况下快速拼装成基本关节，同时，小型摆转关节模块又可作为基础单元，用于搭建其他构型。

进一步地，所述小型摆转关节模块设有用于连接行走轮机构滑扣结构的通孔。一般地，行走轮机构装于固定外壳上。

另外，小型摆转关节模块所在的摆动平面与舵机的输出口所在轴线相垂直。蛇形机器人的摆动面与舵机输出口的转动轴线垂直。

进一步地，所述模块化机器人接口包括用于机械连接的对接卡扣和电气接口，且尺寸规格一致。对接卡扣为圆环形，主要用于固定连接。电气接口位于圆环形中心，用于实现电能传输。

进一步地，所述滚轮为橡胶轮。滚轮的大小尺寸不限定，在平滑面行走通常采用小轮，在崎岖面行走通常采用大轮。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种摆转关节模块构成的蛇形机器人，基本关节上拥有快速的模块化机器人接口，可实现快速方便地增减蛇形机器人基本关节的数量，调整蛇形机器人的长度。蛇形机器人的基本关节主要运动由小型摆转关节模块实现，不需设计蛇行机器人的专用关节模块，增加了基本关节的通用性。同时，行走轮结构通过滑扣结构固定于小型摆转关节模块，结构简单，无需通过工具即可完成连接，实现快速完成拆装。

附图说明

图1是蛇形机器人的整体结构示意图。

图2是基本关节的整体结构示意图。

图3是行走轮机构的整体结构示意图。

图4是连接滑扣的整体结构示意图。

图5是小型摆转关节模块的整体结构示意图。

其中，1基本关节，2,小型摆转关节模块，3行走轮机构，4模块化机器人接口，21固定外壳，22舵机，23摆动外壳，24通孔，31连接滑扣，32轮轴，33滚轮，311轴孔，312滑扣结构，34轴向挡圈，3121平直段，3122凸起段。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1所示，本实施提供了一种摆转关节模块构成的蛇形机器人，由若干个基本关节1依次串联组成，基本关节1包括小型摆转关节模块2和行走轮机构3，小型摆转关节模块2设有用于实现基本关节1之间机械连接和电气连接的模块化机器人接口4，行走轮机构3设于小型摆转关节模块2底部，如图2所示。

其中，如图3所示，行走轮机构3包括连接滑扣31、轮轴32、轴向挡圈34和滚轮33，连接滑扣31两侧设有用于供轮轴32穿过的轴孔311，轴向挡圈34设于轮轴32且贴近连接滑扣31。滚轮33设于轮轴32两端，本实施例中滚轮33为橡胶轮。

另外，如图4所示，连接滑扣31与小型摆转关节模块2的贴合面设有滑扣结构312，滑扣结构312呈对称设置，中间设有u型槽，滑扣结构312具体包括平直段3121和凸起段3122，凸起段3122外径大于平直段3121以实现扣接固定，滑扣结构312与小型摆转关节模块2装配以固定行走轮机构3。小型摆转关节模块与行走轮机构可以在不借助工具的情况下快速拼装成基本关节，同时，小型摆转关节模块又可作为基础单元，用于搭建其他构型。

同时，如图5所示，小型摆转关节模块2包括固定外壳21、舵机22和摆动外壳23，小型摆转关节模块2所在的摆动平面与舵机22的输出口所在轴线相垂直。具体地，固定外壳21装于舵机22外侧并与其固定连接，固定外壳21设有用于连接行走轮机构3滑扣结构312的通孔24。摆动外壳23接于舵机22的输出口，受舵机22驱动以实现摆转运动。各小型摆转关节模块2的安装方向一致，通过各舵机22输出口转动，带动摆动外壳23，实现蛇形机器人整体的摆动。

其中，固定外壳21、摆动外壳23均设有的模块化机器人接口4，模块化机器人接口4包括用于机械连接的对接卡扣和电气接口，且尺寸规格一致。对接卡扣为圆环形，主要用于固定连接。电气接口位于圆环形中心，用于实现电能传输。

在实际使用时，将拼装好的行走轮机构3通过滑扣结构312插入小型摆转关节模块2固定外壳21上的通孔24实现行走轮机构3的固定，然后通过小型摆转关节模块2上的模块化机器人接口4实现蛇形机器人基本关节1之间的连接，蛇形机器人基本关节1完成摆转运动从而实现小蛇的蜿蜒前进。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。