1、徐海滨,清华大学精仪系机械工程专业 2010年5月,仿生机器人蛇形机器人的研究,2,主要内容简介,引言 蛇是一种特殊的动物蛇形机器人,3,蛇形机器人的研究现状1972年第一条蛇形机器人诞生 美国外太空行星探测器,4,蛇形机器人的研究现状2001年中国首台蛇形机器人诞生 挪威蛇形消防机器人-安娜康达,5,蛇形机器人的研究现状2005年日本水陆两用蛇形机器人诞生,6,（a） 蛇形机器人脊梁曲线 （b）蛇形机器人单节机械简图,特点是：各个关节形状尺寸相同，模拟生物蛇；可完成三维空间运动；依靠从动轮而不是摩擦运动，运动速度很高，主要运动方式为游动,德国Gavin.H S1-S5,蛇形机器人的结构特点,
2、7,仿蛇形的高冗余度移动机器人具有多于确定机器人空间位置和姿态所需的自由度 ,因此，能灵活地避开障碍物 , 而且这类机器人具有独特而高效的行走方式 ,通过机构内部的变形来获得运动的动力。,美国宇航局(NASA)的SnakeBot,它采用相邻正交的串联机构，由中央计算机集中控制。该机器人能完成蠕动前进，游动前进，翻越简单障碍物等功能。该蛇形机器人结构简单合理，对目前的蛇形机器人结构产生了很大的影响。,8,电子设备 每一个蛇形机器人将有一个中央计算机，它可能位于蛇形机器人的头部，与每个模块中的小型计算机协同工作。金属线将每个模块与其邻近的模块连接在一起，建立一个可以整体工作的模块网络。金属线同时还
3、负责与计算机控制中心进行通讯并供应电源。 微型控制器 这些微型计算机将解释来自主计算机的信号，从而控制行动。在新型机器人中，它们也许会连接一组传感器以提供反射。 传感器 在新型机器人中，机器人的“金属肋骨”框架中将添加应变传感器。这些传感器将显示“蛇”是否接触到其他物体，以及所接触物体的位置和硬度。,蛇形机器人的构造和各个模块1,9,蛇形机器人的构造和各个模块2,马达 两个伺服马达就像现成的玩具马达一样，用于移动每个模块中的不同部件。每个马达都将由主处理机发出的信号进行启动。 轮子 每一个模块都配有一个轮子。轮子并非专门用于移动蛇形机器人，它只会让机器人的移动更容易。 齿轮 与电子设备协同工作
4、，通过齿轮可以实现“铰链”的移动。“蛇”通过它可以在地面上盘绕、缠绕和缓慢爬行或缠绕在物体上。 照相机 小型照相机装在蛇形机器人中，它将向控制者提供实时的全新画面，有助于控制者作出实时的判断。 连杆 当一个部分开始移动时，这些球形连杆将拉动和带动邻近的部分一起移动,10,蛇形机器人广阔的研究和应用前景基于蛇类的各种无肢运动形式表现出了相当的地形适应性，具有反馈、感知和自主能力的蛇形机器人，为代替人类很多危险而且复杂的工作提供了新的思路和方法；具有传感装置紧贴地面的运动令蛇形机器人具有优于其他类型战场机器人的隐身性能，使得蛇形机器人的战场生存能力大为提高，如果配上多种传感器，蛇形机器人将可以很出色的执行隐蔽的战场侦察任务。 随着科学的进步与技术的创新,为蛇形机器人的研究与应用开辟了广阔的思路与空间。,11,蛇形机器人发展中的不足目前的蛇形机器人，其智能水平还有待提高，还没有摆脱“机器”的“阴影”。还需解决蛇形机器人的智能和实时高效控制问题。关键器件如驱动器、控制器等也有许多亟待解决的问题。机器人的智能化、机动性、高度的可靠和安全性、以及与人类环境的完美的融入性和协调性是人类的更高追求，蛇形机器人也不例外。相信蛇形机器人在仿生机器人领域将有更大的发展情景!,12,谢 谢！,
