一種新型蛇形仿生機器人的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及機器人領域，尤其涉及一種蛇形仿生機器人。
【背景技術】
[0002] 隨著嵌入式技術以及通信技術的發展，特殊機器人領域的研究也越來越受到科學 家與社會各界的關注，并且目前已取得了較好的成績。蛇形機器人是一種新型的仿生物機 器人，它實現了像生物蛇一樣"無肢運動"，是機器人運動方式的一個重大突破。蛇形機器人 在許多領域有著廣泛的應用前景，如在有輻射、有劇毒、黑暗、地震、狹小管道等不適宜人類 工作的場合，這些機器人的優勢已經在部分生產應用中得到了充分的證實。
[0003] 對于蛇形機器人的研究，日本、美國等國家研究的相對比較多。國內主要是國防 科技大學、中科院沈陽自動化研究所等科研單位在這方面有一定的研究。現有的蛇形機器 人一般由多個關節模塊組成，關節模塊的內部結構為液壓、氣動或者電動，具有單自由度或 多自由度的運動方式。為了實現不平整地面的蛇形運動，蛇形機器人的關節模塊一般采取 相鄰關節按照相差90°的方式連接，使得蛇形機器人具有在水平和堅直兩個方向的擺動能 力。
[0004] 但是現有的蛇形機器人僅僅作為一種觀賞性機器，不能模擬生物蛇類的運動，雖 然在不同地形的適應性高了，但是在實際應用方面并沒有什么作用，并不能幫助人類完成 部分工作。
【發明內容】
[0005] 根據以上技術問題，本發明提供一種新型蛇形仿生機器人，包括機器人本體、控制 系統、驅動電路、舵機、供電系統、無線通訊系統、環境監測系統，所述供電系統包括電池和 穩壓電路，所述無線通訊系統包括遙控器與數據傳輸系統，所述的環境監測系統包括攝像 頭和傳感器組，所述機器人本體包括蛇頭、蛇身、蛇尾三個部分，所述蛇頭由一個關節組成， 所述蛇身由六個關節組成，所述蛇尾由一個關節組成，所述關節包括導輪，導輪支架，螺孔， 舵機固定板，緊定螺釘，所述導輪固定在導輪支架上，所述導輪支架上側安裝有舵機固定 板，所述舵機固定板上安裝有緊定螺釘，所述導輪支架一側開設有螺孔，所述攝像頭安裝在 蛇頭部位，所述傳感器安裝在蛇身上的第二關節處，所述控制系統安裝在蛇尾部分，所述電 池為2塊，分別安裝在蛇頭和蛇尾，所述驅動系統、供電系統和無線通訊系統安裝在蛇尾， 所述蛇身分為兩部分，其一是2節可同時上下且左右轉動的關節，其二是4節僅可左右轉動 的關節（只作為前進動力），所述舵機共八個，分別固定在八個關節上，所述控制系統分別 和驅動系統、供電系統、無線通訊系統、環境監測系統連接，所述驅動系統和舵機連接。
[0006] 所述舵機包括雙狀態操縱左右轉動舵機、上下轉動舵機、左右轉動舵機。
[0007] 所述無線通信系統中的遙控器發出指令，控制器接收并做出反應，通過改變PWM 波改變蛇形機器人的具體行進方式，另外，通過數據傳輸系統，能夠及時有效的將傳感器組 的檢測數據和攝像頭所攝畫面發送至控制計算機顯示，通過攝像頭配置的LED燈使得本發 明可在黑暗中作業。
[0008] 所述舵機為高精度舵機，實現了模仿生物蛇蜿蜒前進的行進方式，利用舵機40° 至140°的運動范圍，控制8個舵機的不同的運動角度，從而使得每個關節下的車輪轉變方 向，從而推動整個機身蜿蜒前進。
[0009] 所述導輪固定在導輪支架上，因舵機有著40°?140°的運動范圍，通過控制8 個舵機不同的運動角度，依靠對地面的摩擦力，使得每個關節下的車輪轉變方向，從而推動 整個機身蜿蜒前進。
[0010] 所述螺孔是整個關節與前一關節相連接的唯一結構，用螺絲與前一關節的舵機舵 盤固定在一起，使得前后關節通過兩個舵機的相互作用規律擺動，增加了行進的協調性，緊 定螺釘將舵機緊緊固定在兩個舵機固定板之間，解決了因機身劇烈擺動引起舵機滑動或者 機身分離的問題。
[0011] 所述控制系統以STM32F103為控制核心，設計中選用ULN2003驅動芯片作為舵機 信號的驅動過件，穩壓電路選擇了 LM2596芯片作為穩壓的核心。
[0012] 本發明的有益效果為：本發明增加了攝像頭、傳感器等有利于蛇形機器人在實際 當中應用的部件，便于機器人幫助完成工作，采用的攝像頭與溫度、濕度、煙霧傳感器，檢測 靈敏度高、監測準確性強。人們利用這一作用可以在有輻射、有劇毒、黑暗、地震、狹小管道 等不適宜人類工作的場合完成勘測等任務，幫助人們了解內部情況。本發明的控制系統 以STM32F103為控制核心，設計中選用ULN2003驅動芯片作為舵機信號的驅動過件，選用 LM2596芯片設計穩壓電路，使得機身參數調整簡單、速度控制精度高、速度動態響應快，電 路穩定且電源應用率高。本發明的無線通訊系統中的按鍵遙控器可改變其不同行進方式， 操作人性化、控制靈活。本發明的無線通信系統中的遙控器發出指令，控制器接收并做出 反應，通過改變PWM波改變蛇形機器人的具體行進方式。另外，通過數據傳輸系統，能夠及 時有效的將傳感器組的檢測數據和攝像頭所攝畫面發送至控制計算機顯示，通過攝像頭配 置的LED燈使得本發明可在黑暗中作業。本發明采用了八個高精度舵機，利用舵機40° 至140°的運動范圍，控制8個舵機的不同的運動角度，從而使得每個關節下的車輪轉變方 向，從而推動整個機身蜿蜒前進。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發明的整體硬件結構示意圖；
[0014] 圖2是本發明的結構中間部分關節框架示意圖；
[0015] 圖3是本發明的結構頭部關節框架示意圖；
[0016] 圖4是本發明的結構尾部關節框架示意圖；
[0017] 如圖，導輪-1、控制系統_2、驅動電路-3、舵機-4、供電系統-5、無線通訊系統-6、 環境監測系統-7、導輪支架-8、螺孔-9、舵機固定板-10、緊定螺釘-11。
【具體實施方式】
[0018] 如圖所示，對本發明進行進一步說明：
[0019] 實施例1
[0020] 本發明為一種新型蛇形仿生機器人，由機器人本體、控制系統2、驅動電路3、舵機 4、供電系統5、無線通訊系統6、環境監測系統7組成，供電系統5包括電池和穩壓電路，無 線通訊系統6包括遙控器與數據傳輸系統，的環境監測系統7包括攝像頭和傳感器組，機器 人本體包括蛇頭、蛇身、蛇尾三個部分，蛇頭由一個關節組成，蛇身由六個關節組成，蛇尾由 一個關節組成，關節包括導輪1，導輪支架8,螺孔9,舵機固定板10,緊定螺釘11，導輪1固 定在導輪支架8上，導輪支架8上側安裝有舵機固定板10,舵機固定板10上安裝有緊定螺 釘11，導輪支架8 -側開設有螺孔9,攝像頭安裝在蛇頭部位，傳感器安裝在蛇身上的第二 關節處，控制系統2安裝在蛇尾部分，電池為2塊，分別安裝在蛇頭和蛇尾，驅動系統、供電 系統5和無線通訊系統6安裝在蛇尾，蛇身分為兩部分，其一是2節可同時上下且左右轉動 的關節，其二是4節僅可左右轉動的關節（只作為前進動力），舵機4共八個，分別固定在八 個關節上，控制系統2分別和驅動系統、供電系統5、無線通訊系統6、環境監測系統7連接， 驅動系統和舵機4連接。
[0021] 實施例2
[0022] 本發明獨特的身體構造使得其在運動過程中切向摩擦力遠小于法向摩擦力，蛇形 機器人作為仿生機器人，為達到使其僅僅依靠對地面的摩擦力蜿蜒前行的目的，必須脫離 電機控制前行這一老舊方式，因此我