[发明专利]一种履带式蛇形机器人及其控制方法

说明书

本发明涉及一种履带式蛇形机器人及其控制方法。所述蛇形机器人包括：多个框架、控制系统、运动系统。本发明关节转向灵活，地面通过能力强，提高了对复杂环境的适应能力。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其是一种履带式蛇形机器人及其控制方法。

背景技术

随着仿生学的不断进步，仿生机器人便应运而生。由于蛇形机器人能够在人类难以到达的未知环境中工作，具有隐蔽性，增加安全系数，减少人力，减少因疲劳所带来的一系列误差等因素，能够把人从繁重、危险、单调乏味的工作环境中解脱出来，代替人完成人类主观想要完成的复杂作业。因此被广泛应用到军事领域、科学探险、救灾抢险、工业检测等多个领域，具有广泛的应用前景。

蛇形机器人应用于军事领域的扫雷、避雷，及探测、定点引爆的工作。

应用于民用领域中恶劣环境下的工作，例如：毒气、粉尘、辐射、高温，低温等。还应用于工业领域对地下管道进行故障勘探等。

但目前所研制的蛇形机器人存在共同的问题便是，关节结构复杂，运动不灵活，且攀爬能力和地面通过能力不强。随着研究的深入，如何设计结构简单、连接灵活、适应能力强的蛇形机器人是必须面对和函待解决的问题。

发明内容

本发明技术方案的目的是为了解决上述技术问题而设计的一种履带式蛇形机器人及其控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种履带式蛇形机器人，包括：多个框架、具有距离传感器、反射器及控制器的控制系统、具有电机、履带、从动轮的运动系统；多个框架包括头框架、尾框架及位于头框架和尾框架之间的至少一个中间框架；多个框架还包括可360度旋转的球型连接结构，每相邻的两个框架通过球型连接结构相连接；中间框架包括行驶时面向地面的爬行端、前端及后端；头框架包括爬行端及与其相邻后一个中间框架前端形状大小一致的后端；尾框架包括爬行端及与其相邻前一个中间框架后端形状大小一致的前端；前端和后端均具有左边缘及右边缘；距离传感器包括位于前端左边缘的左距离传感器及位于前端右边缘的右距离传感器；反射器包括位于后端左边缘的左反射器及位于后端右边缘的右反射器；控制器包括位于头框架的主控制器、位于中间框架及尾框架的从控制器；从动轮包括位于头框架的左从动轮及右从动轮；履带包括位于中间框架及尾框架的左履带和右履带；电机具有为对应的电机提供电能的电池组，电机包括位于头框架的控制左从动轮转向、位于中间框架和尾框架的控制左履带运动的左电机，电机还包括位于头框架的控制右从动轮转向、位于中间框架和尾框架的控制右履带运动的右电机；左反射器用于反射与其相邻后一个框架前端的左距离传感器发射的信号，右反射器用于反射与其相邻后一个框架前端的右距离传感器发射的信号；左距离传感器用于发射信号到与其相邻前一个框架后端的左反射器及接收与其相邻前一个框架后端左反射器的反射信号并将由发射的信号和接收的反射信号得到的左距离信号发送到对应的从控制器；右距离传感器用于发射信号到与其相邻前一个框架后端的右反射器及接收与其相邻前一个框架后端右反射器的反射信号并将由发射的信号和接收的反射信号得到的右距离信号发送到对应的从控制器；主控制器用于发送指令到从控制器及通过电机控制从动轮转向，具体为：主控制器接收转向指令并根据转向指令通过控制从动轮的电机执行转向指令，主控制器将接收到的非转向指令直接发送到从控制器；从控制器用于接收及执行主控制器发送的指令，从控制器还用于接收及处理距离传感器发送的距离信号并根据处理的结果通过电机控制履带的运动，具体为：若从控制器接收主控制器发送的指令则通过控制履带的电机执行接收的指令；若从控制器接收左距离传感器发送的左距离信号和右距离传感器发送的右距离信号，则将当前接收的左距离信号和右距离信号处理为当前的左距离值和右距离值，从控制器比较左距离传感器至对应左反射器的当前左距离值和右距离传感器至对应右反射器的当前右距离值，从控制器根据当前的比较结果通过控制履带的电机缩小后续左距离值和右距离值的差距；运动系统包括电机、履带及从动轮；从动轮的旋转轴与头框架的爬行端平行，从动轮用于控制头框架前行的方向；左履带与右履带平行设置，其中位于爬行端下方的一部分履带与位于对应框架内的另一部分履带往复运动时驱动对应的框架运动。