[發明專利]一種蛇形機器人

在審

• 申請號: 202110033293.3
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112743531A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 李傳國;孫翊;王莉娟;劉薇
• 申請（專利權）人: 合肥腦洞數字科技有限公司
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 杜丹丹

本發明公開了一種蛇形機器人，包括蛇頭、蛇形關節和蛇尾，所述蛇頭和蛇尾之間通過多個蛇形關節串聯連接，蛇形關節包括關節本體和空間并聯機構，關節本體的驅動端鉸接空間并聯機構輸入端，相鄰之間的蛇形關節通過空間并聯機構的輸出端與關節本體的固定端鉸接，蛇頭與首個蛇形關節的空間并聯機構的輸出端鉸接，蛇尾與末尾蛇形關節的關節本體的固定端連接，關節本體包括三組機架機構，空間并聯機構包括三組連桿機構。本發明的優點在于，該蛇形機器人可以實現關節本體在任意角度上的三維擺動以及伸縮運動，進而實現該實現蛇形機器人的蜿蜒、蠕動等常規二維步態，也可完成攀爬、翻滾、抬頭等三維步態，進而適應復雜的地形環境。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，具體為一種蛇形機器人。

背景技術

生物蛇具備很強的運動能力，可以在崎嶇地面，柔軟的沙漠，狹窄的縫隙和管道，樹上甚至水下自由運動。蛇形機器人是一種模仿生物蛇形態及運動能力的一種特種機器人，一般來說蛇形機器人由多個關節連接組成，具有冗余自由度，通過多種運動步態，易適應各種非結構化環境，因此，蛇形機器人在救災、反恐、空間探索等方面有很強的市場需求。

目前，具有三維運動能力的蛇形機器人，大多將每個關節的三維運動分解成擺動、俯仰、伸縮、甚至旋轉等運動，然后利用這些運動的疊加耦合來實現蛇形關節的三維運動，例如中國發明專利公開號為CN105773594A公開了多模態剛柔復合蛇形機器人裝置。這種間接實現三維運動的機構形式，雖然在某些步態運動上，已經能夠達到自然界生物蛇的一些運動能力，但在適應復雜地形環境的運動能力卻受到了很大的限制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于如何提供一種能夠適應復雜地形環境的蛇形機器人。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種蛇形機器人，包括蛇頭、蛇形關節和蛇尾，所述蛇頭和蛇尾之間通過多個蛇形關節串聯連接。

所述蛇形關節包括關節本體和空間并聯機構，所述關節本體的驅動端鉸接所述空間并聯機構輸入端，相鄰之間的蛇形關節通過空間并聯機構的輸出端與關節本體的固定端鉸接，所述蛇頭與首個蛇形關節的空間并聯機構的輸出端鉸接，所述蛇尾與末尾蛇形關節的關節本體的固定端連接。

所述關節本體包括三組機架機構，三組機架機構沿蛇形關節軸向均勻分布，所述空間并聯機構包括三組連桿機構，三組連桿機構沿蛇形關節軸向均勻分布，致使所述空間并聯機構具有三個自由度，每組連桿機構的輸入端對應的與所述機架機構的驅動端鉸接。

該蛇形機器人可以實現關節本體在任意角度上的三維擺動以及伸縮運動，進而實現該實現蛇形機器人的蜿蜒、蠕動等常規二維步態，也可完成攀爬、翻滾、抬頭等三維步態，進而適應復雜的地形環境。

優選地，所述機架機構包括機架、驅動器、主動輪、從動輪和皮帶，所述機架上固定驅動器，所述驅動器的輸出端連接主動輪，所述從動輪固定在連桿機構的輸入端，所述主動輪和從動輪通過皮帶連接，所述連桿機構的輸入端鉸接在機架頂部。

優選地，所述機架上還固定有能夠漲緊同步帶的漲緊機構。

優選地，所述機架外側還固定有鰭片，用于減小蛇形關節與地面的摩擦力。

優選地，所述驅動器為驅動電機。

優選地，所述連桿機構包括鉸接座、第一連桿、第二連桿和第三連桿，所述鉸接座鉸接固定在所述機架頂部，所述從動輪固定在鉸接座上，所述鉸接座遠離機架的一端連接有能夠圓周轉動的第一連桿，所述第一連桿另一端鉸接第二連桿，所述第二連桿遠離第一連桿的一端連接有能夠圓周轉動的第三連桿，所述第三連桿的另一端鉸接相鄰蛇形關節上機架的底部。

優選地，所述第一連桿與所述鉸接座以及第二連桿與第三連桿均是通過軸承連接。