一种机器蛇及单体节段

本发明涉及一种机器蛇，具体是一种机器蛇及单体节段。

背景技术：

1、机器蛇具有较强的地面适应能力、稳定性好、结构具有柔性等特点，并且可以在各种复杂的地形中行走，具有强大的越障能力。目前，国内外也已经研究出很多结构不同的机器蛇，但是现有的机器蛇多数只是实现二维运动，其根本原因是现有的机器蛇仅能通过设置于相邻关节间的驱动结构进行单一方向的摆动。

2、针对这种现状，我们设计了一种单体节段，以解决现有机器蛇关节仅能支持机器蛇在二维空间内进行运动，导致机器蛇适应能力受限的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种单体节段，以解决上述现有技术存在的问题，将同一单体节段中舵盘的旋转轴线设置为与连接手臂的旋转轴线相互垂直的形式，由该单体节段组成的机器蛇不仅能够左右摆动，而且还能实现上下摆动，进而大大提高了机器蛇对复杂地形的适应能力。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种单体节段，包括壳体，所述壳体一端设置有舵机单元，所述舵机单元的舵盘伸出所述壳体；所述壳体的另一端设置有用于与另一个单体节段中的舵机单元适配的连接手臂，所述舵机单元与所述连接手臂之间的壳体部分设置有行走机构，所述壳体内部设置有与行走机构传动连接的驱动单元；同一所述单体节段中，所述舵盘的旋转轴线与所述连接手臂的旋转轴线相互垂直设置。

4、优选的，所述舵机单元与所述连接手臂之间的所述壳体为中部壳体，所述行走机构设置于所述中部壳体相对的两个面上。

5、优选的，所述行走机构包括驱动电机和减速箱，所述驱动电机与所述减速箱传动连接，所述减速箱具有两个输出轴，两个所述输出轴上安装有一对旋转方向相反的蜗杆，两个所述蜗杆分别和涡轮配合将所述驱动电机的动力传递至位于两个面上的所述行走机构。

6、优选的，所述连接手臂包括两个向外伸出的连接板，所述连接板与所述壳体可拆卸连接，任意一个所述连接板与另外一个所述连接板相对的一侧设置有与所述舵盘相匹配的凹槽，所述舵盘嵌入所述凹槽内并与所述连接板固定连接。

7、进一步的，本发明还提供了一种具有上述单体节段的机器蛇，

8、所述机器蛇包括：蛇头、蛇尾以及设置在蛇头和蛇尾之间的多个所述单体节段，所述蛇头或所述蛇尾中的任意一者中设置有用于控制整条机器蛇运动的控制器及为整个装置提供能源的电源组件，任意相邻两个所述单体节段均通过所述连接手臂与所述舵机配合连接。

9、优选的，所述蛇头的一端设置有连接手臂，所述蛇头通过所述连接手臂与下游所述单体节段的舵机配合连接；所述蛇头的另一端设置有用于检测周围环境的探测组件。

10、优选的，所述蛇头远离所述连接手臂的一端还设置有用于保护探测组件的保护盖，所述保护盖通过舵机和连杆组件与所述蛇头的壳体相连，以通过所述舵机和连杆组件带动所述保护盖遮蔽或打开所述探测组件。

11、优选的，所述蛇尾的一端设置有舵机，所述舵机的舵盘伸出所述蛇尾的壳体，所述蛇尾通过所述舵机与上游所述单体节段的连接手臂配合连接。

12、优选的，还包括呈十字布置的第一连接模块和第二连接模块，所述第一连接模块和第二连接模块两端均分别设置有连接手臂和舵机，所述第一连接模块和所述第二连接模块通过所述连接手臂和所述舵机与所述单体节段中的所述舵机和所述连接手臂配合连接；所述第一连接模块的所述连接手臂和所述舵机之间设置有凸形结构，所述第二连接模块的所述连接手臂和所述舵机之间设置有与所述凸形结构相匹配的凹形结构，所述第一连接模块和所述第二连接模块通过所述凸形结构和所述凹形结构扣合连接。

13、优选的，所述所述凸形结构和所述凹形结构对应设置有电磁铁。

14、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

15、本发明提供的单体节段中，舵盘的旋转轴线与连接手臂的旋转轴线相互垂直设置，即单体节段既能以舵盘的旋转轴线为摆动中心沿第一方向进行摆动，也能以连接手臂的旋转轴线为摆动中心沿垂直于第一方向的第二方向进行摆动，进而使得具有上述单体节段的机器蛇既能进行左右摆动，又能进行上下摆动，提高了机器蛇的自由度，让机器蛇能够在三维空间内进行运动，进而实现了提高机器蛇适应能力的技术效果；同时，该单体节段上设置的行走机构，能够在左右摆动或上下摆动的过程中使任意着力点位置的行走机构对机器蛇提供前行动力，进一步增强机器蛇的机动能力。

技术特征：

1.一种单体节段，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)一端设置有舵机单元，所述舵机单元的舵盘(2)伸出所述壳体(1)；所述壳体(1)的另一端设置有用于与另一个单体节段中的舵机单元适配的连接手臂(3)，所述舵机单元与所述连接手臂(3)之间的壳体(1)部分设置有行走机构(4)，所述壳体(1)内部设置有与行走机构(4)传动连接的驱动单元；同一所述单体节段中，所述舵盘(2)的旋转轴线与所述连接手臂(3)的旋转轴线相互垂直设置。

2.根据权利要求1所述的单体节段，其特征在于：所述舵机单元与所述连接手臂(2)之间的所述壳体(1)为中部壳体，所述行走机构(4)设置于所述中部壳体相对的两个面上。

3.根据权利要求2所述的单体节段，其特征在于：所述行走机构(4)包括驱动电机(5)和减速箱(6)，所述驱动电机(5)与所述减速箱(6)传动连接，所述减速箱(6)具有两个输出轴，两个所述输出轴上安装有一对旋转方向相反的蜗杆(7)，两个所述蜗杆(7)分别和涡轮(8)配合将所述驱动电机(5)的动力传递至位于两个面上的所述行走机构(4)。

4.根据权利要求1所述的单体节段，其特征在于：所述连接手臂包括两个向外伸出的连接板，所述连接板与所述壳体(1)可拆卸连接，任意一个所述连接板与另外一个所述连接板相对的一侧设置有与所述舵盘相匹配的凹槽(9)，所述舵盘(2)嵌入所述凹槽(9)内并与所述连接板固定连接。

5.一种具有权利要求1-4任意一项所述单体节段的机器蛇，其特征在于：所述机器蛇包括蛇头(10)、蛇尾(11)以及设置在蛇头和蛇尾之间的多个所述单体节段，所述蛇头(10)或所述蛇尾(11)中的任意一者中设置有用于控制整条机器蛇运动的控制器及为整个装置提供能源的电源组件，任意相邻两个所述单体节段均通过所述连接手臂(3)与所述舵机配合连接。

6.根据权利要求5所述的机器蛇，其特征在于：所述蛇头(10)的一端设置有连接手臂(3)，所述蛇头(10)通过所述连接手臂(3)与下游所述单体节段的舵机配合连接；所述蛇头的另一端设置有用于检测周围环境的探测组件。

7.根据权利要求6所述的机器蛇，其特征在于：所述蛇头(10)远离所述连接手臂(3)的一端还设置有用于保护探测组件的保护盖(12)，所述保护盖(12)通过舵机和连杆组件与所述蛇头(10)的壳体相连，以通过所述舵机和连杆组件带动所述保护盖(12)遮蔽或打开所述探测组件。

8.根据权利要求5所述的机器蛇，其特征在于：所述蛇尾(11)的一端设置有舵机，所述舵机的舵盘(2)伸出所述蛇尾的壳体，所述蛇尾(11)通过所述舵机与上游所述单体节段的连接手臂配(3)合连接。

9.根据权利要求5所述的机器蛇，其特征在于：还包括呈十字布置的第一连接模块(13)和第二连接模块(14)，所述第一连接模块(13)和第二连接模块(14)两端均分别设置有连接手臂(3)和舵机，所述第一连接模块(13)和所述第二连接模块(14)通过所述连接手臂(3)和所述舵机与所述单体节段中的所述舵机和所述连接手臂(3)配合连接；所述第一连接模块(13)的所述连接手臂(3)和所述舵机之间设置有凸形结构(15)，所述第二连接模块(14)的所述连接手臂和所述舵机之间设置有与所述凸形结构(15)相匹配的凹形结构(16)，所述第一连接模块(13)和所述第二连接模块(14)通过所述凸形结构(15)和所述凹形结构(16)扣合连接。

10.根据权利要求9所述的机器蛇，其特征在于：所述所述凸形结构(15)和所述凹形结构(16)对应设置有电磁铁。

技术总结
本发明公开一种机器蛇及其单体节段，包括壳体，壳体一端设置有舵机单元，舵机单元的舵盘伸出壳体，壳体的另一端设置有用于与另一个单体节段中的舵机单元适配的连接手臂，舵机单元与连接手臂之间的壳体部分设置有行走机构，壳体内部设置有与行走机构传动连接的驱动单元，同一单体节段中，舵盘的旋转轴线与连接手臂的旋转轴线相互垂直设置，使得具有上述单体节段的机器蛇既能进行左右摆动，又能进行上下摆动，提高了机器蛇的自由度，让机器蛇能够在三维空间内进行运动，进而实现了提高机器蛇适应能力的技术效果。

技术研发人员：宋加雷,杨彪,尹玲
受保护的技术使用者：东莞理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15