[實用新型]一種仿生爬行裝置

無效

• 申請號: 200820159931.6
• 申請日: 2008-09-23
• 公開（公告）號: CN201272418Y
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發明（設計）人: 朱興龍;任皓;魏孝斌;張穎;張志高;周驥平
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: B62D57/00
• 分類號: B62D57/00
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所（普通合伙）
• 代理人: 胡定華

技術領域

本實用新型涉及一種爬行驅動新機構，特別涉及一種能實現蠕動爬行及改變蠕動爬行方向，并能避障或跨越障礙的驅動機構。

背景技術

仿生機器人誕生以來，對工業生產、民用事業和國防科技等各個方面都產生了深遠的影響，也出現了很多形式的仿生機器人，如機器人昆蟲、仿蛇機器人，機器人蒼蠅等。除仿生機器人之外，各種仿生功能部件如氣動人工肌肉、形狀記憶合金等也都應用在仿生機器人的研究中。

基于仿生學研究的移動機器人、爬行機器人、爬壁機器人等，其驅動機構的形式有氣動人工肌肉、SMA驅動、齒輪驅動、連桿驅動、氣缸或油缸驅動、輪式驅動、履帶驅動等，它們各有特點，如氣動人工肌肉驅動體積小、重量輕，但需要解決氣源攜帶問題；SMA驅動同樣體積小、重量輕，安裝方便，但其伸縮位移小，一般用于微機器人的驅動；齒輪驅動、連桿驅動、氣缸或油缸驅動等具有重量重，體積大的特點，實現多自由度運動控制系統復雜等不利因素。

蠕蟲的軀體是由許多彼此相似而又重復排列的部分構成，即體節，當向前爬行時，部分帶附肢的體節吸附或夾持在地面、墻面、樹枝、葉等物體的表面上，通過改變神經系統控制前體節抬起、肌肉伸展、落下、吸附或夾持，然后松開吸附或夾持的體節，再通過肌肉收縮帶動后體節前移，實現蠕動爬行。

實用新型內容

本實用新型正是從生物蠕動爬行得到啟發，提出一種蠕動爬行驅動的新機構。

本實用新型的技術方案是：一種仿生爬行裝置，其特征在于設有含有曲面殼的若干個伸縮體節和一個控制體節，各個體節的曲面殼在圓周方向開有均布的4個小孔，體節與體節之間通過彈性繩連接。

所述的伸縮體節包括兩個等曲率曲面殼、伸縮器和單向輪，兩個曲面殼之間裝有伸縮器，單向輪安裝連接在伸縮體節的底部，伸縮器的伸縮導致兩曲面殼發生相對運動。

所述的控制體節包括兩個曲面殼、控制器、彈性繩和單向輪，控制器安裝在兩個曲面殼之間，控制器連接彈性繩，單向輪安裝連接在控制體節的底部。

由伸縮體節和控制體節組成仿生蠕動體節，伸縮體節模仿蠕蟲的體節，伸縮器的伸縮引起兩曲面殼的相對運動，伸縮體節支撐在單向輪上，單向輪向前可以滾動，向后則自鎖，若發生運動，則只能是滑移。彈性繩一方面用于儲存能量，在伸縮體節收縮時，釋放能量，拖動體節向前運動；另一方面，通過控制體節改變彈性繩的長度、控制伸縮體節的受力狀況，改變伸縮體節之間的貼合程度。

本實用新型的特色和創新之處在于采用彈性儲能和單向輪反向制動的原理，實現仿生蠕動爬行，并能通過改變彈性繩的長度來控制仿生蠕動爬行，實現仿生蠕動爬行方向的改變以避障或跨越障礙。

本實用新型具有廣泛的應用價值，在其上安裝電磁吸盤或真空吸盤，可以作為爬壁或爬墻機器人新的行走驅動機構；也可以在其上安裝獨立驅動的行走輪，實現移動機器人在平坦路面上用行走輪行駛，在遇障時使用該機構越障；也可以作為仿魚機器人、仿蝦機器人、仿撲翼飛行機器人新的驅動機構；也可以模擬人體以及動物的脊椎運動；在其上安裝夾持機構，可以實現爬管、爬樹、爬繩的功能，也可以通過變形實現在彎管內蠕動爬行；也可以作為仿蟹機器人、仿昆蟲機器人的腿或足的功能部件。

附圖說明

圖1是本實用新型的伸縮體節結構示意圖；

圖2是本實用新型的控制體節結構示意圖；

圖3-1是本實用新型的仿生蠕動爬行初始狀態示意圖；

圖3-2是本實用新型的仿生蠕動爬行伸展前行狀態示意圖；

圖3-3是本實用新型的仿生蠕動爬行收縮到初始狀態的示意圖；

圖4是本實用新型的仿生蠕動爬行方向改變示意圖；

圖5是本實用新型的仿生蠕動爬行跨越臺階障礙過程示意圖。

圖中：1曲面殼、2伸縮器、3控制器、4彈性繩、5單向輪。

具體實施方式

如圖1、圖2所示，仿生蠕動爬行機構的伸縮體節和控制體節，仿生蠕動爬行機構由若干個伸縮體節和一個控制體節組成，各個體節的曲面殼在圓周方向開有均布的4個小孔，體節與體節之間通過彈性繩連接。伸縮體節由兩個等曲率曲面殼、伸縮器和單向輪等構成，兩個曲面殼之間裝伸縮器，單向輪安裝連接在伸縮體節的底部，伸縮器的伸縮導致兩曲面殼發生相對運動。控制體節由兩個曲面殼、控制器、彈性繩和單向輪等構成，控制器安裝在兩個曲面殼之間，控制器連接彈性繩，單向輪安裝連接在控制體節的底部。