一种基于脊柱形态仿生的可传动柔性骨架及其控制方法技术

本发明专利技术涉及水下仿生机器人技术领域，公开了一种基于脊柱形态仿生的可传动柔性骨架及其控制方法，该骨架包括头部，所述头部顶部固定固定连接有线驱动弯曲机构，所述头部左侧设置有子骨架，所述子骨架内侧设置有柔性传动机构，所述子骨架等间距密集分布在头部左侧。本发明专利技术提供的基于脊柱形态仿生的可传动柔性骨架及其控制方法，可模仿自然界中的脊柱骨架，由舵机带动细尼龙绳拉动各个子骨架，达到弯曲整个骨架的效果，除此之外，骨架中还是用了柔性传动技术，使用以钢丝交叉编织的软轴，使其在弯曲状态下仍能传动，大大提高了整体的灵活性，能适应多种环境，满足多种任务需求。满足多种任务需求。满足多种任务需求。

A driveable flexible skeleton based on bionic spine morphology and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种基于脊柱形态仿生的可传动柔性骨架及其控制方法


[0001]本专利技术涉及水下仿生机器人
，具体为一种基于脊柱形态仿生的可传动柔性骨架及其控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着水下各种资源的开发、水下生物科考探索、水下管道探测和巡检等等领域对水下机器人的需求日益增长，水下机器人的研究得到快速发展；对于水下仿生机器人骨架，主要分为两种，一种是刚性骨架、另一种是柔性骨架，柔性骨架使得机器人拥有更好的机动性和灵活性，能适应多种复杂的环境，适合在狭窄复杂地形中游动；
[0003]传统的水下机器人的整体骨架多采用刚性的设计，但是该方式仍存在不足之处：在复杂的水体环境中工作时，不能很好的适应各种复炸的环境；无法很好的胜任水下科考以及一些侦察任务。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于脊柱形态仿生的可传动柔性骨架及其控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于脊柱形态仿生的可传动柔性骨架，包括头部，所述头部顶部固定固定连接有线驱动弯曲机构，所述头部左侧设置有子骨架，所述子骨架内侧设置有柔性传动机构，所述子骨架等间距密集分布在头部左侧。
[0007]所述线驱动弯曲机构包括舵机，所述舵机固定连接在头部顶部，舵机顶部设置有舵机盘，所述舵机盘外表面固定连接有细尼龙线，两个子骨架之间设置有同一个弹簧，所述细尼龙线左端贯穿于各个子骨架，所述细尼龙线左端设置有细尼龙线夹紧器。
>[0008]优选的，所述细尼龙线设置有两根，两根所述细尼龙线在舵机盘反向盘绕，。
[0009]优选的，所述细尼龙线夹紧器右侧与子骨架左侧紧密贴合，两个子骨架之间紧密贴合，在细尼龙线尾部用细尼龙线夹紧器夹紧，达到紧绷的作用。
[0010]优选的，所述弹簧套接在细尼龙线外表面，弹簧两头分别嵌入两子骨架之间，各个骨架在不受力的情况下不弯曲。
[0011]优选的，所述柔性传动机构包括凸轮关节，所述凸轮关节设置在子骨架内侧，所述凸轮关节左右两侧均固定连接有滑动轴承，对应两个滑动轴承内侧均固定连接有软轴连接头，两个软轴连接头内侧设置有同一根软轴。
[0012]优选的，所述滑动轴承分别位于同一子骨架左右两侧，方便子骨架之间的安装，软轴通过钢丝交叉编织制成，两节子骨架之间通过软轴连接起相应的软轴连接头连接，通过软轴连接可以使两个字骨架可以进行弯曲。
[0013]所述基于脊柱形态仿生的可传动柔性骨架的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0014]S1、初始状态：当可传动柔性骨架处于初始状态时，弯曲程度处于初始设定状态，通过改变两端细尼龙绳的松紧程度，从而改变弯曲整个可传动柔性骨架的弯曲程度；
[0015]S2、改变可传动柔性骨架弯曲程度：当需要改变可传动柔性骨架弯曲程度的时候，改变细尼龙绳的松紧，从而弯曲可传动柔性骨架；在可传动柔性骨架的头部放有舵机，当需要改变可传动柔性骨架弯曲程度时，通过旋转舵机，舵机转动进而改变细尼龙绳的松紧，使得可传动柔性骨架弯曲，从而适应多种复杂地形；
[0016]S3、达到设定的弯曲程度：达到设定弯曲程度后，舵机停下转动，但是持续通电，从而使可传动柔性骨架达到稳定的新的弯曲程度。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术提供的基于脊柱形态仿生的可传动柔性骨架及其控制方法，模仿自然界中的脊柱骨架，由舵机带动细尼龙绳拉动各个子骨架，达到弯曲整个骨架的效果，除此之外，骨架中还是用了柔性传动技术，使用以钢丝交叉编织的软轴，使其在弯曲状态下仍能传动，大大提高了整体的灵活性，能适应多种环境，满足多种任务需求。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例可传动柔性骨架的立体外形结构示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例可传动柔性骨架的软轴连接头与凸轮关节的连接示示意图；
[0021]图3为本专利技术实施例可传动柔性骨架的软轴与软轴连接头胶接示意图；
[0022]图4为本专利技术实施例可传动柔性骨架的子骨架之间的连接示意图；
[0023]图5为本专利技术实施例可传动柔性骨架的两关节结构简图；
[0024]图6为本专利技术实施例可传动柔性骨架的两关节弯曲结构简图；
[0025]图7为本专利技术实施例可传动柔性骨架的总体控制原理简图。
[0026]图中：1、头部；2、线驱动弯曲机构；21、舵机；22、舵机盘；23、细尼龙线；24、弹簧；25、细尼龙线夹紧器；3、柔性传动机构；31、凸轮关节；32、软轴；33、软轴连接头；34、滑动轴承；4、子骨架。
具体实施方式
[0027]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，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]请参阅图1
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7，本专利技术提供的基于脊柱形态仿生的可传动柔性骨架，包括头部1，头部1顶部固定固定连接有线驱动弯曲机构2，头部1左侧设置有子骨架4，子骨架4内侧设置有柔性传动机构3，子骨架4等间距密集分布在头部1左侧。
[0029]线驱动弯曲机构2包括舵机21，舵机21固定连接在头部1顶部，舵机21顶部设置有舵机盘22，舵机盘22外表面固定连接有细尼龙线23，细尼龙线23设置有两根，两根细尼龙线23在舵机盘22反向盘绕，两个子骨架4之间设置有同一个弹簧24，弹簧24套接在细尼龙线23外表面，细尼龙线23左端贯穿于各个子骨架4，细尼龙线23左端设置有细尼龙线夹紧器25，细尼龙线夹紧器25右侧与子骨架4左侧紧密贴合，两个子骨架4之间紧密贴合。
[0030]柔性传动机构3包括凸轮关节31，凸轮关节31设置在子骨架4内侧，凸轮关节31左右两侧均固定连接有滑动轴承34，滑动轴承34分别位于同一子骨架4左右两侧，对应两个滑动轴承34内侧均固定连接有软轴连接头33，两个软轴连接头33内侧设置有同一根软轴32，软轴32通过钢丝交叉编织制成，两节子骨架4之间通过软轴32连接起相应的软轴连接头33连接。
[0031]所述基于脊柱形态仿生的可传动柔性骨架的控制方法，包括以下步骤：
[0032]S1、初始状态：当可传动柔性骨架处于初始状态时，弯曲程度处于初始设定状态，通过改变两端细尼龙绳23的松紧程度，从而改变弯曲整个可传动柔性骨架的弯曲程度；
[0033]S2、改变可传动柔性骨架弯曲程度：当需要改变可传动柔性骨架弯曲程度的时候，改变细尼龙绳23的松紧，从而弯曲可传动柔性骨架；在可传动柔性骨架的头部1放有舵机21，当需要改变可传动柔性骨架弯曲程度时，通过旋转舵机21，舵机21转动进而改变细尼龙绳23的松紧，使得可传动柔性骨架弯曲，从而适应多种复杂地形；
[0034]S3、达到设定的弯曲程度：达到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于脊柱形态仿生的可传动柔性骨架，包括头部(1)，其特征在于：所述头部(1)顶部固定固定连接有线驱动弯曲机构(2)，所述头部(1)左侧设置有子骨架(4)，所述子骨架(4)内侧设置有柔性传动机构(3)，所述子骨架(4)等间距密集分布在头部(1)左侧；所述线驱动弯曲机构(2)包括舵机(21)，所述舵机(21)固定连接在头部(1)顶部，舵机(21)顶部设置有舵机盘(22)，所述舵机盘(22)外表面固定连接有细尼龙线(23)，两个子骨架(4)之间设置有同一个弹簧(24)，所述细尼龙线(23)左端贯穿于各个子骨架(4)，所述细尼龙线(23)左端设置有细尼龙线夹紧器(25)。2.根据权利要求1所述的基于脊柱形态仿生的可传动柔性骨架，其特征在于：所述细尼龙线(23)设置有两根，两根所述细尼龙线(23)在舵机盘(22)反向盘绕。3.根据权利要求1所述的基于脊柱形态仿生的可传动柔性骨架，其特征在于：所述细尼龙线夹紧器(25)右侧与子骨架(4)左侧紧密贴合，两个子骨架(4)之间紧密贴合。4.根据权利要求1所述的基于脊柱形态仿生的可传动柔性骨架，其特征在于：所述弹簧(24)套接在细尼龙线(23)外表面。5.根据权利要求1所述的基于脊柱形态仿生的可传动柔性骨架，其特征在于：所述柔性传动机构(3)包括凸轮关节(31)，所述凸轮关节(31)设置在子骨架(4)内...

【专利技术属性】
技术研发人员：江帆，伍雄谦，陈思霖，黄杰华，李楷林，冯沼棠，刘金辉，刘长红，梁忠伟，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：