阅读说明：本技术 一种蛇形运动仿生机器人驱动系统及驱动方法 (Driving system and driving method of snake-shaped motion bionic robot ) 是由 洪宬 顾志伟 徐拥华 黄炎阶 于 2020-11-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种蛇形运动仿生机器人驱动系统及驱动方法,包括蛇形机器人头部、驱动机构,所述蛇形机器人头部的一侧外壁固定连接有第一连接片,所述第一连接片竖直贯穿插接有插销,所述插销的底部插接有第二连接片,所述第二连接片的一侧端面固定连接有蛇形机器人箱体。本发明设置的加速传感器可有效的驱动蛇形运动仿生机器人行走的速度,解决了现有的蛇形运动仿生机器人在驱动的过程中,驱动缓慢和加速效果不明显的优点；同时本发明设置的减速传感器可控制蛇形运动仿生机器人在行走的时候,使其速度快速下降的优点,同时具有设计合理,操作便捷的优点；同时通过后差速器或前差速器可实现快速调转的目的,且具有灵敏度强,操作方便快捷的优点。(The invention discloses a snake-shaped motion bionic robot driving system and a snake-shaped motion bionic robot driving method, which comprise a snake-shaped robot head and a driving mechanism, wherein the outer wall of one side of the snake-shaped robot head is fixedly connected with a first connecting sheet, a plug pin vertically penetrates through the first connecting sheet in an inserted manner, the bottom of the plug pin is inserted with a second connecting sheet, and the end face of one side of the second connecting sheet is fixedly connected with a snake-shaped robot box body. The acceleration sensor can effectively drive the walking speed of the snake-shaped motion bionic robot, and solves the problems that the existing snake-shaped motion bionic robot is slow in driving and unobvious in acceleration effect in the driving process; meanwhile, the speed reduction sensor can control the snake-shaped motion bionic robot to rapidly reduce the speed when the bionic robot walks, and meanwhile, the bionic robot has the advantages of reasonable design and convenience in operation; meanwhile, the purpose of rapid turning can be achieved through the rear differential or the front differential, and the device has the advantages of being high in sensitivity and convenient and fast to operate.)

一种蛇形运动仿生机器人驱动系统及驱动方法

技术领域

本发明涉及仿生机器人技术领域，具体为一种蛇形运动仿生机器人驱动系统及驱动方法。

背景技术

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，由于它能像生物一蛇形机器人蛇形机器人样实现“无肢运动”，因而被国际机器人业界称为“最富于现实感的机器人"，日本东京科技大学于1972年研制出世界上第一条蛇形机器人，其速度可达40厘米/秒，而美国的蛇形机器人研究则代表了当今世界的先进水平,2000年10月，美国航空航天局在加利福尼亚装备研制中心展示了一种用于外太空探险的蛇形机器人，它能在一些复杂地形行走时如履平地，运动十分灵活，并具有探测、侦探等多种功能。

现有的蛇形运动仿生机器人通常驱动方式平缓，在行走的过程中，其实现快速加速和减速的要求十分的缓慢，以及在行走的过程中，蛇形运动仿生机器人，使其快速调转的方法也十分的迟缓且驱动的结果十分的不理想。因此，急需一种可以实现慢速行走与快速行走多种功能的仿生鱼水下机器人行走装置及驱动方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蛇形运动仿生机器人驱动系统及驱动方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种蛇形运动仿生机器人驱动系统及驱动方法，包括蛇形机器人头部、驱动机构。

所述蛇形机器人头部的一侧外壁固定连接有第一连接片，所述第一连接片竖直贯穿插接有插销，所述插销的底部插接有第二连接片，所述第二连接片的一侧端面固定连接有蛇形机器人箱体，所述蛇形机器人头部的顶部的外壁固定安装有底座，所述底座的内部固定安装有多级微型升降杆，所述多级微型升降杆的顶端面固定安装有固定块，所述固定块的顶端面固定安装有探测微型照明灯，所述蛇形机器人头部的两侧的外壁固定安装有红外线传感器，所述蛇形机器人头部的底部的外壁固定安装有减速弹簧，所述减速弹簧的底部固定安装至转动杆的表面。

所述驱动机构包括控制箱、转动杆、转向器、驱动轮和后差速器，所述转动杆的两侧均转动套接有驱动轮，所述驱动轮的内侧均固定安装有转向器，所述转动杆的中间位置固定安装有后差速器，所述后差速器的表面传动连接有传动轴，所述传动轴的两侧末梢处转动连接有十字万向节，所述传动轴的一侧末端处传动连接有分动器，所述分动器齿轮啮合至变速器的输出轴上，所述变速器转动套机至离合器上，所述离合器远离变速器的一侧固定安装有发动机，所述分动器远离转动杆的一侧固定安装有转动杆，所述转动杆的中间位置固定安装有前差速器，所述前差速器远离驱动轮的末梢处固定安装有球笼万向节。

优选的，所述控制箱内嵌安装至蛇形机器人头部的底部的外壁上，所述控制箱的内部结构成回字型空腔结构，所述控制箱包括控制器、加速传感器和减速传感器，所述控制器、加速传感器和减速传感器均属内接电源至蓄电池收纳盒的蓄电池上。

优选的，所述蓄电池收纳盒的内部为空腔结构，所述蓄电池收纳盒的尺寸大于控制箱的尺寸，所述蓄电池收纳盒和控制箱均内嵌安装至蛇形机器人头部的底部的外壁上，所述蓄电池收纳盒的内部固定安装有若干节蓄电池。

优选的，两个所述红外线传感器均属内接电源至蓄电池收纳盒的蓄电池上，所述底座的内部结构成凹字型空腔结构，所述底座的内部的空腔处固定安装有多级微型升降杆，所述多级微型升降杆由若干根升降杆组成且从上至上的直径依次变小。

优选的，所述第一连接片和第二连接片的上下端面均贯穿开有通孔，所述第一连接片和第二连接片的通孔处贯穿有插销，所述蛇形机器人箱体的数量为若干节，所述蛇形机器人箱体的长度在10cm至15cm之间，所述蛇形机器人箱体的宽度在5cm至10cm之间。

优选的，所述驱动机构中两根转动杆的直径相同，且两根所述转动杆的两侧均转动套接有驱动轮，四个所述驱动轮的直径相同。

优选的，两根所述转动杆的表面均固定安装有减速弹簧，所述减速弹簧的数量为四根，四根所述减速弹簧均两两一组固定安装至两根减速弹簧末梢处的表面。

优选的，所述多级微型升降杆、后差速器、分动器、变速器、离合器、离合器和前差速器均属内接电源蓄电池收纳盒的蓄电池上，所述多级微型升降杆、后差速器、分动器、变速器、离合器、离合器和前差速器均电性连接控制器上。

优选的，所述分动器的另一齿轮的内圈传动连接至传动轴上，所述传动轴的两端的末梢出传动连接有十字万向节，所述十字万向节远离分动器的一侧传动连接至前差速器上。

优选的，一种仿生鱼水下机器人驱动方法的驱动方法步骤如下：

(1)慢速行走，通过蓄电池收纳盒中的蓄电池提供电源使发动机开始通电工作，同时人为控制遥控开关，且遥控开关控制控制器中的减速传感器，此时发动机驱动从而带动传动轴、十字万向节和后差速器驱动，从而使驱动轮移动，当行驶的速度过快的时候，通过控制器中的减速传感器控制发动机减速，从而达到慢速行驶的作用。

(2)快速行走，通过蓄电池收纳盒中的蓄电池提供电源使发动机开始通电工作，同时人为控制遥控开关，且遥控开关控制控制器中的减速传感器，此时发动机驱动从而带动传动轴、十字万向节和后差速器驱动，从而使驱动轮移动，当行驶的速度过快的时候，通过控制器中的加速传感器控制发动机减速，从而达到慢速行驶的作用。

(3)调整快速转向，在步骤(1)或(2)的状态下，通过蓄电池收纳盒中的蓄电池提供电源使发动机开始通电工作，同时人为控制遥控开关，且遥控开关控制控制器中的减速传感器，此时发动机驱动从而带动传动轴、十字万向节和后差速器驱动，从而使驱动轮移动，当需要转向的时候，只需要通过后差速器或前差速器相对应调整转向即可实现。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明设置的加速传感器可有效的驱动蛇形运动仿生机器人行走的速度，解决了现有的蛇形运动仿生机器人在驱动的过程中，驱动缓慢和加速效果不明显的优点；

(2)同时本发明设置的减速传感器可控制蛇形运动仿生机器人在行走的时候，使其速度快速下降的优点，同时具有设计合理、结构简单和操作便捷的优点；

(3)同时本发明设置的后差速器或前差速器可实现蛇形运动仿生机器人在行走的过程中快速调转的目的，且具有灵敏度强，操作方便快捷的优点。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的蛇形机器人头部与第一连接片局部放大放大示意图；

图3为本发明的蛇形机器人头部俯视结构放大示意图；

图4为本发明的驱动机构结构示意图。

图中：1、蛇形机器人头部，2、红外线传感器，3、底座，4、多级微型升降杆，5、固定块，6、探测微型照明灯，7、第一连接片，8、插销，9、第二连接片，10、蓄电池收纳盒，11、控制箱，1101、控制器，1102、加速传感器，1103、减速传感器，12、减速弹簧，13、转动杆，14、转向器，15、驱动轮，16、后差速器，17、十字万向节，18、传动轴，19、分动器，20、变速器，21、离合器，22、发动机，23、前差速器，24、球笼万向节，25、蛇形机器人箱体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供的一种实施例：一种蛇形运动仿生机器人驱动系统及驱动方法，包括蛇形机器人头部1、驱动机构。

所述蛇形机器人头部1的一侧外壁固定连接有第一连接片7，所述第一连接片7竖直贯穿插接有插销8，所述插销8的底部插接有第二连接片9，所述第二连接片9的一侧端面固定连接有蛇形机器人箱体25，所述蛇形机器人头部1的顶部的外壁固定安装有底座3，所述底座3的内部固定安装有多级微型升降杆4，所述多级微型升降杆4的顶端面固定安装有固定块5，所述固定块5的顶端面固定安装有探测微型照明灯6，所述蛇形机器人头部1的两侧的外壁固定安装有红外线传感器2，所述蛇形机器人头部1的底部的外壁固定安装有减速弹簧12，所述减速弹簧12的底部固定安装至转动杆13的表面。

所述驱动机构包括控制箱11、转动杆13、转向器14、驱动轮15和后差速器16，所述转动杆13的两侧均转动套接有驱动轮15，所述驱动轮15的内侧均固定安装有转向器14，所述转动杆13的中间位置固定安装有后差速器16，所述后差速器16的表面传动连接有传动轴18，所述传动轴18的两侧末梢处转动连接有十字万向节17，所述传动轴18的一侧末端处传动连接有分动器19，所述分动器19齿轮啮合至变速器20的输出轴上，所述变速器20转动套机至离合器21上，所述离合器21远离变速器20的一侧固定安装有发动机22，所述分动器19远离转动杆13的一侧固定安装有转动杆13，所述转动杆13的中间位置固定安装有前差速器23，所述前差速器23远离驱动轮15的末梢处固定安装有球笼万向节24。

所述控制箱11内嵌安装至蛇形机器人头部1的底部的外壁上，所述控制箱11的内部结构成回字型空腔结构，所述控制箱11包括控制器1101、加速传感器1102和减速传感器1103，所述控制器1101、加速传感器1102和减速传感器1103均属内接电源至蓄电池收纳盒10的蓄电池上。

所述蓄电池收纳盒10的内部为空腔结构，所述蓄电池收纳盒10的尺寸大于控制箱11的尺寸，所述蓄电池收纳盒10和控制箱11均内嵌安装至蛇形机器人头部1的底部的外壁上，所述蓄电池收纳盒10的内部固定安装有若干节蓄电池。

两个所述红外线传感器2均属内接电源至蓄电池收纳盒10的蓄电池上，所述底座3的内部结构成凹字型空腔结构，所述底座3的内部的空腔处固定安装有多级微型升降杆4，所述多级微型升降杆4由若干根升降杆组成且从上至上的直径依次变小。

所述第一连接片7和第二连接片9的上下端面均贯穿开有通孔，所述第一连接片7和第二连接片9的通孔处贯穿有插销8，所述蛇形机器人箱体25的数量为若干节，所述蛇形机器人箱体25的长度在10cm至15cm之间，所述蛇形机器人箱体25的宽度在5至10cm之间。

所述第一连接片7和第二连接片9的上下端面均贯穿开有通孔，所述第一连接片7和第二连接片9的通孔处贯穿有插销8，所述蛇形机器人箱体25的数量为若干节，所述蛇形机器人箱体25的长度在10cm至15cm之间，所述蛇形机器人箱体25的宽度在5至10cm之间。

两根所述转动杆13的表面均固定安装有减速弹簧12，所述减速弹簧12的数量为四根，四根所述减速弹簧12均两两一组固定安装至两根减速弹簧12末梢处的表面。

所述多级微型升降杆4、后差速器16、分动器19、变速器20、离合器21、离合器21和前差速器23均属内接电源蓄电池收纳盒10的蓄电池上，所述多级微型升降杆4、后差速器16、分动器19、变速器20、离合器21、离合器21和前差速器23均电性连接控制器1101上。

所述分动器19的另一齿轮的内圈传动连接至传动轴18上，所述传动轴18的两端的末梢出传动连接有十字万向节17，所述十字万向节17远离分动器19的一侧传动连接至前差速器23上。

一种蛇形运动仿生机器人驱动系统及驱动方法，其特征在于：所述驱动方法步骤如下：

蛇形机器人头部1慢速行走，通过蓄电池收纳盒中的蓄电池提供电源使发动机开始通电工作，同时人为控制遥控开关，且遥控开关控制控制器中的减速传感器，此时发动机驱动从而带动传动轴、十字万向节和后差速器驱动，从而使驱动轮移动，当行驶的速度过快的时候，通过控制器中的减速传感器控制发动机减速，从而达到慢速行驶的作用。

红外线传感器2快速行走，通过蓄电池收纳盒中的蓄电池提供电源使发动机开始通电工作，同时人为控制遥控开关，且遥控开关控制控制器中的减速传感器，此时发动机驱动从而带动传动轴、十字万向节和后差速器驱动，从而使驱动轮移动，当行驶的速度过快的时候，通过控制器中的加速传感器控制发动机减速，从而达到慢速行驶的作用。

底座3调整快速转向，在步骤蛇形机器人头部1或红外线传感器2的状态下，通过蓄电池收纳盒中的蓄电池提供电源使发动机开始通电工作，同时人为控制遥控开关，且遥控开关控制控制器中的减速传感器，此时发动机驱动从而带动传动轴、十字万向节和后差速器驱动，从而使驱动轮移动，当需要转向的时候，只需要通过后差速器或前差速器相对应调整转向即可实现。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。