基本信息
- 项目名称：
- 仿生蛇机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 仿生蛇机器人，应用仿生学原理，模拟蛇的运动轨迹。、能够适应各种复杂地形，如：草地、沼泽、废墟、狭长地带等。鉴于仿生蛇机器人的上述特点，操作者可以利用其完成救援、排爆、探测等多项任务。
- 详细介绍：
- 仿生蛇机器人，应用仿生学原理，模拟蛇的运动轨迹。、能够适应各种复杂地形，如：草地、沼泽、废墟、狭长地带等。鉴于仿生蛇机器人的上述特点，操作者可以利用其完成救援、排爆、探测等多项任务。本仿生蛇的独特之处在于：其灵活的关节设计，使蛇身可同时完成二维面、三维体的运动轨迹：即二维平面内的简单摆动，三维立体的高灵活、高自由度的空间移动；多种传感器的可拆卸搭载，使仿生蛇在应用功能上更为完善；仿生蛇作为承载体，传感器作为应用对象，两者独立执行任务，互不影响。控制方式：蛇身以单片机作为控制对象，进行多路舵机控制，蛇头兼容各种传感器。运动时，操作人员通过计算机向蛇体发送无线指令，命令其完成各种指定动作并同时进行传感器模块的数据采集。
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
- 本作品的创新之处在于：一、应用仿生学原理制作的仿生蛇，具有灵活多变的特点，能够适应更为复杂环境、地形，应用领域广泛。二、蛇头可根据实际需要配装各种传感器，成为名副其实的“全能蛇”。技术关键：1、基于蛇腹横纵向摩擦力的新型运动方法的研究和实现。2、在模拟自然蛇的基础上达到控制简单、运动灵活等目的。3、建立三维空间数学模型以模拟蛇的运动轨迹，利用插值法计算蛇关节舵机的位置数据，最终通过单片机对多路舵机进行控制，以实现仿生蛇的正常运动。4、在空间较小的蛇头位置安装多种传感器，确保蛇身平衡且实现精准、快速的信息采集。
科学性、先进性
- 作品的科学先进性：1、本作品创作灵感来源于生物蛇的独特行走方式。作者经过实地观察和查阅相关资料后大胆创新，颠覆传统机器人的行走方式，依据仿生学原理，赋予仿生蛇普通机器人无法具备的特殊功能，使其能够在多种复杂环境（如矿井、废墟、沼泽，管道等）下出色完成任务。2、仿生蛇由于其多关节，多自由度，多冗余度的特点，可以调整出多种运动姿态，满足作业需求。其无轮行走、关节灵活是一大亮点。3、蛇头部位可兼装多种微型传感器或成像模块。如气体传感器可用于监测一氧化氮、甲烷等；成像模块可完成图像采集、红外搜索等任务。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品获得郑州大学创新性实验计划项目资助 2010年度第102项 《多功能仿生蛇》。
作品所处阶段
- 最终调试，外壳设计阶段
技术转让方式
- 合作生产
作品可展示的形式
- 实物图片，现场展示
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
- 作为一款定位于救援和探险类的机器人，仿生蛇机器人头部可安装图像采集系统及近几年兴起的各种微型传感器，使其具备更为完善、专业的新功能，达到代替人类进行各类危险探测及灾难救援的目的。在蛇头部位安装成像模块。远距离传输图像；安装红外成像模块，进行生命迹象搜索、夜间探察地形等；安装压力传感器，监测压力及承重；安装加速度传感器，监测目标物运动状况；另外可根据实际需要配装其它类型传感器。该仿生蛇机器人可被广泛应用于野外探险、军事侦察、地震、灾难救援等任务中并大显身手，因此可以说该机器人具有很高的实用价值。在民用市场领域，仿生蛇可用于户外探险。作为一种高端娱乐玩具，同样具有较好的市场前景。
同类课题研究水平概述
- 仿生机器人运动学是仿生学的一个重要分支。人类虽然在思想上超出动物很多，但在适应特殊环境方面却要比动物差很多。虽然人类应用了很多机械技术来弥补这一不足，但冰冷的机械仍显得庞大而笨拙，仿生学研究正是弥补这方面的不足。仿生蛇由于其多关节、多自由度，多冗余度的特点，可以完成多种运动姿态，满足不同行业的需求：能够进行复杂环境下的搜救、侦查、监测、排爆等任务；航空航天领域可用其作为行星表面探测器、轨道卫星的柔性手臂；工业领域可用作多冗余度柔性机械手臂，管道机器人等。近几年来，特别是2000年以来，蛇形仿生机器人正在成为全世界同行的研究热点。其理由有二：一、仿生机器人学正在机器人领域占有越来越重要的地位，而由于其自身的典型性，仿生蛇是仿生学领域的热点研究方向；二、运动机理特殊的仿生蛇有着广阔的应用情景，例如战场上的扫雷，爆破，空间站的柔性机械手臂，通过能力很强的行星地表探测器等。
