1.一種具有柔性連桿的蛇形機器人,其特征在于,由若干個串行連接的基本單元模塊組成,各基本單元模塊之間通過螺絲固定連接;所述基本單元模塊由一個柔性單元和一個驅動關節裝置固定連接而成。
2.根據權利要求1所述的具有柔性連桿的蛇形機器人,其特征在于,所述柔性單元包括前半圓U形框、工字形柔性體、從動輪、后半圓U形框及彎曲傳感器;所述工字形柔性體的兩端分別加工有安裝孔,所述前后半圓U形框分別與所述工字形柔性體兩端的安裝孔固定連接,所述前后半圓U形框的外輪廓相切,工字形柔性體在外力作用下,繞其中垂線旋轉;所述從動輪安裝在后半圓U形框的旋轉軸孔上;所述工字形柔性體的中心孔中安裝有彎曲傳感器。
3.根據權利要求2所述的具有柔性連桿的蛇形機器人,其特征在于,所述的工字形柔性體采用橡膠材料。
4.根據權利要求2所述的具有柔性連桿的蛇形機器人,其特征在于,所述驅動關節裝置包括數字舵機、舵機輸出盤、U形擺臂和3個外框架;所述舵機輸出盤與數字舵機固定連接,U形擺臂與舵機輸出盤固定連接;所述U形擺臂與下一基本單元模塊的前半圓U形框固定連接;所述3個外框架分別安裝在數字舵機除U形擺臂固定面的另外三面上,安裝在與U形擺臂相對面上的外框架與本基本單元模塊的后半圓U形框固定連接。
5.根據權利要求4所述的具有柔性連桿的蛇形機器人,其特征在于,所述舵機輸出盤與數字舵機通過花鍵和螺絲固定連接。
6.根據權利要求4所述的具有柔性連桿的蛇形機器人,其特征在于,所述U形擺臂和外框架上均設有安裝孔。
7.一種權利要求4-6任一項所述的蛇形機器人的仿生控制方法,其特征在于,基于雙層中樞模式發生器,包括節律發生器層,運動神經元層及PID模塊;所述節律發生器層和運動神經元層分別控制蛇形機器人關節動作的相位和運動曲線;所述PID模塊由數字舵機的內置控制單元提供。
8.根據權利要求7所述的蛇形機器人的仿生控制方法,其特征在于,所述節律發生器層的神經元模型公式如(1-1)所示:
其中,參數θi是節律神經元的狀態變量,ωi是節律神經元的固有頻率,wij是節律神經元間的耦合權重,Φi是節律神經元層的輸出信號;
所述運動神經元層的神經元模型公式如(1-2)所示:
其中,參數zi是運動神經元的狀態變量,yi運動神經元的輸出變量,τ是運動神經元的時間常數,α和β是運動神經元的比例常數,保持等式α=4β,ydes(Φi)是蛇形機器人關節控制目標函數,Ai是關節振蕩幅值,xi是關節偏移量,ξi表示彎曲傳感器的反饋輸入。
9. 根據權利要求8所述的蛇形機器人的仿生控制方法,其特征在于,DSP F2812主控單元實現仿生運動控制信號的計算,經RS-485通信總線接口依次傳送給數字舵機;柔性單元內的彎曲傳感器經由DSP F2812主控單元的ADC檢測其輸出角度,將該值帶入式(1-2)計算蛇形機器人的關節控制信號。