專利名稱：一種蛇形機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，特別是一種利用形狀記憶合金(SMA)彈簧和普通鋼絲彈簧作驅(qū)動(dòng)裝置的伸縮式運(yùn)動(dòng)的一種蛇形機(jī)器人。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的它是由蛇頭、蛇尾、若干個(gè)節(jié)端、普通鋼絲彈簧、形狀記憶合金(SMA)彈簧和足等主要部件組成。節(jié)端和節(jié)端之間用固定在節(jié)端上的普通鋼絲彈簧和四個(gè)形狀記憶合金(SMA)彈簧作為驅(qū)動(dòng)裝置聯(lián)接起來(lái)，各節(jié)都有驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置是由多個(gè)(大于或等于3個(gè))形狀記憶合金(SMA)彈簧和一個(gè)或多個(gè)普通鋼絲彈簧構(gòu)成。節(jié)端上裝有能伸出和收回的足，足可根據(jù)爬行地面特點(diǎn)裝有橡膠或金屬尖齒。行走時(shí)，先給控制足的形狀記憶合金(SMA)彈簧通電加熱，使一個(gè)節(jié)端足伸出與地面接觸，再給節(jié)端之間的形狀記憶合金(SMA)通電加熱收縮，同時(shí)壓縮普通鋼絲彈簧，拉動(dòng)伸出足節(jié)端后面的蛇體前行。前面的節(jié)向后伸出，根據(jù)不同工作性質(zhì)和條件，可隨意增減節(jié)端數(shù)量，為了保證軸線方向上的柔性，中間若干個(gè)節(jié)端均為兩個(gè)節(jié)共用。蛇形機(jī)器人的前行、后退、左右轉(zhuǎn)彎和爬上、爬下均由人工或編程進(jìn)行控制。


圖1示蛇形機(jī)器人總裝配示意圖。
圖2示
圖1的A-A剖視圖。
圖3示I的局部剖示圖。
圖中，1-蛇頭；2-蛇尾；3、4、5、6-節(jié)端；7-普通鋼絲繩彈簧；8、9、10、11、13-形狀記憶合金(SMA)彈簧；12-足；14、15、16-連桿；17-彈簧片；18-滑道
具體實(shí)施方式
圖1中，一種蛇形機(jī)器人是由蛇頭1、蛇尾2、若干個(gè)節(jié)端3、4、5、6、普通鋼絲彈簧7、形狀記憶合金(SMA)彈簧8、9、10、11和足12主要部件構(gòu)成。節(jié)端3和節(jié)端4之間用固定在節(jié)端3、4上普通鋼絲彈簧7和四個(gè)形狀記憶合金(SMA)彈簧8、9、10、11聯(lián)接起來(lái)，其它各節(jié)以此類推，即可組成蛇形機(jī)器人。節(jié)端是用絕緣材料制成，在每個(gè)節(jié)端上都裝有能控制足12伸出、收回的機(jī)構(gòu)(詳見(jiàn)圖2)。此控制機(jī)構(gòu)是由裝在節(jié)端的形狀記憶合金(SMA)彈簧13、連桿14、15、16、彈簧片17和滑道18組成，足12，根據(jù)爬行地面特點(diǎn)，可裝有橡膠墊或金屬尖齒。其工作原理是形狀記憶合金(SMA)彈簧13通電加熱時(shí)收縮，拉連桿14、15向內(nèi)移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)連桿16沿滑道18向外移動(dòng)，使足12向外伸出，此時(shí)彈簧片17也向內(nèi)移動(dòng)，當(dāng)斷電時(shí)，在彈簧片17反彈力的作用下，將連桿14、15向外拉回原位，使足12收回。
本發(fā)明的一種蛇形機(jī)器人的工作原理是當(dāng)節(jié)端4的足12伸出時(shí)，與地面接觸，以此為固定點(diǎn)，節(jié)端4至節(jié)端5間的形狀記憶合金(SMA)彈簧8、9、10、11通電加熱收縮，同時(shí)壓縮普通鋼絲彈簧7且拉動(dòng)節(jié)端5及后面的蛇體前進(jìn)；當(dāng)節(jié)端5的足12伸出時(shí)，節(jié)端4的足12則縮回，此時(shí)以節(jié)端5的足12為固定點(diǎn)，節(jié)端5至節(jié)端6的形狀記憶合金(SMA)彈簧8、9、10、11加熱收縮，而節(jié)端4至節(jié)端5的形狀記憶合金彈簧8、9、10、11停止加熱，則在其普通鋼絲彈簧的作用下重新變形伸長(zhǎng)+(準(zhǔn)備下一次收縮)。此時(shí)節(jié)端4被推向前伸出，而節(jié)端6及其后面的蛇尾2被拉前縮，以此類推，從而實(shí)現(xiàn)了蛇形體的蠕動(dòng)伸縮前行。
當(dāng)對(duì)各節(jié)端的形狀記憶合金(SMA)彈簧8、9、10、11足12的伸縮控制順序相反時(shí)，則蛇形機(jī)器人作后退運(yùn)動(dòng)。當(dāng)各節(jié)的形狀記憶合金(SMA)彈簧8、9或彈簧10、11作為一組同時(shí)加熱收縮時(shí)，蛇形機(jī)器人則作左右轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)節(jié)端3至節(jié)端4中間形狀記憶合金(SMA)彈簧8、9同時(shí)收縮時(shí)，蛇頭1可以仰起。
如果蛇形機(jī)器人節(jié)數(shù)增加，身長(zhǎng)等于或大于樹(shù)干、立柱周長(zhǎng)時(shí)，通過(guò)各節(jié)端上的足12同時(shí)伸出、收回動(dòng)作，可順利的爬上、爬下樹(shù)干、圓柱等物體。
權(quán)利要求1.一種由蛇頭(1)、蛇尾(2)，若干個(gè)節(jié)端(3)、(4)、(5)、(6)、普通鋼絲彈簧(7)、四個(gè)形狀記憶合金(SMA)彈簧(8)、(9)、(10)、(11)和若干個(gè)足(12)構(gòu)成的一種蛇形機(jī)器人，其特征在于節(jié)端和節(jié)端之間用固定在節(jié)端上的普通鋼絲彈簧(7)和四個(gè)形狀記憶合金(SMA)彈簧(8)、(9)、(10)、(11)聯(lián)接起來(lái)，并作為各節(jié)的驅(qū)動(dòng)裝置，在每個(gè)節(jié)端上均裝有能伸出、收回的足(12)，實(shí)現(xiàn)前行、后退、左右轉(zhuǎn)彎、上下爬行等多種功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蛇形機(jī)器人，其特征在于驅(qū)動(dòng)裝置是由多個(gè)(大于或等于3個(gè))形狀記憶合金(SMA)彈簧(8)和一個(gè)或多個(gè)普通鋼絲彈簧(7)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蛇形機(jī)器人，其特征在于足(12)的控制機(jī)構(gòu)是由形狀記憶合金(SMA)彈簧(13)，連桿(14)、(15)、(16)，彈簧片(17)，滑道(18)組成，足(12)可根據(jù)爬行地面特點(diǎn)裝有橡膠或金屬尖齒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蛇形機(jī)器人，其特征在于中間若干個(gè)節(jié)端(4)、(5)均為兩個(gè)節(jié)共用，保證了軸線方向上的柔性。
專利摘要一種蛇形機(jī)器人，是由蛇頭、蛇尾和多個(gè)節(jié)端構(gòu)成，每個(gè)節(jié)端由普通鋼絲彈簧和形狀記憶合金(SMA)彈簧聯(lián)接作驅(qū)動(dòng)裝置，每個(gè)節(jié)端上裝有能伸出或縮進(jìn)的足，每節(jié)均可加熱、冷卻，使蛇形機(jī)器人作前后、左右、轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)，當(dāng)蛇形機(jī)器人身體長(zhǎng)度等于或大于樹(shù)干、圓柱圓周長(zhǎng)時(shí)，能繞攀上、下爬行，蛇形機(jī)器人的運(yùn)行由人工操作或編程控制，該蛇形機(jī)器人可用在細(xì)長(zhǎng)管道中查找故障，在災(zāi)害事故中尋找人或物，可用在兒童智力玩具中，制造成本低。
文檔編號(hào)B25J11/00GK2532954SQ0221093
公開(kāi)日2003年1月29日 申請(qǐng)日期2002年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月27日
發(fā)明者解中寧, 趙麗娟, 隋新, 袁月峰, 韓俠, 鮑玉新, 潘宏歌 申請(qǐng)人:遼寧工程技術(shù)大學(xué)