[发明专利]一种带有螺旋驱动的水陆三栖蛇形机器人

说明书

本发明公开了一种带有螺旋驱动的水陆三栖蛇形机器人，蛇形机器人包括由蛇形机器人头部至尾部依次连接的头部模块、头部螺旋驱动部、尾部螺旋驱动部和尾部模块，头部螺旋驱动部和尾部螺旋驱动部均包括至少一个能够驱动蛇形机器人进行旋转运动的螺旋驱动模块；蛇形机器人还包括多个关节通用模块，关节通用模块用于连接头部模块、头部螺旋驱动部、尾部螺旋驱动部以及尾部模块之中的相邻两者，使得该两者具有至少一个转动自由度。本发明在具有一般蛇形机器人结构的基础上，在中间部分关节增加螺旋驱动模块，使得蛇形机器人能在高速行进模式、平行双螺旋行进模式以及攀爬行进模式之间转换，在实现水下和陆地两种运动的同时，实现水陆过渡和爬树功能。

技术领域

本发明涉及机械自动化技术，特别涉及一种带有螺旋驱动模块的水陆三栖(水、陆地、树木)蛇形机器人。

背景技术

生物蛇具备很强的运动能力，可以适应各种环境，包括水下、沙地、泥地、沼泽、草地、树林等环境。蛇形机器人是一种模仿生物蛇形态及运动能力的一种特种机器人，一般来说蛇形机器人由多个关节连接组成，具有冗余自由度，通过多种运动步态，易适应各种非结构化环境。目前蛇形机器人按功能可以分为水下蛇形机器人、陆地蛇形机器人、水陆两栖蛇形机器人，然而由于蛇形机器人驱动方式的特殊性，目前的蛇形机器人很难同时适用多种户外环境，因此对于水陆三栖(水、陆地、树木)蛇形机器人，其自然环境下的水陆过渡问题一直是机器人设计的难题，因此需要一种发明来解决这个问题。

专利CN200820231889.4公开了一种水陆两栖蛇形机器人，机器人由多个关节模块连接而成，各关节具备偏转和俯仰两个自由度。该机器人具有侧翼被动轮能够实现陆地运动，关节之间具有防水护套，起到水密作用，从而实现水陆两栖功能。但是由于侧翼的被动轮的存在，机器人无法完成水陆自然环境下的水陆过渡。

专利CN201210336869.4公开了一种基于多自由度柔性运动单元的水陆两栖蛇形机器人，各柔性运动单元以串联方式固连，具备防水功能。该发明虽然可以实现多种运动方式，可同时适用水下和陆地两种运动场合，但是无法适应野外水陆过渡环境，也无法实现爬树功能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种带有螺旋驱动的水陆三栖蛇形机器人，在具有一般蛇形机器人结构的基础上，在中间部分关节增加螺旋驱动模块。本发明水陆三栖蛇形机器人水下游动时可以利用仿生游动及螺旋驱动模块共同驱动前进，在需要水陆过渡时蛇形机器人通过改变构型形成双螺旋驱动结构，利用双螺旋优越的水陆交界环境的适应能力实现自然环境水陆过渡。蛇形机器人在较为平整的陆面运动时可以改变构型，一字展开成直线，螺旋结构可以充当车轮，蛇形机器人可以变成轮式机器人快速前进；当需要完成攀爬任务时，蛇形机器人通过特定的爬树步态，螺旋结构可以增大蛇形机器人的抱紧力，通过螺旋旋转完成攀爬任务。

本发明所采用的技术方案是：一种带有螺旋驱动的水陆三栖蛇形机器人，所述蛇形机器人包括由所述蛇形机器人头部至尾部依次连接的：

头部模块；

头部螺旋驱动部，包括至少一个能够驱动所述蛇形机器人进行旋转运动的螺旋驱动模块；

尾部螺旋驱动部，包括至少一个能够驱动所述蛇形机器人进行旋转运动的螺旋驱动模块；以及，

尾部模块；

所述蛇形机器人还包括：

多个关节通用模块，用于连接所述头部模块、所述头部螺旋驱动部、所述尾部螺旋驱动部以及所述尾部模块之中的相邻两者，使得该两者具有至少一个转动自由度。

进一步地，在所述头部模块与相邻的所述头部螺旋驱动部之间设置有至少一个所述关节通用模块，在所述尾部模块与相邻的所述尾部螺旋驱动部之间设置有至少一个所述关节通用模块，并且在所述头部螺旋驱动部和所述尾部螺旋驱动部之间设置有至少两个所述关节通用模块，使得所述蛇形机器人能在高速行进模式、平行双螺旋行进模式以及攀爬行进模式之间转换。