[發明專利]一種多體節蛇形機器人的體節單元

無效

• 申請號: 201410217818.9
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN103991089A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 楊平;施明鑾;蔣丹;王叢嶺;張楠;楊曉東
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J9/06
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 張楊

技術領域

本發明屬于機器人領域，特別是一種多關節蛇形機器人的體節設計方法。

背景技術

蛇形機器人是一種新興的特種機器人，它在結構上是一種類似蛇的多體節重復結構，具有體節多，自由度高度冗余的特點。從自然界蛇的分布來看，海洋，沙漠，等等極端地形都有分布，它可以適應各種不同地形，具有地形適應性強的特點，這對提高機器人的運動能力很有幫助。

西安電子科技大學申請號為201310240421.7的發明專利公開了一種《可閉環控制的多功能水中蛇形機器人》，其蛇形機器人包括蛇頭、蛇身、蛇尾，蛇身由多個體節構成，每個體節控制兩個方向的自由度，每個體節又由兩小節組成，每個小節各控制一個自由度。由于該蛇形機器人一個體節的兩個小節各控制一個自由度，導致其單個體節過長，機器人轉動半徑過大，運動不靈活。

中科院沈陽自動化研究所申請號為20071015828.2的發明專利公開了《一種水路兩棲蛇形機器人關節模塊》，其蛇形機器人關節模塊包括:舵機、連接板、扭轉板、差動驅動結構，整體安裝在外殼內，通過兩個傘齒輪的同步和差動帶動第三個傘齒輪，來實現兩個自由度方向上的運動，這個結構使用了多個傘齒輪，加工復雜、成本高、安裝精度要求嚴格。

發明內容

本發明的目的是針對背景技術的不足改進設計了一種多體節蛇形機器人的體節單元，達到在蛇形機器人組裝過程中簡便、易操作、成本低、便于維修的目的。

本發明的技術方案是動力模塊(2)內設置有兩個舵機，兩舵機的輸出軸相互垂直，通過電源(4)為舵機供電；連接頭(1)包括環形的連接頭本體和分別設置于連接頭本體兩側的兩組連接臂，連接頭(1)通過一組連接臂組與動力模塊(2)的一個輸出軸連接；另一輸出軸與后一個體節的空余連接臂組連接，由此實現發明目的。因而本發明一種多體節蛇形機器人的體節單元包括:動力模塊、連接頭、電路板及電源，其特征在于動力模塊內部含有主、副兩個舵機，其輸出軸相互垂直；連接頭包括連接頭本體、前連接臂組及后連接臂組，其中連接頭本體為環狀結構，前、后連接臂組分別設置于連接頭本體兩側，每組包含兩個連接臂，一對后連接臂分別設置于連接頭本體左右兩側，一對前連接臂分別設置于連接頭本體上下兩側，設置于下方的前連接臂與連接頭本體接觸位置設有用于前后滑動的滾珠軸承；連接頭的后連接臂組與動力模塊副舵機連接，電源通過電路板為主、副舵機供電。

動力模塊包括主、副舵機，主、副安裝板，L形支架，其中主舵機設置于主安裝板上，其輸出軸與主安裝板垂直；副舵機設置于副安裝板上，其輸出軸與副安裝板垂直；主、副安裝板固定在一起形成L形結構，再同L形支架固定形成環狀結構。

主舵機通過齒輪在主安裝板外側將其輸出軸向副舵機一側平移至與副舵機輸出軸位于同一平面。

電路板包括電源電路和控制電路，電源電路將電源電壓分為5V和3.3V兩路，5V為主、副舵機供電，3.3V為控制電路供電，控制電路控制主、副舵機的開、關及轉角。

本發明一種多體節蛇形機器人的體節單元通過在動力模塊內設置有兩個舵機，兩舵機的輸出軸相互垂直，通過電源為舵機供電；連接頭包括環形的連接頭本體、分別設置于連接頭本體兩側的兩組連接臂，連接頭通過一組連接臂組與動力模塊的一個輸出軸連接；后一個體節的空余連接臂組與本體節的動力模塊另一輸出軸連接，從而具有在蛇形機器人組裝過程中簡便、易操作、成本低、便于維修的效果。

說明書附圖

圖1為本發明一種多體節蛇形機器人的體節單元結構圖；

圖2為本發明動力模塊爆炸圖示意圖；

圖3為本發明連接頭結構圖；

圖4為本發明相鄰體節連接示意圖。

圖中：1.連接頭，1-1后連接臂組，1-2.連接頭本體，1-3.滾珠軸承，1-4.前連接臂組，2.動力模塊，2-1.副舵機，2-2.副安裝板，2-3.副舵盤，2-4.主舵機，2-5.主安裝板，2-6.主舵盤，3.電路板，4.電源。

具體實施方式

本發明一種多體節蛇形機器人的體節單元包括:動力模塊、連接頭、電路板及電源，其特征在于動力模塊包括主、副舵機，采用輝盛的MG995，13kg，主、副安裝板，材料為鋁合金,厚度為2.5mm，L形支架，材料為鋁合金,厚度為2.5mm，其中主舵機設置于主安裝板上，其輸出軸與主安裝板垂直；副舵機設置于副安裝板上，其輸出軸與副安裝板垂直；主、副安裝板固定在一起形成L形結構，再同L形支架固定形成環狀結構，主舵機通過齒輪在主安裝板外側將其輸出軸向副舵機一側平移一段距離。連接頭包括連接頭本體、前連接臂組及后連接臂組，其中連接頭本體，材料為鋁合金，高度為10mm,厚度為2.5mm,邊長為86mm的圓角正方形筒狀結構,前、后連接臂組分別設置于連接頭本體兩側，每組包含兩個連接臂，一對后連接臂分別設置于連接頭本體左右兩側，一對前連接臂分別設置于連接頭本體上下兩側，設置于下方的前連接臂與連接頭本體接觸位置設有型號為MR83ZZ的滾珠軸承減小平行體節方向上的摩擦力，所有連接臂的材料均為鋁合金，長68mm，寬30mm，厚度為2.5mm，與舵機連接孔的圓心距連接頭本體56mm，帶滾珠軸承的連接臂長68mm，寬30，厚度為2.5mm；連接頭后連接臂組與動力模塊副舵機連接，電源通過電路板為主、副舵機供電，電路板包括電源電路和控制電路，電源電路將電源電壓分為5V和3.3V兩路，5V為主、副舵機供電，3.3V為控制電路供電，控制電路控制主、副舵機的開、關和轉角。