專利名稱：機器蛇繩的摩擦驅(qū)動裝置及其機器蛇繩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動裝置，特別涉及一種機器蛇繩的摩擦驅(qū)動裝置及其機器蛇繩。
背景技術(shù)：
自然界中，生物蛇遍布于整個地球，經(jīng)過上億年的進化，其具備的多種運動形式及生理特點使它能夠適應(yīng)廣泛的地理和自然環(huán)境，使得蛇成為越障能力最強的動物之一，因而各種模仿蛇運動的機器蛇成為人們研究的熱點，也有著豐碩的成果。目前的機器蛇主要是以模仿蛇形機構(gòu)的運動原理以及它的多種運動模式為主，具體是通過改變各個關(guān)節(jié)之間相對運動角度來使蛇體模仿蛇的蜿蜒、蠕動、伸縮、側(cè)向等動作方式。其中，一種機器蛇，采用電機驅(qū)動的扭動前進的方法，受其結(jié)構(gòu)限制，存在動力不足，速度慢，越障困難的缺點。另外一種機器蛇，采用小輪布置在體外，存在實際野外環(huán)境適應(yīng)性較差的缺點。還有一種機器蛇，使用幾條履帶把機器蛇周身覆蓋，雖然可以實現(xiàn)全身的動力，但存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大及重量大的缺點，因此此種結(jié)構(gòu)的機器蛇只能適用于寬大的環(huán)境。還有一種繩驅(qū)動機器蛇，可以通過驅(qū)動表皮的繩，來驅(qū)動身體向前運動，具有速度快、控制簡單的特點。但是，由于繩的多圈纏繞，經(jīng)過很多滑輪的變向與張緊，使摩擦力變得很大，僅僅通過一對摩擦輪對繩進行驅(qū)動，驅(qū)動力根本不夠；并且多圈纏繞時，繩在大的張緊力與摩擦力的作用下，緊貼在驅(qū)動輪上，無法側(cè)向滑動，會發(fā)生繩的互相纏繞問題，即當(dāng)繩多圈纏繞在單槽驅(qū)動輪上時，由于繩起點和終點傾向于與繩的運動方向共線，巨大的摩擦力使繩無法在槽輪上橫向移動，所以多圈繩會產(chǎn)生相互纏繞而卡死，使機器蛇的繩系統(tǒng)無法運動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種可以為繩系統(tǒng)提供強大驅(qū)動力，且能防止繩纏繞，調(diào)整繩松緊的機器蛇繩的摩擦驅(qū)動裝置。本發(fā)明實施例的另一個目的是提供帶有上述摩擦驅(qū)動裝置的機器蛇繩。為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種機器蛇繩的摩擦驅(qū)動裝置，包括前后電機、前后多槽帶輪及電機固定支架，所述前后電機固定在所述電機固定支架上，所述前電機的電機軸上固定有前多槽帶輪，所述后電機的電機軸上固定有后多槽帶輪，所述前多槽帶輪和所述后多槽帶輪上均設(shè)有兩個以上用于繞繩的槽。所述前多槽帶輪和所述后多槽帶輪上均設(shè)有4個用于繞繩的槽。本發(fā)明提供的另一個技術(shù)方案是一種帶有所述摩擦驅(qū)動裝置的機器蛇繩，所述摩擦驅(qū)動裝置安裝在機器蛇骨架內(nèi)部，所述機器蛇骨架的一端設(shè)有兩個以上能夠轉(zhuǎn)動的前導(dǎo)向輪，另一端設(shè)有兩個以上能夠轉(zhuǎn)動的后導(dǎo)向輪，所述前導(dǎo)向輪固定在前導(dǎo)向輪支架上， 所述后導(dǎo)向輪固定在所述后導(dǎo)向輪支架上，所述前導(dǎo)向輪支架固定在所述機器蛇骨架的一端，所述后導(dǎo)向輪支架固定在所述機器蛇骨架的另一端，所述驅(qū)動裝置用于驅(qū)動繩運動；所述繩經(jīng)前后多槽帶輪及多組前后導(dǎo)向輪纏繞在所述機器蛇骨架上形成一閉合回路，所述繩能夠帶動所述機器蛇骨架運動。 所述繩一端經(jīng)由所述后多槽帶輪第一個槽繞過所述前多槽帶輪的第一個槽，再由所述前多槽帶輪的第一個槽傾斜角度繞到所述后多槽帶輪的第二個槽，再由所述后多槽帶輪的第二個槽繞到所述前多槽帶輪的第二個槽，如此類推，所述繩經(jīng)所述后多槽帶輪第一個槽繞進，由前多槽帶輪的最后一個槽繞出； 所述前多槽帶輪的最后一個槽繞出的繩經(jīng)過所述前導(dǎo)向輪，運動至所述機器蛇骨架的外壁，再經(jīng)過所述后導(dǎo)向輪運動至所述機器蛇骨架的內(nèi)部，然后與所述機器蛇骨架的軸線成傾角，再運動至下一個所述前導(dǎo)向輪，如此往復(fù)，所述繩的端頭經(jīng)過每個所述前后導(dǎo)向輪之后，與停留在所述后多槽帶輪的繩的另一端相連。所述繩為聚氨酯圓型無芯繩。所述繩的兩端通過高溫熔合或者膠水粘結(jié)在一起。所述前后導(dǎo)向輪支架通過螺釘固定在所述機器蛇骨架上。所述繩是由多根首尾相接的繩子組成的閉合回路。本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是相比現(xiàn)有技術(shù)，本驅(qū)動裝置采用兩個多槽帶輪驅(qū)動，繩在大的張緊力的作用下，可以在沿著兩個多槽帶輪的槽多圈纏繞之后產(chǎn)生側(cè)向位移，而不會產(chǎn)生干涉；并且當(dāng)繩傾斜一定角度纏繞在多槽帶輪上時形成摩擦死角，產(chǎn)生了自鎖效應(yīng)，從而繩和多槽帶輪之間的相對滑動很小，使繩可以得到非常大的驅(qū)動力，如果還需要更大的驅(qū)動力，只需要在多槽帶輪上多加工幾個繩槽即可，方法簡單實用；同時繩具有高彈性，基于分布張力的原理，在驅(qū)動起點處的繩張緊力更大，經(jīng)多圈纏繞至驅(qū)動終點時繩張緊力小，使驅(qū)動力傳遞簡單易行， 并且當(dāng)電機反向轉(zhuǎn)動時，同樣可以提供足夠的動力；并且本發(fā)明的裝置還可以自適應(yīng)調(diào)節(jié)各個環(huán)節(jié)之間的張力。故本發(fā)明的機器蛇繩的摩擦驅(qū)動裝置，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可以解決繩驅(qū)動產(chǎn)生的驅(qū)動力、繩纏繞、張力調(diào)節(jié)等關(guān)鍵問題，可給機器蛇提供強勁驅(qū)動力，使得其具有運動能力強、實用性強、通過能力強、速度快的特點。


圖1是本發(fā)明實施例提供的機器蛇繩的摩擦驅(qū)動裝置示意圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的所述繩纏繞在所述多槽帶輪上的主視圖；圖3是本發(fā)明實施例提供的帶有摩擦驅(qū)動裝置的機器蛇繩單節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3去掉骨架后的立體圖；圖中1繩，2機器蛇骨架，3前導(dǎo)向輪，4前導(dǎo)向輪支架，5后導(dǎo)向輪，6后導(dǎo)向輪支架，7前電機，8后電機，9電機固定支架，10前多槽帶輪，11后多槽帶輪。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
參見圖1，一種機器蛇繩的摩擦驅(qū)動裝置，包括前后電機7，8、前后多槽帶輪10，11 及電機固定支架9，前后電機7，8固定在電機固定支架9上，前電機7的電機軸上固定有前多槽帶輪10，后電機8的電機軸上固定有后多槽帶輪11，前多槽帶輪10和后多槽帶輪11 上均設(shè)有兩個以上用于繞繩的槽。本發(fā)明的摩擦驅(qū)動裝置可以為繩系統(tǒng)提供強大驅(qū)動力，且能防止繩纏繞，調(diào)整繩松緊度。作為優(yōu)選，前多槽帶輪10和后多槽帶輪11上均設(shè)有4個用于繞繩的槽。如果還需要更大的驅(qū)動力，可以在前后多槽帶輪上再增加幾個繩槽。參見圖3和圖4，一種帶有所述摩擦驅(qū)動裝置的機器蛇繩，摩擦驅(qū)動裝置安裝在機器蛇骨架2內(nèi)部，機器蛇骨架2的一端設(shè)有兩個以上能夠轉(zhuǎn)動的前導(dǎo)向輪3，另一端設(shè)有兩個以上能夠轉(zhuǎn)動的后導(dǎo)向輪5，前導(dǎo)向輪3和后導(dǎo)向輪5優(yōu)選為各10個(圖3和圖4中的前后導(dǎo)向輪為10組)，均勻分布在機器蛇骨架2前后部的四周，前導(dǎo)向輪3固定在前導(dǎo)向輪支架4上，后導(dǎo)向輪5固定在后導(dǎo)向輪支架6上，前后導(dǎo)向輪支架4，6通過螺釘固定在機器蛇骨架2的前部和后部，驅(qū)動裝置用于驅(qū)動繩1運動；繩1經(jīng)前后多槽帶輪10，11及10組前后導(dǎo)向輪3，5纏繞在機器蛇骨架2上形成一閉合回路，繩1能夠帶動機器蛇骨架2運動。當(dāng)前后電機轉(zhuǎn)動時，由于張緊力和摩擦力的作用，纏繞在驅(qū)動裝置和機器蛇骨架上的繩會運動，從而帶動機器蛇整體的運動。本發(fā)明的機器蛇繩的摩擦驅(qū)動裝置，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，能防止繩纏繞，自動調(diào)節(jié)繩的松緊度，帶有本發(fā)明摩擦驅(qū)動裝置的機器蛇，其驅(qū)動力大具有運動能力強、實用性強、通過能力強、速度快的特點。具體的，作為優(yōu)選，繩1具有很強的彈性、韌性、耐磨性，并且容易熔接?？梢杂啥喔孜蚕嘟拥睦K子組成的閉合回路。繩1優(yōu)選為聚氨酯圓型無芯繩。作為優(yōu)選，繩1的運動路線為參見圖2，繩1 一端經(jīng)由后多槽帶輪11第一個槽繞過前多槽帶輪10的第一個槽， 再由前多槽帶輪10的第一個槽傾斜一定的角度繞到后多槽帶輪11的第二個槽，再由后多槽帶輪11的第二個槽繞到前多槽帶輪10的第二個槽，如此類推，繩1經(jīng)后多槽帶輪11第一個槽繞進，由前多槽帶輪的第四個槽繞出；參見圖4，從前多槽帶輪10的第四個槽繞出的繩1經(jīng)過前導(dǎo)向輪3，運動至機器蛇骨架2的外壁(C處為機器蛇骨架2外部繩1的運動方向)，再經(jīng)過后導(dǎo)向輪5運動至機器蛇骨架2的內(nèi)部(D處為機器蛇骨架2內(nèi)部繩1的運動方向)，然后與機器蛇骨架2的軸線成一定的傾角，再運動至下一個前導(dǎo)向輪3，如此往復(fù)，繩1的端頭經(jīng)過每個前后導(dǎo)向輪3，5 之后，與停留在后多槽帶輪11的繩1的另一端相連。特別的，繩1纏繞好以后給予其一定的張緊力，然后用高溫將繩1的兩端熔合在一起，形成一閉合回路。也可以將繩的兩端通過膠水粘結(jié)在一起。參見圖3，本發(fā)明的運動原理當(dāng)前后電機7，8轉(zhuǎn)動時，帶動前后多槽帶輪10，11 轉(zhuǎn)動，從而帶動繩1轉(zhuǎn)動，繩1帶動機器蛇骨架2的運動，纏繞在機器蛇骨架2外壁的繩1 經(jīng)過前后導(dǎo)向輪3，5變向后運動方向一致，繩1與前后導(dǎo)向輪3，5和多槽帶輪10，11之間摩擦力很大，相對滑動很小，從而將前后電機7,8的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為機器蛇骨架2的運動。繩1 上的某一點由前多槽帶輪10的起點A出發(fā)，經(jīng)過前導(dǎo)向輪3，運動至機器蛇骨架2的外壁， 再經(jīng)過后導(dǎo)向輪5運動至機器蛇骨架2的內(nèi)部，然后與機器蛇骨架2的軸線成一定的傾角
5運動至下一個前導(dǎo)向輪3，如此往復(fù)，繩1上的所述點經(jīng)過每個導(dǎo)向輪3，5之后回到后多槽帶輪11的終點B。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種機器蛇繩的摩擦驅(qū)動裝置，其特征在于，包括前后電機、前后多槽帶輪及電機固定支架，所述前后電機固定在所述電機固定支架上，所述前電機的電機軸上固定有前多槽帶輪，所述后電機的電機軸上固定有后多槽帶輪，所述前多槽帶輪和所述后多槽帶輪上均設(shè)有兩個以上用于繞繩的槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器蛇繩的摩擦驅(qū)動裝置，其特征在于，所述前多槽帶輪和所述后多槽帶輪上均設(shè)有4個用于繞繩的槽。
3.一種帶有權(quán)利要求1或2所述摩擦驅(qū)動裝置的機器蛇繩，其特征在于，所述摩擦驅(qū)動裝置安裝在機器蛇骨架內(nèi)部，所述機器蛇骨架的一端設(shè)有兩個以上能夠轉(zhuǎn)動的前導(dǎo)向輪， 另一端設(shè)有兩個以上能夠轉(zhuǎn)動的后導(dǎo)向輪，所述前導(dǎo)向輪固定在前導(dǎo)向輪支架上，所述后導(dǎo)向輪固定在所述后導(dǎo)向輪支架上，所述前導(dǎo)向輪支架固定在所述機器蛇骨架的一端，所述后導(dǎo)向輪支架固定在所述機器蛇骨架的另一端，所述驅(qū)動裝置用于驅(qū)動繩運動；所述繩經(jīng)前后多槽帶輪及多組前后導(dǎo)向輪纏繞在所述機器蛇骨架上形成一閉合回路，所述繩能夠帶動所述機器蛇骨架運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機器蛇繩，其特征在于所述繩一端經(jīng)由所述后多槽帶輪第一個槽繞過所述前多槽帶輪的第一個槽，再由所述前多槽帶輪的第一個槽傾斜角度繞到所述后多槽帶輪的第二個槽，再由所述后多槽帶輪的第二個槽繞到所述前多槽帶輪的第二個槽，如此類推，所述繩經(jīng)所述后多槽帶輪第一個槽繞進，由前多槽帶輪的最后一個槽繞出；所述前多槽帶輪的最后一個槽繞出的繩經(jīng)過所述前導(dǎo)向輪，運動至所述機器蛇骨架的外壁，再經(jīng)過所述后導(dǎo)向輪運動至所述機器蛇骨架的內(nèi)部，然后與所述機器蛇骨架的軸線成傾角，再運動至下一個所述前導(dǎo)向輪，如此往復(fù)，所述繩的端頭經(jīng)過每個所述前后導(dǎo)向輪之后，與停留在所述后多槽帶輪的繩的另一端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機器蛇繩，其特征在于所述繩為聚氨酯圓型無芯繩。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的機器蛇繩，其特征在于，所述繩的兩端通過高溫熔合或者膠水粘結(jié)在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的機器蛇繩，其特征在于，所述前后導(dǎo)向輪支架通過螺釘固定在所述機器蛇骨架上。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的機器蛇繩，其特征在于，所述繩是由多根首尾相接的繩子組成的閉合回路。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種機器蛇繩的摩擦驅(qū)動裝置及其機器蛇繩，所述摩擦驅(qū)動裝置安裝在機器蛇骨架內(nèi)部，所述驅(qū)動裝置包括前后兩個電機、前后兩個多槽帶輪、電機固定支架，電機及電機固定支架安裝在所述機器蛇骨架內(nèi)部，前后多槽帶輪固定在相應(yīng)電機的電機軸上，當(dāng)電機轉(zhuǎn)動時，由于張緊力和摩擦力的作用，纏繞在驅(qū)動裝置和機器蛇骨架上的繩會運動，從而帶動機器蛇整體的運動。本發(fā)明機器蛇繩的摩擦驅(qū)動裝置，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，能防止纏繞，自動調(diào)節(jié)繩的松緊度，可給機器蛇提供足夠大的驅(qū)動力，使得其具有運動能力強、實用性強、通過能力強、速度快的特點。
文檔編號B62D57/02GK102514646SQ20111042783
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者任沛杰, 吳倩穎, 朱建國, 王成, 蘇絢東, 趙正陽, 高峻峣, 黃承祖 申請人:北京理工大學(xué)