[发明专利]一种连续体蛇形机器人

说明书

本发明公开了一种连续体蛇形机器人，包括柔性主体和主控制器两部分；所述的柔性主体主要由多个串联连接的柔性段组成；所述的柔性段包括腔体，软轴驱动装置，顶盖,支撑架，角度传感器，控制器；所述的柔性段可以完成伸缩弯曲等运动；所述的主控制器安装柔性主体尾部；本发明将并联运动平台设计引用到连续体机器人的设计，每个柔性段相当于一个并联平台，运动灵活，承载能力较好。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种连续体蛇形机器人。

背景技术

传统的机器人大多为刚性结构构成，其形状能适应特定的外部约束，能完成常规任务和特定环境下的相关作业，但其可变形能力和柔顺性较难适应未知复杂多变的环境，随着对机器人柔顺性要求的不断提高，普通刚性机器人的劣势逐渐凸显，为了进一步扩展机器人的功能和应用领域，人们逐渐对连续体机器人越来越感兴趣。另外，传统的机器人通常在其本体上设置多个运动副，通过不同的运动组合，形成不同的运动关节，使机器人完成不同的动作过程。这些运动副主要包括转动副和移动副，通常由电机或者液压原件进行驱动，其基本运动简单，当需要执行复杂的运动过程时，需要将多种基本运动进行合成，这通常需要设计极为复杂的传动机构和控制体系，其设计困难、结构复杂、零部件多、占用空间大，且故障率高、故障处理繁琐，往往因外界条件限制，一些需要复杂运动的使用场合下，并无法设计出合适的机器人。

连续体机器人是一种新型仿生机器人，它模仿自然界中的象鼻、章鱼臂等动物器官的运动机理，利用连续柔性变形完成伸缩弯曲等动作，具有很强的避障能力，能够更好地适应各种非结构化环境。

发明内容

本发明提出了一种连续体蛇形机器人。

技术方案如下：

一种连续体蛇形机器人，其特征在于包括柔性主体(1)，主控制器(2)两部分；

所述的柔性主体(1)主要由多个串联连接的柔性段(11)组成；所述的柔性段(11)包括腔体(111)，软轴驱动装置(112)，顶盖(113),支撑架(114)，角度传感器(115)，控制器(116)；

所述的柔性段(11)中的软轴驱动装置(112)数量大于等于2，主要由软轴(1121)，传动螺杆(1122)，电机(1123)组成；所述的传动螺杆(1122)与电机(1123)均放置在软轴(1121)内部，传动螺杆(1122)与电机(1123)的输出轴固连，传动螺杆(1122)与软轴(1121)形成螺旋连接；软轴驱动装置(112)的一端通过电机(1123)外壳与腔体盖(1112)固连，另一端通过软轴(1121)与顶盖(113)固连，所述的腔体(111)由腔体主体(1111)和腔体盖(1112)组成，腔体主体(1111)与腔体盖(1112)固连；

所述的支撑架(114)由支撑杆(1141)和支撑环(1142)构成，支撑杆(1141)一端与支撑环(1142)通过螺纹固连，另一端与腔体盖(1112)固连；传动螺杆(1122)上有配合凹槽，支撑架(114)通过支撑环(1142)与传动螺杆(1122)的配合凹槽转动连接；腔体(111)上开有用于电源线和控制线穿过的通孔；

主控制器(2)发送运动控制指令给每个柔性段(11)的控制器(116)，并由控制器(116)根据收到的运动控制指令控制电机(1123)旋转，电机(1123)输出轴带动传动螺杆(1122)旋转并驱动软轴(1121)执行伸缩运动，柔性段(11)中的每个软轴驱动装置(112)中的软轴(1121)在传动螺杆(1122)上端伸出的部分长度相等时，该柔性段(11)呈直线状态，当每根软轴(1121)伸缩长度相同时，柔性段(11)执行伸缩动作，当多个软轴(1121)伸缩长度不等时，柔性段(11)会执行弯曲动作，角度传感器(115)测量每个柔性段(11)的弯曲角度并把角度信息反馈给控制器(116)，控制器(116)根据反馈的角度信息，对电机(1123)旋转圈数进行调节，进而调节软轴(1121)伸缩长度大小，使柔性段(11)最终达到指定的运动姿态。

优选的，所述的软轴(1121)为弹簧。