[发明专利]具有蠕动和摆动功能的蛇形机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种蛇形机器人，尤其涉及一种具有蠕动和摆动功能的蛇形机器人。

背景技术

蛇形机器人是一种模仿蛇的运动机理和行为方式研制出的新型仿生机器人，它因具有身体细长，横截面小，形状可变等特点，而能够在障碍物密集的狭窄空间中穿行，并可攀爬跨越障碍物。现有的蛇形机器人一般由多个关节模块组成，关节模块的内部结构为液压、气动或者电动，具有单自由度或多自由度的运动方式。为了实现不平整地面的蛇形运动，蛇形机器人的关节模块一般采取相邻关节按照相差90°的方式连接，使得蛇形机器人具有在水平和竖直两个方向的摆动能力。然而，目前的蛇形机器人为了实现蛇形运动，必须利用关节模块的动作驱动机身作周期性的摆动动作，这种摆动动作必须占用较大的摆动空间，当蛇形机器人穿越狭小空间，例如管道时，由于受摆动空间过小的限制，蛇形机器人的关节无法摆动，使得蛇形机器人丧失了运动能力，从而限制了蛇形机器人在复杂环境下的工作能力。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种具有蠕动和摆动功能的蛇形机器人。

本发明所采用的技术方案为：

具有蠕动和摆动功能的蛇形机器人，包括蛇头、蛇尾及安装在所述蛇头和蛇尾之间且首尾顺次相连的多个关节模块，各关节模块均包括关节模块本体，各关节模块本体的前侧设置有摆动部、中间设置有蠕动部、后侧设置有转动部。

所述关节模块本体包括两相互平行的定位盘，其分别为第一定位盘和第二定位盘，第一、第二定位盘通过两根相互平行的连杆相连。

所述摆动部包括摆板、摆动轴和摆动电机，摆动轴安装在第一定位盘的前侧，摆板位于摆动轴的前方，摆动电机安装在第一、第二定位盘之间，摆动电机通过第一齿轮传动机构驱动摆动轴转动，摆板通过摆臂与摆动轴固定连接。

所述蠕动部包括伸缩块和蠕动电机，伸缩块安装在关节模块本体的中部，蠕动电机安装在第一、第二定位盘之间，蠕动电机通过丝杠机构驱动伸缩块做直线伸缩运动。

所述转动部包括转板、转动轴、转动电机和用于测量转动轴转过角度的电位计，转动轴安装在关节模块本体的后侧，转动电机通过第二齿轮传动机构驱动转板绕转动轴转动。

所述转动部包括转板、转动轴和转动电机，转动轴安装在关节模块本体的后侧，转动电机通过第二齿轮传动机构驱动转板绕转动轴转动。

所述第一定位盘的前方固连有第三定位盘，第三定位盘的前端设置有用于安装所述摆动轴的第一定位架；所述摆臂呈U型，其一端与摆板固连，另一端与摆动轴的两端固连；所述第一齿轮传动机构包括安装在摆动电机的输出轴上的第一齿轮、与第一齿轮相啮合的第二齿轮、与第二齿轮套置在同一转轴上的第三齿轮、与第三齿轮相啮合的第四齿轮、与第四齿轮套置在同一转轴上的第一螺旋齿轮以及套置在摆动轴上的第二螺旋齿轮，所述第一、第二、第三及第四齿轮均位于第一定位盘和第三定位盘之间，第一、第三定位盘之间设置有用于安装第二、第三齿轮的第一转轴，第一螺旋齿轮位于第三定位盘的前方且位于第二螺旋齿轮的下方，第四齿轮和第一螺旋齿轮安装在第二转轴上，第三定位盘的前端面上设置有用于安装第二转轴的第二定位架，第二转轴的一端安装在第一定位盘上，另一端安装在第二定位架上。

所述伸缩块的一端位于第一、第二定位盘之间，另一端位于第二定位盘的后侧，伸缩块为中空结构，所述丝杠机构包括丝杠及套置在丝杠上的推动块，伸缩块上开设有用于对推动块进行限位的卡槽，第一、第二定位盘的相对位置处均开设有丝杠转孔，蠕动电机通过第三齿轮传动机构驱动丝杠转动，第三齿轮传动机构包括第五齿轮和与第五齿轮相啮合的第六齿轮，第五齿轮套置在蠕动电机的输出轴上，第六齿轮套置在丝杠的一端，第五、第六齿轮均位于第一、第二定位盘之间。

所述伸缩块的后端与转板之间设置有第四定位盘，第四定位盘与伸缩块的后端固连、与转板之间存在间隙，所述转动轴安装在第四定位盘和转板之间，第四定位盘与转板之间还设置有第三转轴，所述转动电机位于第四定位盘的后侧；所述第二齿轮传动机构包括安装在转动电机的输出轴上的第七齿轮、套置在第三转轴上且与第七齿轮相啮合的第八齿轮、套置在第三转轴上的第十齿轮、套置在转动轴上且与第十齿轮相啮合的第九齿轮、套置在转动轴上的第十二齿轮以及与第十二齿轮相啮合的第十一齿轮，所述电位计安装在第十一齿轮的齿轮轴的轴端且位于第二定位盘和第四定位盘之间。