基本信息
- 项目名称：
- 多功能仿生机器蛇
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 机器蛇是一种能够模仿生物蛇运动的新型仿生机器人，由于它能像生物蛇一样实现“无肢运动”，被国际机器人业界称为“最富于现实感的机器人” 实现多自由度配合完成所需蠕动，游动、侧移、侧滚的运动机理的动作。用水平方向和垂直方向的角度变化的时差以及水平与垂直方向的步距变化，实现机器蛇的游动。机器蛇的侧移、侧滚和游动方式的原理基本类似。
- 详细介绍：
- 机器蛇的工作原理是通过改变各个关节之间的相对运动来使蛇体达到相应的运动实现蛇体的协调动作。蛇类的各种无肢运动形式表现出了相当的地形适应性，又基于仿生学理论在非结构环境以及极限环境下的应用已成为智能机器人技术研究和发展的之重，因此通过蛇不同时刻的不同运动状态来计算各个关节之间的相对角度以使仿生蛇连续蜿蜒运动。其具有反馈、感知和自主能力性，可代替人类在很多危险而且复杂的环境下工作。 该作品的创新性在于蛇体上加入了GPS定位系统和GSM网络功能，当蛇在执行特殊任务时，采集到的实时数据可以快速便捷的传回到上位机来分析研究，节省人力物力。配合不同传感器可实现多种运动形式使其可以很出色的执行隐蔽的战场侦察任务等。同样环境下的车型机器人可能被卡死或者绊倒,而机器蛇则不会，又由于结构合理、控制灵活、性能可靠、可扩展性强等优点，可以在比较危险、空间狭小的工作地点执行任务，如在有辐射、有粉尘、有毒及战场环境下可执行侦察任务；在地震、塌方及火灾后的废墟中寻找伤员；在狭小和危险条件下探测和疏通管道；在水里游动侦察，还可以爬树；可以应用于采矿、航天、军事、医疗等各个领域；可以为人们在实验室里研究数学、力学、控制理论和人工智能等提供实验平台等，总之具有较强的实用性。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.蛇形机器人的蠕动，游动、侧移、侧滚的运动机理，对机器蛇的蠕动进行运动模式设计； 2.用摄像头对蛇形机器人所到达的区域进行观测； 3.没有轮子可以实现对物体的分检搬运； 4.蛇形机器人可以进入较小空间中进行作业； 5.利用单片机进行控制，占用面积小，费用低。 6.使用GSM模块，使整个定位系统的功能更加强大。 7.上升空间大，此装置不禁可以用在战场上扫雷，爆破，矿井和废墟中探测营救，反恐、管道维修以及外行星地表探测等恶劣条件，还可用于自然灾害发生时的及时通信，而且可以根据需求和不同的传感器，做出更多的功能。 8. 功能齐全，可实现快速定位，快速搜救，可用于各种特殊场合。 9.使用了GPS定位技术，使用近地卫星，解决了网络无法覆盖的一些地段。可以定位到网络无法覆盖的地段，使定位的准确性得到保障。
科学性、先进性
- 1.机器蛇是一种能够模仿生物蛇运动的新型仿生机器人，由于它能像生物蛇一样实现“无肢运动”，被国际机器人业界称为“最富于现实感的机器人”。自1972年日本东京科技大学研制出世界上第一台蛇形机器人至今，世界上只有日本、美国、德国等少数几个国家研制和开发了这种新型机器人。 2.实现多自由度配合完成所需蠕动，游动、侧移、侧滚的运动机理的动作。用水平方向和垂直方向的角度变化的时差以及水平与垂直方向的步距变化，实现机器蛇的游动。机器蛇的侧移、侧滚和游动方式的原理基本类似，可以达到机器蛇的侧向移动，当然可以翻过像楼梯等一定程度的台阶。 3.机器蛇的GPS定位能实时的定位蛇体所在的位置，采集当前环境的实时数据（经纬度、高度、运动方向、速度）； 4．机器蛇通过GSM网络将数据发送到终端，供科研人员或调研用户参考，国内在此领域暂无研究； 5．机器蛇串口摄像头对环境进行检测，并能实时的环境资料以图片传回并保存。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年4月中旬在陕西理工学院参加校内“挑战杯”并获特等奖。
作品所处阶段
- 成品
技术转让方式
- 委托中介机构
作品可展示的形式
- 实物、产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点的优势： 针对障碍物众多、凹凸不平以及管道等特殊的环境，机器蛇的适应性明显优于轮式机构。利用各个关节之间的旋转形成良好的运动姿态的机器蛇。 推广前景： 此装置不禁可以用在战场上扫雷，爆破，矿井和废墟中探测营救，反恐、太空、航空、医疗、管道维修以及外行星地表探测等恶劣条件，还可用于自然灾害发生时的及时通信，可以实现空中侦查、管道检测、电线杆、高空线路维修、石油化工、内部维护等，由于它的灵活性，加上防水材料可以实现水中侦探，而且可以根据需求和不同的传感器，做出更多的功能。 市场分析： 由于其有很好的推广前景，国内的在这方面的研究也未到达上述的各个地方、领域，所以它的市场前景非常好。 经济效益的预测： 由于机器蛇灵活、关节有水平和竖直交错而成，所以能适应全方位的一定，对于地形的侦探、研究，以及对于各个危险地带都能运用。 它具有结构合理、控制灵活、性能可靠、可扩展性强等优点，在许多领域有着广泛的应用前景。
同类课题研究水平概述
- 自1972年日本东京科技大学研制出世界上第一台蛇形机器人至今，世界上只有日本、美国、德国等少数几个国家研制和开发了这种新型机器人。本课题日本已研究到可以在水里自由游动；美国，德国已经研究到可以模块化，可以在水陆自由任意游走，还可以爬树等，并已应用于航空航天。
