蠕虫机器人及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种蠕虫机器人及其控制方法，蠕虫机器人包括至少三节虫体结构、伸缩结构、虫爪结构、舵机和控制电路，所述伸缩结构安装在相邻两节虫体结构之间，所述虫爪结构安装在所述虫体结构上，所述虫爪结构上安装有一个所述舵机，所述舵机控制所述虫爪结构的运动方向，所述伸缩结构上安装有两个所述舵机，所述舵机控制所述伸缩结构的运动方向，所述控制电路与所述舵机连接，向所述舵机发动控制指令。本发明专利技术所述的蠕虫机器人可攀爬柱状物体，利用该蠕虫机器人可实现高空采集视频信息，还可替代高空作业人员实现高空作业等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械控制领域，具体涉及一种蠕虫机器人及其控制方法。
技术介绍
现有的机器人只局限于在平面上运动。例如网眼蠕虫，通过收缩部分躯体，像蚯蚓一样在表面上蠕动；爬壁蠕虫机器人，使用吸盘结构吸附在较光滑的平面进行攀爬。上述这些机器人都不能在柱状物体表面攀爬。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种蠕虫机器人及其控制方法。本专利技术的一个实施例提供了一种蠕虫机器人，包括至少三节虫体结构、伸缩结构、虫爪结构、舵机和控制电路；所述伸缩结构安装在相邻两节虫体结构之间；所述虫爪结构安装在所述虫体结构上；所述虫爪结构上安装有一个所述舵机，所述舵机控制所述虫爪结构的运动方向；所述伸缩结构上安装有两个所述舵机，所述舵机控制所述伸缩结构的运动方向；所述控制电路与所述舵机连接，向所述舵机发送控制指令。进一步地，所述伸缩结构包括直线轴承、伸缩杆、传动杆和摇臂，所述伸缩杆安装在所述直线轴承之间，所述摇臂通过所述传动杆与所述伸缩杆连接，所述舵机安装在所述摇臂上。进一步地，所述虫爪结构包括两个连杆和两个曲柄，所述两个曲柄分别安装在所述虫体结构的两侧，所述舵机通过所述两个连杆与所述两个曲柄连接。进一步地，所述舵机包括外壳、无核心马达、齿轮与位置检测器。进一步地，所述虫体结构和虫爪结构采用亚克力材料制成。本专利技术的一个实施例还提供了一种用于上述蠕虫机器人的控制方法，包括：所述控制电路接收控制蠕虫机器人的控制信号；所述控制电路根据控制信号生成控制指令发送给所述舵机，所述舵机根据所述控制指令控制所述伸缩结构和所述虫爪结构的执行爬行动作。进一步地，所述执行爬行动作，包括：第一节虫体结构上的虫爪结构打开曲柄，伸缩结构向前运动，曲柄闭合；第二节虫体结构上的虫爪结构打开曲柄，伸缩结构向前运动，曲柄闭合；第三节虫体结构上的虫爪结构打开曲柄，伸缩结构向前运动，曲柄闭合；其中，在任一节虫体结构运动执行上述步骤的过程中，其他节虫体结构保持静止。有益效果：上述蠕虫机器人利用类似蠕虫的运动模式，通过伸缩结构和虫爪结构的结合实现在任意角度的柱体表面进行蠕动攀爬。利用上述蠕虫机器人可实现高空采集视频信息，还可替代高空作业人员实现高空作业等。附图说明图1是本专利技术一个实施例中蠕虫机器人的结构示意图；图2是本专利技术一个实施例中伸缩结构102的结构示意图；以及图3是本专利技术一个实施例中虫爪结构103的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1所示，本实施例提供了一种蠕虫机器人，包括至少三节虫体结构101、伸缩结构102、虫爪结构103、舵机104(图中未示出)和控制电路105(图中未示出)，伸缩结构102安装在相邻两节虫体结构101之间，虫爪结构103安装在虫体结构101上，虫爪结构103上安装有一个舵机104，舵机104控制虫爪结构103的运动方向，伸缩结构102上安装有两个舵机104，舵机104控制伸缩结构102的运动方向，控制电路105与舵机104连接，向舵机104发送控制指令。蠕虫机器人的运动原理是仿生“多环节蠕虫”的运动方式。“多环节蠕虫”的结构由多个环节躯干(虫体结构101)与各个环节间肌肉组织(伸缩结构102)构成，且每个环节长有虫爪(虫爪结构103)。蠕虫机器人爬行时的运动流程为：第一节虫体结构101打开虫爪结构103，伸缩结构102向前运动，然后闭合虫爪结构103；第二节虫体结构101打开虫爪结构103，伸缩结构102向前运动，然后闭合虫爪结构103；第三节虫体结构101打开虫爪结构103，伸缩结构102向前运动，然后闭合虫爪结构103，在每一节虫体结构101运动时，其他虫爪结构103抓紧物体保持虫体结构101稳定，由此完成一个运动循环，重复上述循环实现连续运行。作为一种选择，蠕虫机器人具有N节虫体结构(N大于3)。当蠕虫机器人应用于负重比较重的场合时，可以通过增加虫体结构的节数以增强蠕虫机器人的稳定度。如图2所示，作为一种选择，伸缩结构102包括直线轴承201、伸缩杆202、传动杆203和摇臂204，伸缩杆202安装在直线轴承201之间，摇臂204通过传动杆203与伸缩杆202连接，舵机104安装在摇臂204上。伸缩结构102的工作原理是：舵机104根据控制电路105发来的控制指令做往复旋转运动，带动摇臂204做往复旋转运动，摇臂204通过传动杆203带动伸缩杆202做伸缩运动，从而实现蠕虫机器人的伸缩运动。如图3所示，作为一种选择，虫爪结构103包括两个连杆301和两个曲柄302，两个曲柄302分别安装在虫体结构101的两侧，舵机104通过两个连杆301与两个曲柄302连接。虫爪结构103的工作原理是：舵机104根据控制电路105的控制指令做往复旋转运动，通过连杆带动2个曲柄302做张开或闭合运动，从而实现虫爪结构103抓紧或松开柱体。作为一种选择，舵机104包括外壳、无核心马达、齿轮与位置检测器。舵机104的工作原理是由控制电路105发出控制命令给舵机104，经由其电路板上的IC判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，通过减速齿轮将动力传至摇臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位，位置检测器可由可变电阻实现，当舵机104转动时电阻值也会随之改变，根据检测电阻值便可知转动的角度。作为一种选择，虫体结构101和虫爪结构103采用亚克力材料制成。本实施例提供的一种用于上述蠕虫机器人的控制方法，包括：S1：控制电路105接收操作人员控制蠕虫机器人的控制信号；S2：控制电路根据控制信号生成控制指令发送给舵机104，S3：舵机104根据控制指令控制伸缩结构102和虫爪结构103的执行爬行动作。作为一种选择，执行爬行动作包括：S3.1：第一节虫体结构101上的虫爪结构102打开曲柄302，伸缩结构102向前运动，曲柄302闭合；S3.2：第二节虫体结构101上的虫爪结构102打开曲柄302，伸缩结构102向前运动，曲柄302闭合；S3.3：第三节虫体结构101上的虫爪结构102打开曲柄302，伸缩结构102向前运动，曲柄302闭合；其中，在任一节虫体结构101执行上述步骤的过程中，其他节虫体结构101保持静止。本实施例中蠕虫机器人的工作流程如下：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蠕虫机器人，其特征在于，包括至少三节虫体结构、伸缩结构、虫爪结构、舵机和控制电路；所述伸缩结构安装在相邻两节虫体结构之间；所述虫爪结构安装在所述虫体结构上；所述虫爪结构上安装有所述舵机，所述舵机控制所述虫爪结构的运动方向；所述伸缩结构上安装有所述舵机，所述舵机控制所述伸缩结构的运动方向；所述控制电路与所述舵机连接，向所述舵机发送控制指令。

【技术特征摘要】
1.一种蠕虫机器人，其特征在于，包括至少三节虫体结构、伸缩结构、虫
爪结构、舵机和控制电路；
所述伸缩结构安装在相邻两节虫体结构之间；
所述虫爪结构安装在所述虫体结构上；
所述虫爪结构上安装有所述舵机，所述舵机控制所述虫爪结构的运动方向；
所述伸缩结构上安装有所述舵机，所述舵机控制所述伸缩结构的运动方向；
所述控制电路与所述舵机连接，向所述舵机发送控制指令。
2.根据权利要求1所述的蠕虫机器人，其特征在于，所述伸缩结构包括直
线轴承、伸缩杆、传动杆和摇臂，所述伸缩杆安装在所述直线轴承之间，所述
摇臂通过所述传动杆与所述伸缩杆连接，所述舵机安装在所述摇臂上。
3.根据权利要求1所述的蠕虫机器人，其特征在于，所述虫爪结构包括两
个连杆和两个曲柄，所述两个曲柄分别安装在所述虫体结构的两侧，所述舵机
通过所述两个连杆与所述两个曲柄连接。
4.根据权利要求1所述的蠕虫式机器人，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张铭洋，唐婉婷，
申请(专利权)人：张铭洋，
类型：发明
国别省市：吉林;22