[实用新型]柔性气动蛇形机器人关节模块

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及机器人研究和工程领域，具体涉及一种柔性气动蛇形机器人关节模块。 

背景技术

蛇形机器人具有稳定性好、横截面积小、柔性等特点，能在各种粗糙、陡峭、崎岖的复杂地形上行走，并可实现攀爬障碍物，这是以轮子或腿作为行走工具的机器人难以做到的。本实用新型作出以前，在已有技术中，对于蛇形机器人来说，按照结构形式的不同，可分为三类：第一类是由带有轮子的模型串联而成，运动直接由轮子驱动或蛇体波的传播产生，缺点是只能在平面内运动。第二类是由刚性杆组成的链状结构，运动由关节之间的扭转作用产生，可实现多种平面和空间运动，相对第一类蛇形机器人其缺点是运动速度低。第三类是由柔性关节模块串联而成，但现有柔性关节模块体积庞大，结构复杂。 

发明内容

为克服上述模块中的不足，本实用新型的目的是提供一种柔性高、结构简单的柔性气动蛇形机器人关节模块。 

本实用新型的技术方案是：包括波纹管型外壳、通孔端盖、闷盖、气动人工肌肉，其特征在于：还包括缆绳、线轮、固定架、中间支架、卡箍和弹簧型气管，所述波纹管型外壳两端分别与通孔端盖和闷盖连接，通过卡箍固定、密封；所述固定架、中间支架、气动人工肌肉安装在波纹管型外壳内，在波纹管型外壳内沿轴线方向对称安装有两个固定架和两个中间之架，沿圆周方向均匀布置有三个气动人工肌肉；所述气动人工肌肉穿过两中间支架，气动人工肌肉两端分别安装有线轮；所述一缆绳一端与通孔端盖固定，另一端绕过线轮与固定支架固定，另一缆绳一端与闷盖固定，另一端绕过线轮与另一固定架固定；所述通孔端盖上设置有通气孔；所述弹簧型气管安装在波纹管型外壳内部，弹簧型气管一端与通孔端盖上的通气孔连接，一端与气动人工肌肉的通气孔连接，通过控制气动人工肌肉的收缩量来控制关节 模块的收缩运动、左右摆动和俯仰运动。 

本实用新型的有益效果是，本实用新型关节模块可用于组成蛇形机器人和象鼻形机器人，具有三自由度。单关节模块可进行收缩运动、左右摆动和俯仰运动，具有稳定性好、结构简单、柔性高等特点。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图1是柔性气动蛇形机器人关节模块外形图。 

图2是柔性气动蛇形机器人关节模块内部结构图。 

图3是柔性气动蛇形机器人关节模块缆绳安装视图。 

图4是柔性气动蛇形机器人关节模块另一缆绳安装视图。 

图中1.闷盖，2.卡箍，3.波纹管型外壳，4.通孔端盖，5.缆绳，6.线轮，7.气动人工肌肉，8.弹簧型气管，9.固定架，10.中间支架。 

具体实施方式

参照图1～图4，所述波纹管型外壳(3)两端分别与通孔端盖(4)和闷盖(1)连接，通过卡箍(2)紧固、密封；在所述波纹管型外壳(3)中沿轴线方向分别对称布置有两个固定架(9)和两个中间支架(10)，通过卡箍(2)与波纹管型外壳(3)固定；在所述波纹管型外壳(3)中沿圆周方向均匀布置有三个气动人工肌肉(7)，在气动人工肌肉(7)两端分别安装有线轮(6)；所述一缆绳(5)一端与通孔端盖(4)固定，另一端绕过线轮(6)与固定架固定(9)，另一缆绳(5)一端与闷盖(1)固定，另一端绕过线轮(6)与另一固定架(9)固定；所述通孔端盖(4)上设置有通气孔(43)；所述弹簧型气管(8)安装在波纹管型外壳(3)内，弹簧型气管(8)一端与设置通孔端盖(4)上的通气孔(43)连接，另一端与气动人工肌肉(7)的通气孔连接；所述通孔端盖(4)上设置有模块连接装置(42)和锁紧装置 (41)；所述闷盖(1)上设置有与通孔端盖(4)配套的模块连接装置(102)和锁紧装置(101)，用于两模块间的连接。 

关节模块具有三自由度，通过控制通气孔(43)的进、排气，控制气动人工肌肉(7)的收缩，从而驱动缆绳(5)，控制三个气动人工肌肉(7)的不同收缩量，使关节模块可以进行收缩运动、左右摆动和俯仰运动。根据需要可以用模块组成不同长度的蛇形机器人。