本实用新型专利技术公开了一种蛇形机器人驱动装置及蛇形机器人，包括蛇头驱动装置、蛇身驱动装置和蛇身关节，蛇头驱动装置包括第一驱动电机和第二驱动电机，蛇身驱动装置包括第三驱动电机和第四驱动电机，第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机和第四驱动电机各自连接有绕线轮，绕线轮上均连接有绳索，绳索的一端均连接在各自绕线轮上，绳索的另一端分别与后端相邻的蛇身驱动装置连接。本实用新型专利技术通过在驱动电机上各自连接绕线轮，通过驱动电机分别控制各自绕线轮上绳索的收放量以控制蛇形机器人驱动装置的前进方向以及抬头、低头动作，并通过各个绳索的牵引作用逐渐达到向前行进时的蛇形姿态。的蛇形姿态。的蛇形姿态。
【技术实现步骤摘要】
一种蛇形机器人驱动装置及蛇形机器人
[0001]本技术涉及机器人以及控制
，特别涉及一种蛇形机器人驱动装置及蛇形机器人。
技术介绍
[0002]蛇形机器人是一种能够模仿生物蛇运动的新型仿生机器人，由于它能像生物一样实现“无肢运动”，被应用于军事侦察中战场探测的军事用途、进行对树的攀爬、灾后进行对幸存者的搜救侦查工作等。
[0003]目前，现有的蛇形机器人的驱动方式有很多，如使用舵机进行驱动，两个舵机连接机器蛇的模块化单元蛇身，控制机器蛇进行俯仰和偏航的动作，利用舵机进行各个单元蛇身的摆动来实现自然界中蛇体的蜿蜒摆动前行。
[0004]随着机器人技术的不断进步，在使用舵机的基础上，还添加被动轮式结构来辅助运动。使用被动轮后可以有效避免法向位移，进而完成蛇形蜿蜒运动。还有使用了轮式结构进行驱动的蛇形机器人，这种蛇形机器人可以通过控制实现自然界中蛇的直线运动，前进过程中主要靠驱动轮提供动力，并通过差速的方法进行转弯。
[0005]舵机驱动的蛇形机器人的每个单位蛇身有两个舵机，分别控制机器蛇的俯仰和偏航两个自由度，这种转动方式在空间上有一定盲区，无法像万向联轴器那样达到空间任意位置。而主动轮或被动轮式蛇形机器人的环境适应性较差，在不平整地面、存在沟壑的地面上爬行时很容易卡住，使轮式结构功能失效。
技术实现思路
[0006]鉴于此，本技术提供一种蛇形机器人驱动装置及蛇形机器人，通过使用驱动电机控制绕线轮上绳索的收放量以实现达到蛇形姿态蜿蜒运动前进。
[0007]具体而言，包括以下的技术方案：
[0008]第一方面，本技术实施例提供了一种蛇形机器人驱动装置，包括蛇头驱动装置、蛇身驱动装置和蛇身关节，所述蛇头驱动装置和所述蛇身驱动装置通过所述蛇身关节连接；
[0009]所述蛇头驱动装置包括第一驱动电机、第一绕线轮和第一绳索，所述第一绕线轮与所述第一驱动电机连接，所述第一绳索的一端与所述第一绕线轮连接，所述第一绳索的另一端部与所述蛇身驱动装置连接；所述第一驱动电机用于控制所述第一绳索的收放量以控制所述蛇形机器人驱动装置的前进方向；
[0010]所述蛇头驱动装置还包括第二驱动电机、第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，所述第一齿轮与所述第二驱动电机连接，所述第二齿轮与所述第三齿轮均分别与所述第一齿轮相啮合；
[0011]所述第二齿轮上连接第二绕线轮，所述第二绕线轮上连接有第二绳索，所述第二绳索的一端与所述第二绕线轮连接，所述第二绳索的另一端与所述蛇身驱动装置连接；所
述第三齿轮上连接第三绕线轮，所述第三绕线轮上连接有第三绳索，所述第三绳索的一端与所述第三绕线轮连接，所述第三绳索的另一端与所述蛇身驱动装置连接；所述第二驱动电机用于控制所述第二绳索和所述第三绳索的收放量以控制所述蛇形机器人驱动装置的抬头和低头动作；
[0012]所述蛇身驱动装置包括第三驱动电机和第四驱动电机，所述第三驱动电机和所述第四驱动电机上分别连接第四绕线轮，所述第四绕线轮上连接有第四绳索，所述第四绳索的一端与所述第四绕线轮连接，所述第四绳索的另一端与后端连接的所述蛇身驱动装置连接；所述第三驱动电机和所述第四驱动电机均用于控制所述第四绳索的收放量以分别控制所述蛇形机器人驱动装置的前进方向和抬头和低头动作。
[0013]可选地，所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述第三驱动电机和所述第四驱动电机均为步进电机。
[0014]可选地，所述第一驱动电机、所述第三驱动电机和所述第四驱动电机的数量均为两个，所述第二驱动电机的数量为一个。
[0015]可选地，所述第一驱动电机和所述第一绕线轮之间满足蛇形函数，所述第三驱动电机和所述第四绕线轮之间满足蛇形函数；
[0016]所述第二绕线轮的直径大于所述第三绕线轮的直径。
[0017]可选地，所述蛇头驱动装置还包括第一壳体，所述蛇身驱动装置还包括第二壳体，所述第一壳体的后端部设置有第一连接孔，所述第二壳体的两端部均设置有第二连接孔，所述蛇身关节的两端部均设置有第三连接孔；
[0018]所述第一连接孔、所述第三连接孔和所述第二连接孔均对应设置并依次连接；
[0019]所述第一绳索的另一端部、所述第二绳索的另一端和所述第三绳索的另一端均分别与所述第二壳体的端部连接；
[0020]所述第四绳索的另一端均与后端连接的所述蛇身驱动装置的所述第二壳体连接。
[0021]可选地，所述蛇头驱动装置还包括多个第一插板，多个所述第一插板连接于所述第一壳体的内部形成第一框架结构；
[0022]所述第一插板的上设置有第一安装孔，所述第一安装孔与所述第一驱动电机相适配，所述第一驱动电机通过所述第一安装孔连接于所述第一壳体内；
[0023]所述第一壳体的端部设置有凹陷部，所述凹陷部与所述第二驱动电机相适配，所述第二驱动电机通过所述凹陷部连接于所述第一壳体内。
[0024]可选地，所述蛇身驱动装置还包括多个第二插板，多个所述第二插板连接于所述第二壳体的内部形成第二框架结构；
[0025]所述第二插板的上设置有第二安装孔，所述第二安装孔与所述第三驱动电机和所述第四驱动电机相适配；
[0026]所述第三驱动电机和所述第四驱动电机通过所述第二安装孔连接于所述第二壳体内。
[0027]可选地，所述第二绕线轮与所述第二齿轮为一体结构，所述第三绕线轮与所述第三齿轮为一体结构。
[0028]可选地，所述第一壳体和所述第二壳体均分别还包括第一连接盘、第二连接盘、拼接板和连接板；
[0029]所述拼接板和所述连接板彼此卡接形成空心柱体结构，所述第一连接盘和所述第二连接盘分别连接于所述拼接板和所述连接板卡接后的两个端部以形成封闭结构。
[0030]第二方面，本技术提供了一种蛇形机器人，包括如上所述的蛇形机器人驱动装置。
[0031]本技术实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
[0032]本技术通过设置蛇头驱动装置和蛇身驱动装置，并通过蛇身关节将蛇头驱动装置和蛇身驱动连接组成蛇形机器人驱动装置，并在蛇头驱动装置上设置第一驱动电机和第二驱动电机，在蛇身驱动装置上设置第三驱动电机和第四驱动电机，并在第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机和第四驱动电机的输出轴上均安装相对应的绕线轮，绕线轮上的绳索一端固定在绕线轮上，另一端均与其后端连接的蛇身驱动装置连接。第一驱动电机和第三驱动电机与各自连接的绕线轮之间均满足蛇形函数，以控制蛇形机器人驱动装置的前进方向，第二驱动电机和第四驱动电机同样通过控制其各自连接的绕线轮的收放量以控制蛇形机器人驱动装置的抬头和低头动作，并通过绳索的牵引作用逐渐达到向前行进时的蛇形姿态，使得蛇形机器人驱动装置行进时更加灵活，可在狭小空间进行作业并且整体结构简单、应用方便。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种蛇形机器人驱动装置，其特征在于，包括蛇头驱动装置(1)、蛇身驱动装置(2)和蛇身关节(3)，所述蛇头驱动装置(1)和所述蛇身驱动装置(2)通过所述蛇身关节(3)连接；所述蛇头驱动装置(1)包括第一驱动电机(11)、第一绕线轮和第一绳索，所述第一绕线轮与所述第一驱动电机(11)连接，所述第一绳索的一端与所述第一绕线轮连接，所述第一绳索的另一端部与所述蛇身驱动装置(2)连接；所述第一驱动电机(11)用于控制所述第一绳索的收放量以控制所述蛇形机器人驱动装置的前进方向；所述蛇头驱动装置(1)还包括第二驱动电机(12)、第一齿轮(4)、第二齿轮(5)和第三齿轮(6)，所述第一齿轮(4)与所述第二驱动电机(12)连接，所述第二齿轮(5)与所述第三齿轮(6)均分别与所述第一齿轮(4)相啮合；所述第二齿轮(5)上连接第二绕线轮，所述第二绕线轮上连接有第二绳索，所述第二绳索的一端与所述第二绕线轮连接，所述第二绳索的另一端与所述蛇身驱动装置(2)连接；所述第三齿轮(6)上连接第三绕线轮，所述第三绕线轮上连接有第三绳索，所述第三绳索的一端与所述第三绕线轮连接，所述第三绳索的另一端与所述蛇身驱动装置(2)连接；所述第二驱动电机(12)用于控制所述第二绳索和所述第三绳索的收放量以控制所述蛇形机器人驱动装置的抬头和低头动作；所述蛇身驱动装置(2)包括第三驱动电机(21)和第四驱动电机(22)，所述第三驱动电机(21)和所述第四驱动电机(22)上分别连接第四绕线轮，所述第四绕线轮上连接有第四绳索，所述第四绳索的一端与所述第四绕线轮连接，所述第四绳索的另一端与后端连接的所述蛇身驱动装置(2)连接；所述第三驱动电机(21)和所述第四驱动电机(22)均用于控制所述第四绳索的收放量以分别控制所述蛇形机器人驱动装置的前进方向和抬头和低头动作。2.根据权利要求1所述的蛇形机器人驱动装置，其特征在于，所述第一驱动电机(11)、所述第二驱动电机(12)、所述第三驱动电机(21)和所述第四驱动电机(22)均为步进电机。3.根据权利要求1所述的蛇形机器人驱动装置，其特征在于，所述第一驱动电机(11)、所述第三驱动电机(21)和所述第四驱动电机(22)的数量均为两个，所述第二驱动电机(12)的数量为一个。4.根据权利要求1所述的蛇形机器人驱动装置，其特征在于，所述第一驱动电机(11)和所述第一绕线轮之间满足蛇形函数，所述第三驱动电机(21)和所述第四绕线轮之间满足蛇形函数；所述第二绕线轮的直径大于所述第三绕线轮的直径。5.根据权利要求1所述的蛇形机器人驱动装置，其特征在于，所述蛇头驱动装置(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨一赫，李小号，孙少妮，李昊男，任珈齐，王延杰，彭照畅，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：新型
国别省市：
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