[發明專利]一種未知環境的探索機器人

無效

• 申請號: 201110316996.3
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102501910A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 陳柏;王鵬;陳筍;蔣素榮;吳洪濤;王化明;朱玉川;李成剛;趙東標;游有鵬
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

技術領域

本發明涉及機器人領域，尤其是一種探索機器人。

背景技術

現有的導管狀的探測機器人，在對狹小或者不適宜人類進入的未知環境進行探測或操作時，在遇到障礙物或岔口時，或者不能主動控制機器人選擇路徑進行轉彎運動，增加了操作時間；或者主動彎曲時，各關節連續運動，控制算法復雜，運算量大。另外，由于各關節的彎曲發生在同一平面內，使得末端最終的彎曲結果不包含繞機器人軸線的扭轉。

因此，需要一種新的技術方案以解決上述問題。

發明內容

為了解決現有技術所產生的問題，本發明提供了一種控制算法簡便的未知環境的探索機器人。

為達到上述目的，本發明未知環境的探索機器人可采用如下技術方案：

一種未知環境的探索機器人，包括若干依次連接的彎曲導向模塊，所述彎曲導向模塊包括法蘭盤及與法蘭盤連接的至少兩個二態驅動器，所述二態驅動器具有伸張及收縮兩種狀態，且對應于伸張及收縮兩種狀態下的二態驅動器長度均為固定值。

本發明所述的未知環境的探索機器人，通過設置彈簧狀的至少兩個二態驅動器，并使得其中一個二態驅動器較另一個二態驅動器長，即可使該未知環境的探索機器人轉向，由于每個二態驅動器只有兩種狀態，因此可以使用邏輯運算對機器人的運動學進行求解，大大簡化了計算過程。同時，由于僅需要開關信號即可控制每個驅動器，因此控制系統簡單，具有控制方便的特點，機器人可低延遲地實現動作。

附圖說明

圖1是本發明未知環境的探索機器人第一種實施方式的立體圖。

圖2是本發明未知環境的探索機器人第二種實施方式的立體圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，進一步闡明本發明，應理解下述具體實施方式僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。

請參閱圖1所示，為本發明未知環境的探索機器人的第一種實施方式。

該未知環境的探索機器人100為管狀，包括推進模塊20、末端執行模塊30、位于推進模塊20與末端執行模塊30之間的若干彎曲導向模塊40以及圍繞所述彎曲導向模塊40的柔性保護管套50。所述推進模塊20承載若干彎曲導向模塊40。末端執行模塊30位于該未知環境的探索機器人100的前端，可依照需要的功能而包括攝像頭和/或操作供能單元，其中攝像頭可用以對未知環境的攝像；操作供能單元，如機械手或探針等，可對末端執行模塊30進行所處的環境內的作業。所述彎曲導向模塊40包括法蘭盤41以及與法蘭盤41連接的至少兩個二態驅動器42，所述二態驅動器42為形狀記憶合金或者電致伸縮材料制成的彈簧。在本發明中，所述二態驅動器42具有伸張及收縮兩種狀態，且對應于伸張及收縮兩種狀態下的二態驅動器42長度均為固定值，即二態驅動器42只有兩種固定的長度狀態。

其中：

如果為形狀記憶合金制成的彈簧，該彈簧為該形狀記憶合金加工后的形狀，該形狀記憶合金加工之前的長度大于加工成彈簧后的長度。由于每種形狀形狀記憶合金都有一個轉變溫度，在這一溫度以上將該合金加工成長度較長的彈簧，然后將其冷卻到轉變溫度以下，人為地縮短其形狀后再加熱到轉變溫度以上，該合金便會自動地恢復到原先在轉變溫度以上加工成的較長形狀。利用形狀形狀記憶合金的這一特性，通過對形狀形狀記憶合金彈簧通電發熱，達到轉變溫度以上，使其伸長。這樣，當彎曲導向模塊40中一個二態驅動器42通電后伸長使兩二態驅動器42長度不同，從而彎曲導向模塊40彎曲，使該未知環境的探索機器人100轉向。在本實施方式中，設相鄰兩個彎曲導向模塊40分別為第一彎曲導向模塊及第二彎曲導向模塊，則第一彎曲導向模塊與第二彎曲導向模塊轉過一個角度布置，不僅使該未知環境的探測機器人100具有更多轉向方向，而且增加了最頂端彎曲導向模塊繞該探索機器人100軸線扭轉的自由度。其中，設所述相鄰兩個彎曲導向模塊40之間轉過的角度為α，則α＝360°/n，其中n為彎曲導向模塊的總數，這樣可以使最頂端彎曲導向模塊繞該探索機器人100軸線扭轉的自由度最大可以到360°。由于每個二態驅動器42只有兩種狀態，因此可以使用邏輯運算對機器人的運動學進行求解，大大簡化了計算過程。同時，由于僅需要開關信號即可控制每個二態驅動器42，因此控制系統簡單，具有控制方便的特點，機器人可低延遲地實現動作。