專利名稱：繩驅動機器蛇的制作方法
技術領域：
本發明涉及地面移動機器人，特別涉及一種繩驅動機器蛇。
背景技術：
地面移動機器人已經廣泛應用于社會生活的各個領域。具有輕小快等優點的小型移動機器人尤其受到人們的青睞。雖然地面機器人的運動形式多種，但在地面移動機器人目前還是難以通過一些野外實際環境，特別是復雜地形。因此復雜地面的運動是地面移動機器人的瓶頸。 眾所周知，自然界中，蛇是越障能力最強的動物之一，因而各種模仿蛇的運動的機器蛇成為人們研究的熱點，也有著豐碩的成果。目前的機器蛇主要是以模仿生物蛇的運動方式為主，具體是通過改變各個關節之間相對運動角度來使蛇體模仿蛇的蜿蜒、蠕動、伸縮、側向等動作方式。 其中， 一種機器蛇，采用電機驅動的扭動前進的方法，受其結構限制，存在動力不足，動作速度慢，越障困難的缺點。另外一種機器蛇，采用小輪布置在體外，存在實際野外環境適應性較差的缺點。還有一種機器蛇，使用幾條履帶把機器蛇周身覆蓋，雖然可以實現全身的動力，但存在結構復雜、體積大及重量大的缺點，因此此種結構的機器蛇只能適用于寬大的環境。
發明內容
本發明實施例的目的是針對上述現有技術的缺陷，提供了一種繩驅動機器蛇，可使機器蛇的表皮具有動力，能夠簡化蛇的蜿蜒、扭動、翻滾等運動方式，具有體積小、實用性強、通過能力強、速度快的特點，可以解決現有技術中的機器蛇動力不足、控制困難等瓶頸問題。
為了實現上述目的本發明實施例采取的技術方案是一種繩驅動機器蛇，包括多
節蛇身，所述蛇身包括環形的基本骨架、纏繞在基本骨架上的繩及設于基本骨架內部的動
力裝置，其中，所述繩由外到內、再到外規則的纏繞在所述基本骨架上并形成布滿基本骨架
外壁及內壁的閉合繩結構，所述基本骨架的內壁上的一段繩與動力裝置相連，所述動力裝
置驅動所述繩結構運動，所述繩通過所述基本骨架的邊緣處設有導向機構，所述導向機構
使所述繩結構在所述基本骨架外壁上保持一致的運動方向。 具體的，所述導向機構為設有凹槽的滑輪，所述繩通過所述凹槽。 具體的，所述動力裝置包括電機、主動輪及從動輪，所述主動輪與所述從動輪之間
夾緊與所述動力裝置相連的那段繩。 為了便于張緊繩，所述動力裝置安裝在機架上，所述動力裝置中的主動輪與從動輪可相對所述機架直線移動。 本發明實施例的有益效果是相比現有技術，本發明由所述動力裝置驅動所述繩運動，使得使得動力足，反應靈敏，所述基本骨架周 纏繞繩， 一段繩動則整個繩結構都進行動，形成了一個環繞機構，減少了電機的安放，進一步減少了機器蛇所占的空間和體積，因此所述蛇身的結構尺寸做的很小，從而適應更多復雜環境。 故本發明所述繩驅動機器蛇，可使機器蛇的表皮具有動力，簡化了蛇的蜿蜒、扭動、翻滾等運動方式，具有體積小、實用性強、通過能力強、速度快的特點，解決現有技術中的機器蛇動力不足、控制困難等瓶頸問題。
圖1是本發明實施例所述繩驅動機器蛇的蛇身的主視圖； 圖2是圖1的俯視圖； 圖3是圖1中所述動力裝置的放大圖； 圖4是本發明所述繩驅動機器蛇的立體圖。 圖中1繩，2基本骨架，3機架，4直流伺服電機，5滑輪，6主動輪，7電源，8主動軸，9從動軸，10從動輪。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為對本發明的限定。
如圖l-4所示，本發明所述的一種繩驅動機器蛇，包括多節蛇身，所述蛇身包括基本骨架2、繩1及動力裝置。繩1纏繞在基本骨架2上。動力裝置設于基本骨架2內部的機架3上且與繩1相連。其中，基本骨架2為環形，基本骨架2的橫截面可以是圓環形或橢圓環形，即基本骨架為圓管或橢圓形管。蛇身內部的部件如動力裝置通過圓管壁上繩1的間隙中伸出的支撐片來固定的。如果繩驅動機器蛇中有一些蛇身環節損壞，繩驅動機器蛇依靠剩余的蛇身環節和扭動來運動。 如圖3所示，所述動力裝置包括電源7、直流伺服電機4、主動輪6及從動輪10，主動輪6與從動輪10為磨擦輪。其中，電源7給直流伺服電機4供電，電機經減速器與主動輪6的主動軸8相連并傳遞動力給主動軸8，主動軸8帶動主動輪6旋轉，主動輪6帶動從動輪10繞從動軸9轉動。具體實施時，動力裝置還可以采用齒輪傳動或蝸輪蝸桿傳動。
具體的，如圖1及圖2所示，本例中，所述蛇身是采用一個直徑100毫米的圓管為基本骨架2，用繩1作為主要驅動器件。其中，整條繩1圍繞圓管壁纏繞，纏繞好后拉緊，然后把端點粘接固定形成閉環。具體的，繩1是由外到內、再到外規則的纏繞在圓管上，并且形成布滿圓管外壁及內壁的閉合繩結構。如圖l所示，圓管的內壁上的一段繩套在從動輪10上并通過主動輪6夾緊。當電機轉動時，主動輪6及從動輪10夾緊繩1轉動，使被夾緊的繩1獲得驅動力，整個閉合繩結構就會全部轉動起來，并且在圓管外表面繩的運動方向一致，圓管內所有的繩都貼著內壁運動。 如圖1所示，為了便于繩導向，繩1通過所述基本骨架2的邊緣處設有導向機構，導向機構使閉合繩1結構在所述基本骨架2外壁上保持一致的運動方向。本例中，導向機構為設有凹槽的滑輪5，滑輪5平行安裝，纏繞斜度靠繩1的扭曲與凹槽導向保證入槽。
如圖1及圖3所示，為了方便調節對繩的夾緊力，所述從動輪10的軸心可以調整。為了便于張緊閉合繩結構，主動輪6與從動輪10均可以調節距圓管管壁的距離。本例中是將安裝主動輪6及從動輪10的機架3上設置凹槽，使主動輪6與從動輪10可相對所述機架3直線移動。 本發明所述繩驅動機器蛇中的蛇身采用了新型的表皮動力型繩驅動方法，即每節蛇身采用一根繩驅動，這使得機器蛇的表皮具有動力，簡化了蛇的蜿蜒、扭動、翻滾等運動方式，具有體積小、實用性強、通過能力強、速度快的特點，可以解決以前未解決的機器蛇動力不足、控制困難等瓶頸問題。 以上所述的實施例，只是本發明較優選的具體實施方式
的一種，本領域的技術人員在本發明技術方案范圍內進行的通常變化和替換都應包含在本發明的保護范圍內。
權利要求
一種繩驅動機器蛇，包括多節蛇身，其特征在于所述蛇身包括環形的基本骨架、纏繞在基本骨架上的繩及設于基本骨架內部的動力裝置，其中，所述繩由外到內、再到外規則的纏繞在所述基本骨架上并形成布滿基本骨架外壁及內壁的閉合繩結構，所述基本骨架的內壁上的一段繩與動力裝置相連，所述動力裝置驅動所述繩結構運動，所述繩通過所述基本骨架的邊緣處設有導向機構，所述導向機構使所述繩結構在所述基本骨架外壁上保持一致的運動方向。
2. 根據權利要求1所述的繩驅動機器蛇，其特征在于所述導向機構為設有凹槽的滑 輪，所述繩通過所述凹槽。
3. 根據權利要求1或2所述的繩驅動機器蛇，其特征在于所述動力裝置包括電機、主 動輪及從動輪，所述主動輪與所述從動輪之間夾緊與所述動力裝置相連的那段繩。
4. 根據權利要求3所述的繩驅動機器蛇，其特征在于所述動力裝置安裝在機架上，所 述動力裝置中的主動輪與從動輪可相對所述機架直線移動。
全文摘要
本發明公開了一種繩驅動機器蛇，包括多節蛇身，所述蛇身包括基本骨架、繩及動力裝置，所述繩由外到內、再到外規則的纏繞在基本骨架上并形成布滿基本骨架外壁及內壁的閉合繩結構，基本骨架的內壁上的一段繩與動力裝置相連，動力裝置驅動繩結構運動，繩通過基本骨架的邊緣處設有導向機構，導向機構使繩結構在基本骨架外壁上保持一致的運動方向。本發明所述繩驅動機器蛇中的蛇身采用了新型的表皮動力型——繩驅動方法，即每節蛇身采用一根繩驅動，這使得機器蛇的表皮具有動力，簡化了蛇的蜿蜒、扭動、翻滾等運動方式，具有體積小、實用性強、通過能力強、速度快的特點，可以解決以前未解決的機器蛇動力不足、控制困難等瓶頸問題。
文檔編號B62D57/00GK101716960SQ20091023744
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月6日 優先權日2009年11月6日
發明者徐坤, 高峻峣 申請人:北京理工大學