[发明专利]仿生蛇形机器人及方法

权利要求书

1.一种仿生蛇形机器人，包括驱动箱（1）和多关节蛇形臂（2），其特征在于：

上述多关节蛇形臂（2）一端连接在驱动箱（1）上，另一端连接末端执行器，它由L个关节组通过万向节（9）串联组成，按离驱动箱由近到远依次称作第1关节组、第2关节组.......第L关节组；其中每个关节组均由M个关节单元（8）通过万向节（9）串联而成，按离驱动箱由近到远依次称作第1关节单元、第2关节单元.......第M关节单元；

上述驱动箱（1）安装L个驱动组；每个驱动组均由N个驱动单元（14）组成；每个驱动单元（14）均由1个驱动电机（6）和1个安装于驱动电机上的绞盘（4）组成；所述绞盘（4）沿轴向布置有M个一体化设计的直径各不相同的钢丝绳绕线槽，其中按照直径从小到大依次称为第1线槽、第2线槽......第M线槽；

上述关节单元（8）截面形状为圆形，关节单元（8）沿圆周以扇形方向均匀设置X列钢丝绳通孔，其中X ≥ L*N，且X是N的整数倍，每列钢丝绳通孔按离关节单元（8）轴线距离由远到近分成M个钢丝绳通孔，依次称作第1钢丝绳通孔、第2钢丝绳通孔......第M钢丝绳通孔；

上述每个驱动组对应一个关节组；一个驱动组中的一个驱动单元的绞盘（4）对应该关节组的全部关节单元（8）的同一列钢丝绳通孔，并通过该列钢丝绳与上述同列钢丝绳通孔相联系；具体方式为： 该列钢丝绳中的第一根钢丝绳的一端绕于该绞盘的第1线槽并相连，另一端与第1关节单元的第1钢丝绳通孔相连；其中第二根钢丝绳的一端绕于第2线槽并相连，另一端穿过第1关节单元的第2钢丝绳通孔后，与第2关节单元的第2钢丝绳通孔相连；……其中第M根钢丝绳的一端绕于第M线槽并相连，另一端依次穿过第1关节单元的第M钢丝绳通孔，第2关节单元的第M钢丝绳通孔....第M-1关节单元的第M钢丝绳通孔后，与第M关节单元的第M钢丝绳通孔相连；每个驱动组的N个驱动单元所对应的N组钢丝绳整体成沿圆周均布方式与关节单元相连并对其牵引；

上述第1驱动组对应第1关节组，上述第2驱动组对应第2关节组…..第L驱动组对应第L关节组；其中第2驱动组的钢丝绳穿过第1关节组的空余钢丝绳通孔后与第2关节组相联系；……其中第L驱动组的钢丝绳穿过前面的所有关节组的空余钢丝绳通孔后与第L关节组相联系；

上述L为大于等于1的自然数，M为大于等于1的自然数，N为大于等于3的自然数。

2.根据权利要求1所述的仿生蛇形机器人，其特征在于：上述绞盘（4）中布置的线槽，相邻线槽之间的直径总是2倍关系。

3.根据权利要求1所述的仿生蛇形机器人，其特征在于：本实施例上述参数分别为L =3，M = 3，X = 12，N = 3。

4.根据权利要求1所述的仿生蛇形机器人，其特征在于：上述绞盘（4）中布置的线槽，沿轴向从上到下线槽直径越来越大。

5.根据权利要求1所述的仿生蛇形机器人，其特征在于：上述多关节蛇形臂外罩包裹在蛇形臂（2）外部。

6.根据权利要求1所述的仿生蛇形机器人的工作方式，其特征在于包括以下过程：

通过驱动电机（6）带动绞盘（4）旋转驱动钢丝绳（10），钢丝绳带动相应关节单元（8）；其中同一个驱动电机（6）带动的绞盘（4）包含M个不同直径绕线槽；同一个绞盘再带动M根钢丝绳（10），所述M根钢丝绳（10）分别固结在M个相邻关节单元（8）上，依次驱动M个关节单元（8），并构成一个关节组；其中L组驱动组件驱动的L个关节组相互串联组成蛇形臂（2）。

7.根据权利要求1所述的仿生蛇形机器人工作方法，其特征在于：

上述绞盘（4）上布置的M个线槽，相邻线槽之间的直径总是2倍关系；绞盘（4）旋转带动M个钢丝绳，相邻钢丝绳伸缩位移是2倍关系；M个钢丝绳依次穿过M个相邻关节单元（8）上同一列的M个钢丝绳通孔，并从外向内依次固结在相邻关节单元（8）上对应的通孔中，相邻关节单元（8）的空间内转角具有同步相等关系。