[发明专利]一种蛇形关节履带式复合机器人

说明书

本发明涉及机器人技术领域，公开了一种蛇形关节履带式复合机器人，包括蛇头、蛇身和蛇尾，其中蛇身采用关节连接蛇头和蛇尾；所述蛇头和蛇尾均采用单排履带式结构；所述蛇身包括第一关节～第五关节，其中第一关节连接蛇头，第五关节连接蛇尾；所述第一关节、第三关节和第五关节为旋转关节，第二关节和第四关节为摆动关节。本发明通过蛇身关节的旋转和摆动，可以实现多种结构形式的变换，其整体结构简单、功能可靠也易于实现。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，更具体的说，特别涉及一种蛇形关节履带式复合机器人。

背景技术

早期的蛇形机器人有日本京都大学研制的蛇形搜救机器人“莫伊拉”，日本东京工业大学研制的废墟搜索机器人，北航SOLIDSNAKE蛇形机器人、中科院沈阳自动化所蛇形机器人、国防科大蛇形机器人等。这些蛇形机器人多从仿生学角度，结合机器人动力学和摩擦学等相关理论，建立了基于行为控制理论的蛇类运动学模型，把蛇类生物的复杂运动形式化解为局部的，简单的运动形式。模仿蛇类蠕动前进后退、游动前进后退、游动前进后退、侧移、抬头等动作。这种机器人在各方面接近生物蛇，也接近了蛇类在复杂地形，狭窄区域，甚至水下的自如运动。但是却继承了蛇类在平台路面运动的低效率，无法像轮式或履带式车一样高效率行进。另外，蛇形机器人的运行，依赖于遥控或者预存的路径程序，无法实现复杂的自助行走或是摄像头实时图传遥控，狭窄的关节空间也无法安置大容量的电池。仅仅模仿蛇类的运动也没有实际应用意义。

美国SARCOS公司研制的GuardianS蛇形履带机器人，前后都使用了单排履带，可以在平坦道路高速移动，电池容量也有了空间保障，各项传感器摄像头也安装在头部，但是中间连接部分为软性连接，只能随动，在一定路况下不能通过，头部也不能翘起。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种蛇形关节履带式复合机器人，通过蛇身关节的旋转和摆动，可以实现多种结构形式的变换，其整体结构简单、功能可靠也易于实现。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：

一种蛇形关节履带式复合机器人，包括蛇头、蛇身和蛇尾，其中蛇身采用关节连接蛇头和蛇尾；所述蛇头和蛇尾均采用单排履带式结构；所述蛇身包括第一关节～第五关节，其中第一关节连接蛇头，第五关节连接蛇尾；所述第一关节、第三关节和第五关节为旋转关节，第二关节和第四关节为摆动关节。

进一步地，所述第一关节、第三关节和第五关节为360度旋转关节，第二关节和第四关节为180度摆动关节。

进一步地，所述蛇头的内部设置有主控制器和头部履带驱动器；所述蛇尾的内部设置有尾部履带驱动器；

所述主控制器用于接收控制指令，并将其输出给头部履带驱动器和尾部履带驱动器；所述头部履带驱动器和尾部履带驱动器用于根据指令分别驱动头部和尾部履带工作，并带动机器人运动。

进一步地，所述蛇头的内部还设置有GPS模块和第一电池，所述蛇尾的内部还设置有第二电池；所述GPS模块用于接收所述主控制器的指令，并对机器人当前所处的位置进行定位；所述第一电池和第二电池分别用于给机器人的头部和尾部供电。

进一步地，所述第一关节～第五关节为中空结构的一体化关节，其内侧设置有关节驱动器；所述关节驱动器用于接收所述主控器的指令，并控制相应的关节旋转。

进一步地，所述蛇头的外表面设置有双目摄像头和照明灯；

所述双目摄像头用于接收所述主控制器的指令，实时采集机器人所处位置周围的图像，并将记录的图像传输到操作人员设备上；

所述照明灯用于提供光源，方便所述双目摄像头进行实时采集图像。

进一步地，所述蛇头的外表面设置有二维激光模块；所述二维激光模块用于接收所述主控制器的指令，进行区域地图的建立和自主行走的避障。