一种仿生爬行装置制造方法及图纸

一种仿生爬行装置，属于仿生机械技术领域。其特征在于设有含有曲面壳的若干个伸缩体节和一个控制体节，各个体节的曲面壳在圆周方向开有均布的４个小孔，体节与体节之间通过弹性绳连接。它采用弹性储能和单向轮反向制动原理，实现仿生蠕动爬行。通过改变弹性绳的长度，控制刚体或弹性体的运动，实现仿生蠕动爬行方向的改变及避障或跨越障碍。本实用新型专利技术具有广泛的应用价值，在其上安装电磁吸盘或真空吸盘，可以作为爬壁或爬墙机器人新的行走驱动机构；在其上安装独立驱动的行走轮，实现移动机器人在平坦路面上用行走轮行驶，在遇障时使用该机构越障；可以作为仿鱼机器人、仿虾机器人、仿扑翼飞行机器人等驱动机构。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种爬行驱动新机构，特别涉及一种能实现蠕动 爬行及改变蠕动爬行方向，并能避障或跨越障碍的驱动机构。
技术介绍
仿生机器人诞生以来，对工业生产、民用事业和国防科技等各个 方面都产生了深远的影响，也出现了很多形式的仿生机器人，如机器 人昆虫、仿蛇机器人，机器人苍蝇等。除仿生机器人之外，各种仿生 功能部件如气动人工肌肉、形状记忆合金等也都应用在仿生机器人的 研究中。基于仿生学研究的移动机器人、爬行机器人、爬壁机器人等，其驱动机构的形式有气动人工肌肉、SMA驱动、齿轮驱动、连杆驱动、 气缸或油缸驱动、轮式驱动、履带驱动等，它们各有特点，如气动人 工肌肉驱动体积小、重量轻，但需要解决气源携带问题；SMA驱动同 样体积小、重量轻，安装方便，但其伸縮位移小， 一般用于微机器人 的驱动；齿轮驱动、连杆驱动、气缸或油缸驱动等具有重量重，体积 大的特点，实现多自由度运动控制系统复杂等不利因素。蠕虫的躯体是由许多彼此相似而又重复排列的部分构成，即体节， 当向前爬行时，部分带附肢的体节吸附或夹持在地面、墙面、树枝、 叶等物体的表面上，通过改变神经系统控制前体节抬起、肌肉伸展、落下、吸附或夹持，然后松开吸附或夹持的体节，再通过肌肉收縮带 动后体节前移，实现蠕动爬行。
技术实现思路
本技术正是从生物蠕动爬行得到启发，提出一种蠕动爬行驱 动的新机构。本技术的技术方案是 一种仿生爬行装置，其特征在于设有 含有曲面壳的若干个伸縮体节和一个控制体节，各个体节的曲面壳在 圆周方向开有均布的4个小孔，体节与体节之间通过弹性绳连接。所述的伸縮体节包括两个等曲率曲面壳、伸縮器和单向轮，两个 曲面壳之间装有伸縮器，单向轮安装连接在伸縮体节的底部，伸縮器 的伸縮导致两曲面壳发生相对运动。所述的控制体节包括两个曲面壳、控制器、弹性绳和单向轮，控 制器安装在两个曲面壳之间，控制器连接弹性绳，单向轮安装连接在 控制体节的底部。由伸縮体节和控制体节组成仿生蠕动体节，伸縮体节模仿蠕虫的 体节，伸縮器的伸縮引起两曲面壳的相对运动，伸縮体节支撑在单向 轮上，单向轮向前可以滚动，向后则自锁，若发生运动，则只能是滑 移。弹性绳一方面用于储存能量，在伸縮体节收縮时，释放能量，拖 动体节向前运动；另一方面，通过控制体节改变弹性绳的长度、控制 伸縮体节的受力状况，改变伸縮体节之间的贴合程度。本技术的特色和创新之处在于采用弹性储能和单向轮反向制 动的原理，实现仿生蠕动爬行，并能通过改变弹性绳的长度来控制仿 生蠕动爬行，实现仿生蠕动爬行方向的改变以避障或跨越障碍。本技术具有广泛的应用价值，在其上安装电磁吸盘或真空吸盘，可以作为爬壁或爬墙机器人新的行走驱动机构；也可以在其上安装独立驱动的行走轮，实现移动机器人在平坦路面上用行走轮行驶，在遇障时使用该机构越障；也可以作为仿鱼机器人、仿虾机器人、仿扑翼飞行机器人新的驱动机构；也可以模拟人体以及动物的脊椎运动；在其上安装夹持机构，可以实现爬管、爬树、爬绳的功能，也可以通过变形实现在弯管内蠕动爬行；也可以作为仿蟹机器人、仿昆虫机器人的腿或足的功能部件。附图说明图1是本技术的伸縮体节结构示意图2是本技术的控制体节结构示意图3-1是本技术的仿生蠕动爬行初始状态示意图3- 2是本技术的仿生蠕动爬行伸展前行状态示意图3- 3是本技术的仿生蠕动爬行收縮到初始状态的示意图4是本技术的仿生蠕动爬行方向改变示意图5是本技术的仿生蠕动爬行跨越台阶障碍过程示意图。图中l曲面壳、2伸縮器、3控制器、4弹性绳、5单向轮。具体实施方式如图l、图2所示，仿生蠕动爬行机构的伸縮体节和控制体节，仿生蠕动爬行机构由若干个伸縮体节和一个控制体节组成，各个体节的曲面壳在圆周方向开有均布的4个小孔，体节与体节之间通过弹性绳连接。伸縮体节由两个等曲率曲面壳、伸縮器和单向轮等构成，两个曲面壳之间装伸縮器，单向轮安装连接在伸縮体节的底部，伸縮器的伸縮导致两曲面壳发生相对运动。控制体节由两个曲面壳、控制器、弹性绳和单向轮等构成，控制器安装在两个曲面壳之间，控制器连接弹性绳，单向轮安装连接在控制体节的底部。下面从仿生蠕动爬行的运动原理、方向改变原理和仿生蠕动爬行跨越障碍的过程来说明仿生蠕动爬行机构的具体实施过程。如图3所示，当控制体节控制4根弹性绳受力相等时，各体节呈直线排列。当控制伸縮体节伸展时，由于单向轮的作用，各体节向前运动，同时弹性储存能量，伸縮体节收縮时，弹性绳释放能量，拖动各体节向最前端的体节靠近，从而实现蠕动爬行。如图4所示，当控制体节控制4根弹性绳受力不等时，如最上端的弹性绳收紧，两侧面的弹性绳受力相等，最下面的弹性绳松开，但仍然保持一定的弹性拉力，则各体节向上侧弯曲，从而改变蠕动爬行的方向，为避让或爬越障碍提供了可能。如若蠕动爬行的方向向左，则只需控制左侧面的1根弹性绳收紧，右侧面的l根弹性绳松开，但仍然保持一定的弹性拉力，就可以实现蠕动爬行向左。如图5所示，当蠕动爬行遇到障碍时，由感知系统使机构停下，然后控制体节控制弹性绳，使机构的前端抬起，同时控制伸縮体节伸展使前端前移；接着控制体节控制弹性绳导致机构发生变形，从而使机构的前端与障碍物台阶相接触；然后不断地通过控制伸縮体节和弹性绳使机构前移、机构发生变形来使机构最终跨越台阶。权利要求1、一种基于蠕虫爬行机理的仿生蠕动爬行机构，其特征在于设有含有曲面壳的若干个伸缩体节和一个控制体节，各个体节的曲面壳在圆周方向开有均布的4个小孔，体节与体节之间通过弹性绳连接。2、 根据权利要求1所述的基于蠕虫爬行机理的仿生蠕动爬行机构，其特征在于伸縮体节包括两个等曲率曲面壳、伸缩器和单向轮，两个曲面壳之间装有伸縮器，单向轮安装连接在伸縮体节的底部，伸縮器的伸縮导致两曲面壳发生相对运动。3、 根据权利要求1所述的基于蠕虫爬行机理的仿生蠕动爬行机构，其特征在于控制体节包括两个曲面壳、控制器、弹性绳和单向轮,控制器安装在两个曲面壳之间，控制器连接弹性绳，单向轮安装连接在控制体节的底部。专利摘要一种仿生爬行装置，属于仿生机械
其特征在于设有含有曲面壳的若干个伸缩体节和一个控制体节，各个体节的曲面壳在圆周方向开有均布的4个小孔，体节与体节之间通过弹性绳连接。它采用弹性储能和单向轮反向制动原理，实现仿生蠕动爬行。通过改变弹性绳的长度，控制刚体或弹性体的运动，实现仿生蠕动爬行方向的改变及避障或跨越障碍。本技术具有广泛的应用价值，在其上安装电磁吸盘或真空吸盘，可以作为爬壁或爬墙机器人新的行走驱动机构；在其上安装独立驱动的行走轮，实现移动机器人在平坦路面上用行走轮行驶，在遇障时使用该机构越障；可以作为仿鱼机器人、仿虾机器人、仿扑翼飞行机器人等驱动机构。文档编号B62D57/00GK201272418SQ20082015993公开日2009年7月15日 申请日期2008年9月23日 优先权日2008年9月23日专利技术者皓 任, 周骥平, 颖 张, 张志高, 朱兴龙, 魏孝斌 申请人:扬州大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于蠕虫爬行机理的仿生蠕动爬行机构，其特征在于设有含有曲面壳的若干个伸缩体节和一个控制体节，各个体节的曲面壳在圆周方向开有均布的４个小孔，体节与体节之间通过弹性绳连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任皓，魏孝斌，张颖，张志高，周骥平，朱兴龙，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]