CN104669256A - 蛇形机器人的平坦路面行进姿态控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蛇形机器人的平坦路面行进姿态控制方法,所述的蛇形机器人包括4个一组的螺旋壳体(1)、在每个螺旋壳体(1)上设置有螺旋齿,位于中间的两个螺旋壳体(1)上的螺旋齿旋转方向相同,位于两侧的螺旋壳体(1)上的螺旋齿旋转方向与位于中间的两个螺旋壳体(1)上的螺旋齿旋转方向相反;相邻的两个螺旋壳体(1)之间设置有全向关节;其平坦路面行进姿态控制方法为:在两个舵机(4)的控制下使每对位于全向关节两侧的相邻的螺旋壳体(1)位于不同的水平面上并相互垂直,位于平行着地的两个螺旋壳体(1)上的螺旋齿的旋转方向相同。本发明的姿态控制方法便于快速易形,实现在平坦路面车形高速前进。
Description
技术领域
本发明专利属于特种机器人领域,具体涉及一种蛇形机器人。
背景技术
当前已有的蛇形机器人基本上都是由相互垂直的舵机组合,而形成一种正交万向结构的蛇形机器人,其运动形式基本上限于俯仰运动、蜿蜒运动两种运动或者两种运动的组合,如专利CN201320573824.9即提供了此种类型的蛇形机器人,但存在效率低,且消耗功率较大的缺陷。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足,基于新提出的一种蛇形机器人,提出其在平坦路面上快速易形,高效前行的姿态控制方式。相比之前的蛇形机器人及姿态控制方法,可以降低功耗,适应平整地面的高效率的行进。本发明的技术方案如下:
一种蛇形机器人的平坦路面行进姿态控制方法,所述的蛇形机器人包括4个一组的螺旋壳体(1)、在每个螺旋壳体(1)上设置有螺旋齿,位于中间的两个螺旋壳体(1)上的螺旋齿旋转方向相同,位于两侧的螺旋壳体(1)上的螺旋齿旋转方向与位于中间的两个螺旋壳体(1)上的螺旋齿旋转方向相反;
相邻的两个螺旋壳体(1)之间设置有全向关节,每个全向关节包括两个U型连杆(12),两个舵机(4),两个舵机支架(11),两个舵机盘(2)。两个U型连杆(12)以相互垂直的方式通过配合孔固定连接;舵机(4)固定安装在舵机支架(11)上,舵机盘(2)固定安装在舵机的旋转轴上;U型连杆(12)的一端固定有舵机盘(2),另一端设有一个轴孔,固定在舵机支架(11)底部的轴配合在所述轴孔中,舵机支架(11)能够绕U型连杆旋转,舵机(4)旋转轴旋转,使U型连杆(12)与舵机支架(11)产生相对旋转的运动,以上结构组成一个全向关节;
每个螺旋壳体(1)内部设置有中空轴(9),中空轴(9)的端部通过中空连接轴(10)与舵机支架(11)相连;在中空轴(9)上固定有减速电机(7),由减速电机(7)驱动的外齿轮(6)与固定在螺旋壳体(1)内壁上的内齿轮(8)相啮合;
上述的蛇形机器人的平坦路面行进姿态控制方法如下:
在两个舵机(4)的控制下使每对位于全向关节两侧的相邻的螺旋壳体(1)位于不同的水平面上并相互垂直,位于平行着地的两个螺旋壳体(1)上的螺旋齿的旋转方向相同,其他结构架在这两个螺旋壳体上面;固定在中空轴(9)的减速电机(7)上的外齿轮6与螺旋壳体(1)上的内齿轮8啮合,带动平行着地的两个螺旋壳体(1)旋转,最终两个平行着地的螺旋壳体(1)向前滚动,使整个蛇形机器人如小车一样在平坦的路面上行进。
本发明的姿态控制方法利用螺旋壳体和全向关节的融合,使旋转壳体与全向结构交互连接,便于可快速易形,实现在平坦路面车形高速前进。
附图说明
附图1是结构、控制、功能间关系说明。
附图2是蛇形机器人整体结构图。
附图3是壳体内外结构图。
附图4是全向关节方案图。
附图5是本发明的蛇形机器人的平坦路面行进姿态示意图。
附图中:1-螺旋壳体 2-舵机盘 3-螺旋齿(左旋) 4-舵机 5-螺旋齿(右旋) 6-外齿轮7-减速电机 8-内齿轮8 9-中空轴(走线、支撑) 10-中空连接轴 11-舵机支架 12-正交连接件
具体实施方式
图1直观展示了蛇形机器人的结构、功能、控制方式。控制器发出控制信号,控制关节和螺旋壳体进入不同的姿态和运动状态,使整条蛇形机器人实现多种形态和运动模式,从而在不同环境中高效率地运动。图1列出了控制关节使蛇形机器人产生的4种姿态,以适应4种典型的环境,另外通过姿态和运动的适当变换,实现攀爬楼梯、越障等更多功能。
整条蛇形机器人的关键部件是:舵机支架11上固定安装有舵机4,U型连杆12的一端固定有舵机盘2,舵机盘2固定在舵机4的旋转轴上,U型连杆12的另一端有一个轴孔,固定在舵机支架11底部的轴配合在所述轴孔中,舵机支架11可以绕U型连杆旋转,舵机4旋转轴旋转,使U型连杆12与舵机支架11产生相对旋转的运动,两个U型连杆12以相互垂直的方式通过配合孔固定连接,即正交方式固定连接,以上结构组成一个全向关节;减速电机7固定安装在中空轴9上,安装在减速电机7上的外齿轮6与螺旋壳体1上的内齿轮啮合8;中空轴9固定安装在中空连接轴10上,中空连接轴10与舵机支架固定连接;螺旋壳体1架在中空轴9上,螺旋壳体1可以绕中空轴9旋转,螺旋齿(左旋)3与螺旋齿(右旋)5附着在螺旋壳体1表面上。;螺旋壳体为4的倍数,并且螺旋壳体至少为4个。
在平坦的路面上,本发明的蛇形机器人的姿态如图5所示,全向关节在两个舵机4的控制下使每对位于全向关节两侧的相邻的螺旋壳体1位于不同的水平面上并相互垂直,平行着地的两个螺旋壳体1上的螺旋齿的旋转方向相同,其他结构架在这两个螺旋壳体上面。固定在中空轴9的减速电机7上的外齿轮6与螺旋壳体1上的内齿轮8啮合,带动平行着地的两个螺旋壳体1旋转,最终使其向前行进,这样就跟小车一样在平坦的路面上行进了。
Claims (1)
1.一种蛇形机器人的平坦路面行进姿态控制方法,所述的蛇形机器人包括4个一组的螺旋壳体(1)、在每个螺旋壳体(1)上设置有螺旋齿,位于中间的两个螺旋壳体(1)上的螺旋齿旋转方向相同,位于两侧的螺旋壳体(1)上的螺旋齿旋转方向与位于中间的两个螺旋壳体(1)上的螺旋齿旋转方向相反;
相邻的两个螺旋壳体(1)之间设置有全向关节,每个全向关节包括两个U型连杆(12),两个舵机(4),两个舵机支架(11),两个舵机盘(2)。两个U型连杆(12)以相互垂直的方式通过配合孔固定连接;舵机(4)固定安装在舵机支架(11)上,舵机盘(2)固定安装在舵机的旋转轴上;U型连杆(12)的一端固定有舵机盘(2),另一端设有一个轴孔,固定在舵机支架(11)底部的轴配合在所述轴孔中,舵机支架(11)能够绕U型连杆旋转,舵机(4)旋转轴旋转,使U型连杆(12)与舵机支架(11)产生相对旋转的运动,以上结构组成一个全向关节;
每个螺旋壳体(1)内部设置有中空轴(9),中空轴(9)的端部通过中空连接轴(10)与舵机支架(11)相连;在中空轴(9)上固定有减速电机(7),由减速电机(7)驱动的外齿轮(6)与固定在螺旋壳体(1)内壁上的内齿轮(8)相啮合;
上述的蛇形机器人的平坦路面行进姿态控制方法如下:在两个舵机(4)的控制下使每对位于全向关节两侧的相邻的螺旋壳体(1)位于不同的水平面上并相互垂直,位于平行着地的两个螺旋壳体(1)上的螺旋齿的旋转方向相同,其他结构架在这两个螺旋壳体上面;固定在中空轴(9)的减速电机(7)上的外齿轮6与螺旋壳体(1)上的内齿轮8啮合,带动平行着地的两个螺旋壳体(1)旋转,最终两个平行着地的螺旋壳体(1)向前滚动,使整个蛇形机器人如小车一样在平坦的路面上行进。
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