一種蛇形機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種蛇形機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]第一代機(jī)械蛇是結(jié)合相關(guān)理論，建立蛇的行波運(yùn)動(dòng)模型，其樣機(jī)Solid snake利用垂直和水平方向正交的方式建立其蛇身來(lái)完成相關(guān)運(yùn)動(dòng)，這樣以每?jī)蓚€(gè)正交關(guān)節(jié)組成一個(gè)單元體建立的機(jī)械蛇模型，其缺點(diǎn)在于蛇的自由度受到了極大的限制，從而使得其能實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作具有很大的局限性。
[0003]目前，機(jī)械蛇大致發(fā)展至第二代。第二代機(jī)械蛇，包括美國(guó)，日本，以色列，德國(guó)以及我國(guó)等后續(xù)研發(fā)的一些機(jī)械蛇，均采用了模塊化設(shè)計(jì)的形式，雖然較大程度上增強(qiáng)了其靈動(dòng)性和機(jī)動(dòng)性，使得其可以實(shí)現(xiàn)更多復(fù)雜的動(dòng)作，但這些基本都是采用了小段蛇身相連的形式，并以一舵機(jī)驅(qū)動(dòng)一小段蛇身的形式，這就造成了現(xiàn)有機(jī)械蛇關(guān)節(jié)化的問(wèn)題，也造成了整個(gè)機(jī)械蛇使用了大量舵機(jī)的現(xiàn)象，這既增加了其重量，減少了可利用空間還十分浪費(fèi)資源，與我們當(dāng)今全球的環(huán)保概念相背離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種蛇形機(jī)器人，通過(guò)利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)蛇身內(nèi)部運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的蛇形機(jī)器人。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
一種蛇形機(jī)器人，由若干段模塊化蛇身單元首尾相接串聯(lián)組成，每個(gè)模塊化蛇身單元包括若干模塊化蛇身段，連桿機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)器；所述連桿機(jī)構(gòu)穿插安裝于模塊化蛇身單元之間，所述驅(qū)動(dòng)器安裝于某段模塊化蛇身段內(nèi)部，所述連桿機(jī)構(gòu)通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)器連接。
[0006]第一種優(yōu)選方式為:所述模塊化蛇身單元包括第一左驅(qū)動(dòng)蛇身段、第一右驅(qū)動(dòng)蛇身段，第一左邊蛇身段、第一右邊蛇身段和中蛇身段；所述連桿機(jī)構(gòu)包括第一長(zhǎng)連桿、第二長(zhǎng)連桿、第三長(zhǎng)連桿、第四長(zhǎng)連桿、第一短連桿、第二短連桿，所述第一長(zhǎng)連桿、第二長(zhǎng)連桿、第三長(zhǎng)連桿、第四長(zhǎng)連桿的結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述第一短連桿、第二短連桿的結(jié)構(gòu)尺寸相同；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括曲柄接桿和第一曲柄；所述第一長(zhǎng)連桿和第二長(zhǎng)連桿分別通過(guò)第一孔與第一左驅(qū)動(dòng)蛇身段上的兩個(gè)孔鉸接，通過(guò)第四孔與中蛇身段上的兩個(gè)孔鉸接；所述第三長(zhǎng)連桿和第四長(zhǎng)連桿分別通過(guò)第一孔與第一右驅(qū)動(dòng)蛇身段上的兩個(gè)孔鉸接，通過(guò)第四孔與中蛇身段上的兩個(gè)孔鉸接；所述第一長(zhǎng)連桿與第三長(zhǎng)連桿通過(guò)第三孔與第二短連桿鉸接；所述第二長(zhǎng)連桿與第四長(zhǎng)連桿通過(guò)第三孔與第一短連桿鉸接；所述曲柄接桿中的第五孔與第一曲柄上的孔鉸接，曲柄接桿的左接桿滑槽與第三長(zhǎng)連桿上的第二孔鉸接，右接桿滑槽與第四長(zhǎng)連桿上的第二孔鉸接；所述第一左邊蛇身段、第一右邊蛇身段的中部有第一帶槽接板，第一銷(xiāo)釘通過(guò)兩根長(zhǎng)連桿中部的第一長(zhǎng)桿滑槽和第一左邊蛇身段、第一右邊蛇身段中部的第一帶槽接板連接；所述第一左驅(qū)動(dòng)蛇身段通過(guò)第一蛇身連接孔和第一蛇身連接槽與第一左邊蛇身段連接，所述第一左邊蛇身段通過(guò)第一蛇身連接槽和第二蛇身連接孔與中蛇身段相連；所述中蛇身段通過(guò)第二蛇身連接孔和第一蛇身連接槽與第一右邊蛇身段連接，所述右邊蛇身段通過(guò)第一蛇身連接槽和第一蛇身連接孔與第一右驅(qū)動(dòng)蛇身段連接，依次串聯(lián)組成模塊化蛇身單元；所述第一驅(qū)動(dòng)器安裝在第一右驅(qū)動(dòng)蛇身段上，所述第一曲柄與第一驅(qū)動(dòng)器連接。
[0007]第二種優(yōu)選方式為:所述模塊化蛇身單元包括驅(qū)動(dòng)蛇身段，第二左邊蛇身段、第二右邊蛇身段，第一左被動(dòng)蛇身段，第一右被動(dòng)蛇身段；所述連桿機(jī)構(gòu)包括第五長(zhǎng)連桿、第六長(zhǎng)連桿、第七長(zhǎng)連桿、第八長(zhǎng)連桿、第三短連桿、第四短連桿，所述第五長(zhǎng)連桿、第六長(zhǎng)連桿、第七長(zhǎng)連桿、第八長(zhǎng)連桿的結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述第三短連桿、第四短連桿的結(jié)構(gòu)尺寸相同；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二曲柄；第五長(zhǎng)連桿、第六長(zhǎng)連桿通過(guò)第六孔與驅(qū)動(dòng)蛇身段上的兩個(gè)孔鉸接，通過(guò)第九孔與第一左被動(dòng)蛇身段上的兩個(gè)孔鉸接；第七長(zhǎng)連桿、第八長(zhǎng)連桿通過(guò)第六孔與驅(qū)動(dòng)蛇身段上的兩個(gè)孔鉸接，通過(guò)第九孔與第一右被動(dòng)蛇身段上的兩個(gè)孔鉸接；第五長(zhǎng)連桿與第七長(zhǎng)連桿通過(guò)第七孔與第四短連桿連接；第六長(zhǎng)連桿與第八長(zhǎng)連桿通過(guò)第七孔與第三短連桿連接；兩個(gè)短連桿上有短連桿中部滑槽，第二曲柄上有曲柄滑槽，驅(qū)動(dòng)蛇身段上有驅(qū)動(dòng)段帶槽接板；第二銷(xiāo)釘穿過(guò)短連桿中部滑槽、曲柄滑槽和驅(qū)動(dòng)段帶槽接板；兩個(gè)短連桿上有短連桿端部滑槽，第二銷(xiāo)釘穿過(guò)短連桿端部滑槽并與長(zhǎng)連桿上第七孔連接；第二左邊蛇身段、第二右邊蛇身段中部有第二帶槽接板；第二銷(xiāo)釘通過(guò)兩根長(zhǎng)連桿中部的第二長(zhǎng)桿滑槽和第二左邊蛇身段、第二右邊蛇身段中部的第二帶槽接板連接；驅(qū)動(dòng)蛇身段與第二左邊蛇身段、第二右邊蛇身段通過(guò)第四蛇身連接孔與第二蛇身連接槽相連；第一左被動(dòng)蛇身段、第一右被動(dòng)蛇身段與第二左邊蛇身段、第二右邊蛇身段通過(guò)第三蛇身連接孔與第二蛇身連接槽相連，依次串聯(lián)組成模塊化蛇身單元；所述第二驅(qū)動(dòng)器安裝在驅(qū)動(dòng)蛇身段上，所述第二曲柄與第二驅(qū)動(dòng)器連接。
[0008]第三種優(yōu)選方式為:所述模塊化蛇身單元包括中驅(qū)動(dòng)蛇身段，第三左邊蛇身段、第三右邊蛇身段；所述連桿機(jī)構(gòu)為五槽連桿，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為第三曲柄；所述五槽連桿上設(shè)有一個(gè)中部滑槽、兩個(gè)方形滑槽和兩個(gè)端部滑槽，方形滑槽與端部滑槽相對(duì)于五槽連桿中心軸對(duì)稱(chēng)布置；第三銷(xiāo)釘固定于第三曲柄上，第三銷(xiāo)釘穿過(guò)中部滑槽將第三曲柄與五槽連桿連接；中驅(qū)動(dòng)蛇身段上的矩形連接柱通過(guò)五槽連桿上的方形滑槽；第三左邊蛇身段、第三右邊蛇身段上的圓形連接柱通過(guò)五槽連桿上的端部滑槽；中驅(qū)動(dòng)蛇身段與第三左邊蛇身段、第三右邊蛇身段通過(guò)第五蛇身連接孔與第六蛇身連接孔相連，依次串聯(lián)組成模塊化蛇身單元；所述第三驅(qū)動(dòng)器安裝在中驅(qū)動(dòng)蛇身段，所述第三曲柄與第三驅(qū)動(dòng)器連接。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明顯著縮小蛇形機(jī)器人的體積，增加蛇形機(jī)器人內(nèi)可利用空間，降低蛇形機(jī)器人的整體質(zhì)量，簡(jiǎn)化蛇形機(jī)器人的控制系統(tǒng)，從而使蛇形機(jī)器人具有成本低，質(zhì)量輕，運(yùn)動(dòng)靈活，動(dòng)作可靠，可實(shí)現(xiàn)功能多樣化的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是一種蛇形機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖2是實(shí)施例1的模塊化蛇身單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是實(shí)施例1的連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4是實(shí)施例1的連桿示意圖。
[0014]圖5是實(shí)施例1的模塊化蛇身段結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖6是實(shí)施例2的模塊化蛇身單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖7是實(shí)施例2的連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖8是實(shí)施例2的連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖9是實(shí)施例2的模塊化蛇身段結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖10是實(shí)施例3的模塊化蛇身單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖11是實(shí)施例3的連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖12是實(shí)施例3的模塊化蛇身段結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述。
[0023]如圖1所示，一種蛇形機(jī)器人，其特征在于，由若干段模塊化蛇身單元首尾相接串聯(lián)組成，每個(gè)模塊化蛇身單元包括若干模塊化蛇身段，連桿機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)器；所述連桿機(jī)構(gòu)穿插安裝于模塊化蛇身單元之間，所述驅(qū)動(dòng)器安裝于某段模塊化蛇身段內(nèi)部，所述連桿機(jī)構(gòu)通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)器連接。
[0024]實(shí)施列1:
如圖2至圖5所示，所述模塊化蛇身單元包括第一左驅(qū)動(dòng)蛇身段10、第一右驅(qū)動(dòng)蛇身段14，第一左邊蛇身段11、第一右邊蛇身段13和中蛇身段12 ;所述連桿機(jī)構(gòu)包括第一長(zhǎng)連桿
1、第二長(zhǎng)連桿2、第三長(zhǎng)連桿5、第四長(zhǎng)連桿6、第一短連桿3、第二短連桿4，所述第一長(zhǎng)連桿
1、第二長(zhǎng)連桿2、第三長(zhǎng)連桿5、第四長(zhǎng)連桿6的結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述第一短連桿3、第二短連桿4的結(jié)構(gòu)尺寸相同；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括曲柄接桿7和第一曲柄8 ;所述第一長(zhǎng)連桿I和第二長(zhǎng)連桿2分別通過(guò)第一孔19與第一左驅(qū)動(dòng)蛇身段10上的兩個(gè)孔鉸接，通過(guò)第四孔23與中蛇身段12上的兩個(gè)孔鉸接；所述第三長(zhǎng)連桿5和第四長(zhǎng)連桿6分別通過(guò)第一孔19與第一右驅(qū)動(dòng)蛇身段14上的兩個(gè)孔鉸接，通過(guò)第四孔23與中蛇身段12上的兩個(gè)孔鉸接；所述第一長(zhǎng)連桿I與第三長(zhǎng)連桿5通過(guò)第三孔22與第二短連桿4鉸接；所述第二長(zhǎng)連桿2與第四長(zhǎng)連桿6通過(guò)第三孔22與第一短連桿3鉸接；所述曲柄接桿7中的第五孔24與第一曲柄8上的孔鉸接，曲柄接桿7的左接桿滑槽25與第三長(zhǎng)連桿5上的第二孔20鉸接，右接桿滑槽26與第四長(zhǎng)連桿6上的第二孔20鉸接；所述第一左邊蛇身段11、第一右邊蛇身段13的中部有第一帶槽接板30，第一銷(xiāo)釘9通過(guò)兩根長(zhǎng)連桿中部的第一長(zhǎng)桿滑槽21和第一左邊蛇身段11、第一右邊蛇身段13中部的第一帶槽接板30連接；所述第一左驅(qū)動(dòng)蛇身段10通過(guò)第一蛇身連接孔27和第一蛇身連接槽28與第一左邊蛇身段11連接，所述第一左邊蛇身段11通過(guò)第一蛇身連接槽28和第二蛇身連接孔29與中蛇身段12相連；所述中蛇身段12通過(guò)第二蛇身連接孔29和第一蛇身連接槽28與第一右邊蛇身段13連接，所述右邊蛇身段13通過(guò)第一蛇身連接槽28和第一蛇身連接孔27與第一右驅(qū)動(dòng)蛇身段14連接，依次串聯(lián)組成模塊化蛇身單元；所述第一驅(qū)動(dòng)器15安裝在第一右驅(qū)動(dòng)蛇身段14上，所述第一曲柄8與第一驅(qū)動(dòng)器15連接。
[0025]實(shí)施列2:
如圖6至圖9所示，所述模塊化蛇身單元包括驅(qū)動(dòng)蛇身段33，第二左邊蛇身段32、第二右邊蛇身段34，第一左被動(dòng)蛇身段31，第一右被動(dòng)蛇身段35 ;所述連桿機(jī)構(gòu)包括第五長(zhǎng)連桿36、第六長(zhǎng)連桿37、第七長(zhǎng)連桿40、第八長(zhǎng)連桿41、第三短連桿38、第四