[实用新型]具有三维运动能力的蛇形机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及一种具有三维运动能力的蛇形机器人。

背景技术

蛇形机器人是指一种能够模仿生物蛇无肢运动的高冗余度移动机器人，它能够在各种粗糙、陡峭崎岖的复杂地形上行走和攀爬障碍物，具有稳定性好、灵活小巧和适应地形环境能力强等特点，在某些人无法进入的狭小空间或对人体有危害的特殊环境，例如核工业中的设备维护与检修、地下管道的检测、抢险救灾、军事侦察、矿井维护和采矿等领域有广阔的应用前景。

目前，蛇形机器人多为采用轮或履带形式实现的超冗余或连续型机器人，其多余的自由度可改善机器人的运动及动力学特性，如增加灵活性、躲避障碍、回避奇异、优化关节速度等。虽然轮式或履带式蛇形机器人的灵活性有所提高，但是其三维运动能力较弱，难以在三维空间实现抬头和缠绕攀爬等动作。

实用新型内容

（一）要解决的技术问题

本实用新型所要解决的技术问题是现有的蛇形机器人三维运动能力较弱等技术问题。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有三维运动能力的蛇形机器人，该机器人包括顺次连接的多个四自由度单元模块，所述四自由度单元模块包括首部基板、尾部基板以及连接在首部基板和尾部基板之间的链杆机构，所述首部基板能够相对于尾部基板四自由度运动。

优选的，所述相邻四自由度单元模块的相邻近的首部基板和尾部基板固接在一起。

优选的，所述相邻四自由度单元模块的相邻近的首部基板和尾部基板为一体式结构。

优选的，该机器人还包括摄像头，所述摄像头安装在位于该机器人头部的四自由度单元模块的首部基板上。

优选的，所述链杆机构包括位于首部基板和尾部基板中部的一条移动自由度运动支链，还包括相对称的排布于移动自由度运动支链圆周侧的三条转动自由度运动支链。

优选的，所述移动自由度运动支链包括第一动力机和第一伸缩杆，所述第一动力机与尾部基板固定连接，所述第一伸缩杆的一端连接第一动力机的输出端，其另一端通过十字变向节与首部基板相连接，且所述第一伸缩杆与十字变向节之间设置有转动副；

所述转动自由度运动支链包括第二动力机和第二伸缩杆，所述第二动力机通过十字变向节与尾部基板相连接，所述第二伸缩杆的一端连接第二动力机的输出端，其另一端通过万向节与首部基板相连接。

优选的，所述十字变向节采用虎克铰。

优选的，所述万向节采用球铰。

优选的，所述首部基板和尾部基板分别设置为圆盘式结构。

优选的，所述首部基板和尾部基板上分别设置有通孔。

（三）有益效果

本实用新型提供的具有三维运动能力的蛇形机器人，将四自由度单元模块首尾顺次连接成类似蛇体的条形，每个四自由度单元模块的三维运动相叠加，能够充分实现整体的三维运动，即，实现该蛇形机器人在三维空间完成抬头和缠绕攀爬等动作；进一步的，本实用新型提供的具有三维运动能力的蛇形机器人，其所采用的各四自由度单元模块的结构相同，可以依据作业空间等因素，灵活的设计所连接的四自由度单元模块的数量，即灵活调整该蛇形机器人的长度，使得该蛇形机器人具有可重构和模块化等特点；且，本实用新型提供的具有三维运动能力的蛇形机器人，结构紧凑、整体性好，具有机动性好、成本低等特点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的四自由度单元模块结构放大图；

其中：100、四自由度单元模块，110、首部基板，120、尾部基板，130、链杆机构，140、移动自由度运动支链，141、第一动力机，142、第一伸缩杆，150、转动自由度运动支链，151、第二动力机，152、第二伸缩杆，160、摄像头，201、十字变向节，202、转动副，203、万向节，204、通孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。