具有適應(yīng)不平整地面能力的蛇形機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】一種具有適應(yīng)不平整地面能力的蛇形機(jī)器人，由多個(gè)關(guān)節(jié)模塊連接構(gòu)成，該蛇形機(jī)器人還包括控制系統(tǒng)，所述的關(guān)節(jié)模塊包括機(jī)身，機(jī)身與控制系統(tǒng)相連，多個(gè)關(guān)節(jié)模塊的機(jī)身相互連接，機(jī)身下部設(shè)置有懸掛系統(tǒng)，懸掛系統(tǒng)包括檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置與控制系統(tǒng)相連，檢測(cè)裝置連接有連桿，連桿末端連接有行走輪。本發(fā)明改進(jìn)了蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)模塊的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了現(xiàn)有蛇形機(jī)器人的控制方式，增強(qiáng)了蛇形機(jī)器人在不平整地面上的適應(yīng)能力。
【專利說(shuō)明】 具有適應(yīng)不平整地面能力的蛇形機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種機(jī)器人，具體的說(shuō)，涉及一種可在不平整地面上爬行，具有適應(yīng)不平整地面能力的蛇形機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]蛇形機(jī)器人具有身體細(xì)長(zhǎng)，橫截面小，形狀可變等特點(diǎn)，能夠在障礙物密集的狹窄空間中穿行，并可以攀爬跨越障礙物。
[0003]蛇形機(jī)器人一般由多個(gè)關(guān)節(jié)模塊組成，各個(gè)關(guān)節(jié)模塊之間互相連接。關(guān)節(jié)模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)為液壓、氣動(dòng)或者電動(dòng)，具有單自由度或者多自由度運(yùn)動(dòng)方式，關(guān)節(jié)模塊與地面通過輪與地面接觸。雖關(guān)節(jié)模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能各有不同，但輪與地面是否能夠保持可靠穩(wěn)定的接觸才是蛇形機(jī)器人能否成功運(yùn)動(dòng)的唯一因素。
[0004]當(dāng)蛇形機(jī)器人爬行在不平整地面時(shí)，目前的蛇形機(jī)器人通過調(diào)整關(guān)節(jié)模塊之間的夾角使得關(guān)節(jié)模塊上的輪與地面接觸能夠被保持，但這種方法存在兩個(gè)關(guān)鍵問題。首先，根據(jù)蛇形運(yùn)動(dòng)規(guī)律計(jì)算得到的關(guān)節(jié)模塊間的夾角，需要實(shí)時(shí)修正才能夠保持輪與地面的接觸，為了進(jìn)行這種實(shí)時(shí)的修正計(jì)算，不僅需要使用傳感器獲取地面的信息，而且對(duì)蛇形機(jī)器人的控制器的計(jì)算能力提出了很高的要求，增加了蛇形機(jī)器人的復(fù)雜程度，增加了研制和維護(hù)成本，也降低了可靠性。其次，輪與地面之間的接觸力的大小同樣對(duì)蛇形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)有著很大影響，目前的蛇形機(jī)器人僅能夠保證輪與地面發(fā)生接觸，但是無(wú)法有效地控制調(diào)整輪與地面之間的接觸力大小，這也限制了蛇形機(jī)器人在不平整地面上的運(yùn)動(dòng)能力。這些都限制了蛇形機(jī)器人在不平整地面上的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，提供一種可更好調(diào)整輪與地面接觸力，獲得更穩(wěn)定爬行效果的具有適應(yīng)不平整地面能力的蛇形機(jī)器人。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種具有適應(yīng)不平整地面能力的蛇形機(jī)器人，由多個(gè)關(guān)節(jié)模塊連接構(gòu)成，該蛇形機(jī)器人還包括控制系統(tǒng)，所述的關(guān)節(jié)模塊包括機(jī)身，機(jī)身與控制系統(tǒng)相連，多個(gè)關(guān)節(jié)模塊的機(jī)身相互連接，機(jī)身下部設(shè)置有懸掛系統(tǒng)，懸掛系統(tǒng)包括檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置與控制系統(tǒng)相連，檢測(cè)裝置連接有連桿，連桿末端連接有行走輪。
[0007]優(yōu)選的是:檢測(cè)裝置為角度傳感器，角度傳感器通過角彈簧連接在機(jī)身下部，角度傳感器與控制系統(tǒng)相連，角度傳感器通過鉸鏈連接有連桿，連桿末端連接有行走輪。
[0008]優(yōu)選的是:行走輪中心安裝有輪軸，行走輪可環(huán)繞輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，輪軸的兩端均連接有滑塊，滑塊的末端通過轉(zhuǎn)軸連接到機(jī)身下部，滑塊可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0009]優(yōu)選的是:機(jī)身上設(shè)置有連掛系統(tǒng)，連掛系統(tǒng)包括設(shè)置在機(jī)身前端的關(guān)節(jié)和設(shè)置在機(jī)身后端的關(guān)節(jié)槽，后一關(guān)節(jié)模塊的關(guān)節(jié)連接到前一關(guān)節(jié)模塊的關(guān)節(jié)槽內(nèi)。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
[0011](I)本發(fā)明改進(jìn)了蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)模塊的結(jié)構(gòu)，提供了一種蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)模塊結(jié)構(gòu)和控制方式，在關(guān)節(jié)模塊中設(shè)置了角度傳感器，在蛇形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)時(shí)檢測(cè)關(guān)節(jié)模塊的行走輪與地面的接觸角度，并將檢測(cè)值反饋會(huì)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將根據(jù)反饋的結(jié)果調(diào)整各個(gè)關(guān)節(jié)模塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這種控制方式簡(jiǎn)化了現(xiàn)有蛇形機(jī)器人的控制方式。
[0012](2)該蛇形機(jī)器人的行走輪安裝在輪軸上，輪軸通過滑塊連接到機(jī)身，輪軸可繞滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊與機(jī)身之間也是活動(dòng)連接，這種結(jié)構(gòu)改善了蛇形機(jī)器人輪與地面的接觸模式，結(jié)構(gòu)靈活，更適合蛇形機(jī)器人在不平整地面上行駛，擴(kuò)大了蛇形機(jī)器人在不平整地面上的適應(yīng)能力。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]附圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]附圖2為本發(fā)明關(guān)節(jié)模塊主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖3為本發(fā)明關(guān)節(jié)模塊左視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖4為本發(fā)明關(guān)節(jié)模塊各部件連接關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0018]如圖1所示:
[0019]本發(fā)明提供的具有適應(yīng)不平整地面能力的蛇形機(jī)器人，由多個(gè)關(guān)節(jié)模塊連接構(gòu)成，關(guān)節(jié)模塊包括機(jī)身1，機(jī)身I上設(shè)置有連掛系統(tǒng)，連掛系統(tǒng)包括設(shè)置在機(jī)身前端的關(guān)節(jié)9和設(shè)置在機(jī)身后端的關(guān)節(jié)槽11，后一關(guān)節(jié)模塊的關(guān)節(jié)9連接到前一關(guān)節(jié)模塊的關(guān)節(jié)槽11內(nèi)。
[0020]如圖2、圖3和圖4所示:
[0021]該蛇形機(jī)器人還包括控制系統(tǒng)，機(jī)身I與控制系統(tǒng)相連，機(jī)身I下部設(shè)置有懸掛系統(tǒng)10，懸掛系統(tǒng)包括檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置采用角度傳感器3，角度傳感器3與控制系統(tǒng)相連，機(jī)身I下部固定連接有角彈簧2，角度傳感器3通過角彈簧2固定連接在機(jī)身I下部，角度傳感器3通過鉸鏈4連接有連桿5，連桿5末端連接有行走輪7。
[0022]行走輪7中心安裝有輪軸6，行走輪7可環(huán)繞輪軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，輪軸6的兩端均連接有滑塊8，滑塊8的末端通過轉(zhuǎn)軸9連接到機(jī)身下部，滑塊8可繞轉(zhuǎn)軸9轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0023]該蛇形機(jī)器人在路面上行走時(shí)，位于懸掛系統(tǒng)10底部的行走輪7與地面接觸，當(dāng)遇到起伏路面或障礙物時(shí)，起伏路面或障礙物將影響行走輪7與地面的接觸力，同時(shí)也使行走輪7與地面的接觸角度發(fā)生變化。這種角度的變化經(jīng)過與行走輪8連接的連桿5反映，并傳遞到角度傳感器3，由于角度傳感器3與連桿5直接連接，角度傳感器3檢測(cè)這種角度的變化并將檢測(cè)結(jié)果傳遞到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將根據(jù)角度傳感器3反饋的信息給機(jī)身I發(fā)出控制信號(hào)，調(diào)整機(jī)身I與地面之間的行走角度，使蛇形機(jī)器人獲得穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)效果。
【權(quán)利要求】
1.一種具有適應(yīng)不平整地面能力的蛇形機(jī)器人，由多個(gè)關(guān)節(jié)模塊連接構(gòu)成，其特征在于:該蛇形機(jī)器人還包括控制系統(tǒng)，所述的關(guān)節(jié)模塊包括機(jī)身，機(jī)身與控制系統(tǒng)相連，多個(gè)關(guān)節(jié)模塊的機(jī)身相互連接，機(jī)身下部設(shè)置有懸掛系統(tǒng)，懸掛系統(tǒng)包括檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置與控制系統(tǒng)相連，檢測(cè)裝置連接有連桿，連桿末端連接有行走輪。
2.如權(quán)利要求1所述的具有適應(yīng)不平整地面能力的蛇形機(jī)器人，其特征在于:所述的檢測(cè)裝置為角度傳感器，角度傳感器與控制系統(tǒng)相連，角度傳感器通過角彈簧連接在機(jī)身下部，角度傳感器通過鉸鏈連接有連桿，連桿末端連接有行走輪。
3.如權(quán)利要求1所述的具有適應(yīng)不平整地面能力的蛇形機(jī)器人，其特征在于:所述的行走輪中心安裝有輪軸，輪軸的兩端均連接有滑塊，滑塊的末端通過轉(zhuǎn)軸連接到機(jī)身下部，滑塊可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的具有適應(yīng)不平整地面能力的蛇形機(jī)器人，其特征在于:所述的機(jī)身上設(shè)置有連掛系統(tǒng)，連掛系統(tǒng)包括設(shè)置在機(jī)身前端的關(guān)節(jié)和設(shè)置在機(jī)身后端的關(guān)節(jié)槽，后一關(guān)節(jié)模塊的關(guān)節(jié)連接到前一關(guān)節(jié)模塊的關(guān)節(jié)槽內(nèi)。
【文檔編號(hào)】B62D57/02GK103909988SQ201410066592
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】馬書根, 孫翊, 張磊 申請(qǐng)人:青島海藝自動(dòng)化技術(shù)有限公司