[發明專利]一種變直徑蛇形機器人模塊及蛇形機器人

在審

• 申請號: 201811364249.5
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109551470A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 張文東;孫振國;張文;陳強
• 申請（專利權）人: 清華大學;浙江清華長三角研究院
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J9/08
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 董永輝;曹素云

1.一種變直徑蛇形機器人模塊，其特征在于，包括第一直徑調節環、第二直徑調節環、軸向驅動器和扭轉驅動器，

所述第一直徑調節環、第二直徑調節環同軸間隔設置，所述軸向驅動器包括多根連接第一直徑調節環和第二直徑調節環的軸向驅動絲，所述扭轉驅動器包括多根連接第一直徑調節環和第二直徑調節環的扭轉驅動絲，

其中，軸向驅動絲均平行于第一直徑調節環和第二直徑調節環的軸線，

其中，扭轉驅動絲傾斜于第一直徑調節環和第二直徑調節環的軸線，

所述第一直徑調節環、第二直徑調節環、軸向驅動器和扭轉驅動器均采用智能材料制成，所述第一直徑調節環的形狀隨所述第一直徑調節環的溫度或壓力或濕度發生變化，所述第二直徑調節環的形狀隨所述第二直徑調節環的溫度或壓力或濕度發生變化，從而調節機器人模塊的直徑，

各軸向驅動絲隨該軸向驅動絲的溫度或壓力或濕度發生變化從而驅動機器人模塊移動，

各扭轉驅動絲隨該扭轉驅動絲的溫度或壓力或濕度發生變化從而驅動機器人模塊扭轉運動。

2.根據權利要求1所述的變直徑蛇形機器人模塊，其特征在于，

所述智能材料包括形狀記憶合金、磁致伸縮材料、壓電材料中的一種或多種。

3.根據權利要求2所述的變直徑蛇形機器人模塊，其特征在于，

第一直徑調節環和第二直徑調節環均由具有全程形狀記憶功能的形狀記憶合金制成；

各軸向驅動絲、各扭轉驅動絲均是由雙程形狀記憶功能的形狀記憶合金制成。

4.根據權利要求3所述的變直徑蛇形機器人模塊，其特征在于，

第一直徑調節環、第二直徑調節環的形狀、大小、材質相同。

5.根據權利要求1所述的變直徑蛇形機器人模塊，其特征在于，

各軸向驅動絲在直徑調節環的端面上均勻布置。

6.根據權利要求4所述的變直徑蛇形機器人模塊，其特征在于，

軸向驅動器包括第一軸向驅動SMA絲、第二軸向驅動SMA絲、第三軸向驅動SMA絲、第四軸向驅動SMA絲，扭轉驅動器包括第一扭轉驅動SMA絲和第二扭轉驅動SMA絲，

第一扭轉驅動SMA絲和第二扭轉驅動SMA絲的傾斜方向相反。

7.根據權利要求3所述的變直徑蛇形機器人模塊，其特征在于，通過電流或激光照射的方式來改變第一直徑調節環、第二直徑調節環、各扭轉驅動SMA絲、各軸向驅動SMA絲的溫度。

8.一種變直徑蛇形機器人，其特征在于，利用權利要求1至7中任意一項所述的變直徑蛇形機器人模塊制成，包括多個變直徑蛇形機器人模塊，各變直徑蛇形機器人模塊依次串聯連接，相鄰的兩個變直徑蛇形機器人模塊使用同一個直徑調節環。

9.根據權利要求8所述的變直徑蛇形機器人，其特征在于，變直徑蛇形機器人外側包裹有柔性蒙皮，所述柔性蒙皮上有向變直徑蛇形機器人的尾部方向傾斜的凸起，使機器人前進時的摩擦力小于后退時的摩擦力。

10.根據權利要求8所述的變直徑蛇形機器人，其特征在于，變直徑蛇形機器人還設置有吸附裝置以實現爬壁功能。