專利名稱：圓筒形仿變形蟲移動機器人本體結構的制作方法
技術領域：
本發明屬于機器人應用領域，特別涉及通過變速節點傳遞尾部收縮動作，轉化為皮膚翻轉運動，進而實現前進、后退和轉彎運動的圓筒形仿變形蟲移動機器人本體結構及其運動方式。
背景技術：
近年來移動機器人的驅動和傳動方式已是研究的重點之一。在一些狹小、具有較強非結構性和封閉性、且充滿各種障礙的環境下，如在管道檢測、人體醫療檢查、倒塌狹小空間搜救等，機器人的尺寸和作業空間受到很大的限制。這樣的場合對機器人的移動方式提出更高的要求或是能進入狹窄管道進行檢查，或是能無損害地進入人體消化道進行檢查，或是能靈活地繞開布滿各種障礙的封閉地下空間進行搜救或運送飲食。在現有公開的技術中，移動機器人采用了齒輪、鏈、帶等傳統的傳動方式，其移動方式基本上是輪式機構、腿式機構(跳躍、雙腿，多腿)以及擺動游走機構，如月球車、機器尺蠖蟲、機器魚或機器蛇等。這些移動及傳動方式不能滿足管道檢測、人體醫療檢查、倒塌狹小空間搜救等環境下機器人應用的技術需求，已經成為目前這些應用領域中移動機器人發展的一個技術瓶頸，迫切需要開發一些特殊的移動方式來解決上述難題。在現有公開的技術中，經關鍵詞“移動機器人”檢索，比較典型相關的有專利公開號CN101077717 “小型六履帶全地形移動機器人”(
公開日2007.11.28，申請號 200710117739. 0)、專利公開號CN101746427A “廢墟表面移動機器人”(
公開日2010. 06. 23， 申請號200810229970. 3)，專利公開號CN101077717主要涉及一種能夠在復雜路面機動行駛，具有較高越障能力的六履帶式地面移動機器人，專利公開號CN101746427A主要針對廢墟表面的環境特征，發明設計一種爬坡和越障功能更好的移動機器人。它們并沒有針對管道檢測、人體醫療檢查、倒塌狹小空間等環境的特征來設計移動機器人的本體結構和運動方式，應用受到很大的限制。

發明內容
本發明的目的是仿照阿米巴變形蟲生物的運動方法，發明設計一種呈圓筒形結構， 采用變速節點實現前進、后退和轉彎運動的圓筒形仿變形蟲移動機器人本體結構。本發明的技術方案是圓筒形仿變形蟲移動機器人本體結構包括主支架、帶狀移動部件、帶狀驅動部件、收縮層。所述主支架呈八邊形圈形結構，沿所述帶狀移動部件和帶狀驅動部件縱向等間距均勻布置3-5個，主支架上安設若干帶狀移動部件和兩個帶狀驅動部件；所述帶狀移動部件和帶狀驅動部件利用寬(窄)皮膚實現皮膚翻轉運動；所述帶狀移動部件和帶狀驅動部件的長度一致；所述帶狀移動部件I和帶狀驅動部件I的翻轉運動一致；所述帶狀移動部件II和帶狀驅動部件II的翻轉運動一致；所述收縮層負責實現尾部收縮運動，逐步推動移動機器人的運動。所述帶狀移動部件負責與外界相接觸、實現皮膚翻轉運動、進而推動整個機器人移動。所述帶狀移動部件分為帶狀移動部件I和帶狀移動部件II，兩者組成一對，通過主支架和寬支架分別固定在移動機器人的上下、左右四個邊上。所述帶狀移動部件包括寬支架、 寬滾輪、變速節點和寬皮膚；所述寬支架為梯形結構，起固定和支撐整個帶狀移動部件的作用；所述寬滾輪帶有擋邊、截面呈“凹”字型結構，布置在寬支架梯形結構的四個端點上；所述寬皮膚設在寬滾輪上，并環繞寬支架一周，寬皮膚實現翻轉運動；所述變速節點依次縱向等間距均勻固定在寬皮膚上，寬皮膚繞寬支架進行翻轉運動時，變速節點隨之移動。所述圓筒形仿變形蟲移動機器人每次通過一個I和一個II型帶狀移動部件與外界接觸；所述帶狀移動部件通過寬皮膚上的變速節點與外界接觸。所述帶狀驅動部件負責承載實現尾部收縮動作的電機、伴隨帶狀移動部件翻轉的功能。所述帶狀驅動部件分為帶狀驅動部件I和帶狀驅動部件II，帶狀驅動部件I固定在主支架的左側邊，帶狀驅動部件II固定在主支架的右側邊。所述帶狀驅動部件包括窄滾輪、 窄支架、電機、軸套和窄皮膚；所述窄支架為梯形結構，起固定和支撐整個帶狀驅動部件的作用；所述窄支架的梯形結構斜邊角度與寬支架的梯形結構斜邊角度一致；所述窄滾輪帶有擋邊、截面呈“凹”字型結構，布置在窄支架梯形結構的四個端點上；所述窄皮膚設在窄滾輪上并環繞窄支架一周，窄皮膚實現翻轉運動；所述電機依次縱向等間距均勻固定在窄皮膚上，窄皮膚繞窄支架進行翻轉運動時，電機隨之移動。
所述變速節點包括側板、中心推桿、外殼、彈簧和阻尼系統；所述外殼呈立方體形狀，其側面布置兩個貫穿的長方形光孔，呈上下“呂”字型形狀；所述中心推桿、彈簧和阻尼系統只安裝在上層長方形光孔中，或只安裝在下層長方形光孔，前者稱為變速節點I，后者稱為變速節點II ；所述中心推桿兩端通過彈簧和阻尼系統與外殼固定；所述側板固定中心推桿、 彈簧和阻尼系統，并起到密封外殼的作用，側板通過螺栓聯接到外殼上，外殼固定在寬皮膚上；所述變速節點通過外殼固定在帶狀移動部件的寬皮膚上。所述變速節點I固定在帶狀移動部件I的寬皮膚上；所述變速節點II固定在帶狀移動部件II的寬皮膚上。所述變速節點的存在，使得帶狀皮膚的速度不僅與穿過它的繩的速度有關，而且還與該變速節點中彈簧和阻尼系統特性有關。所述收縮層沿所述帶狀驅動部件和帶狀移動部件按需要縱向等間距均勻布置若干組；所述收縮層包括收縮層I和收縮層II ；所述收縮層I包括繩I、帶狀驅動部件I上的電機、移動驅動部件I上的變速節點I ；所述收縮層II包括繩II、帶狀驅動部件II上的電機、移動驅動部件II上的變速節點II ；所述收縮層的變速節點固定在帶狀移動部件的寬皮膚上。所述收縮層的繩一端通過軸套固定在帶狀驅動部件的電機軸上，另一端穿過變速節點I后，繼而穿過變速節點II，再穿過另一個變速節點I，以此持續穿過所有變速節點后回到起始點，同樣通過軸套固定在電機軸上，構成一個閉合繩圈；所述收縮層上的繩圈長度和包圍面積的大小沿所述寬支架(7)和窄支架(11)的梯形結構斜邊改變；所述帶狀驅動部件I和帶狀驅動部件II (2,5)上的電機(12)旋轉繞繩使繩圈的長度縮短，且其大小的改變與沿寬(窄)支架梯形斜邊的運動距離成比例關系；所述繩圈長度的縮短和包圍面積的減小，使繩圈在所處平面內產生收縮力，實現尾部收縮動作。
所述收縮層I中的繩為繩I，其無間斷地穿過變速節點I的上層孔、通過安裝在其中的中心推桿與變速節點I相互作用后，繼而穿過變速節點II的上層孔，但因為變速節點II的上層孔中未安裝有中心推桿，而不與變速節點II相互作用；所述帶狀移動部件I的速度由收縮層I的電機旋轉速度和變速節點I中的彈簧和阻尼系統決定。
所述收縮層II的繩II無間斷地穿過變速節點I的上層孔，但因為變速節點I的上層孔中未安裝有中心推桿，而不與變速節點I相互作用，繼而穿過變速節點II的上層孔、通過安裝在其中的中心推桿與變速節點II相互作用；所述帶狀移動部件II的速度由收縮層II的電機旋轉速度和變速節點II中的彈簧和阻尼系統決定。所述移動帶狀寬皮膚、驅動帶狀窄皮膚采用Pu、橡膠等材料，其中夾加網狀鋼絲， 克服運動過程中的彈性變形；所述繩采用尼龍、纖綸等高強度抗拉材料。本發明沒有采用齒輪、鏈、帶等傳統的傳動方式，而是發明和設計了一種變速節點結構，通過變速節點將尾部收縮動作轉化為帶狀皮膚由內層向外層的翻轉運動，實現整個機器人的直線運動；通過變速節點上下層不同的結構特征，使得接觸同一外部接觸面的不同帶狀皮膚具有不同的速度，實現整個機器人的轉彎運動。本發明采用電機和繩實現尾部收縮動作的機理是由于寬支架和窄支架的梯形結構，繩圈的長度和包圍面積大小沿梯形結構的斜邊改變；當位于圓筒形仿阿米巴機器人圓筒形一端最外邊，繩構成的圈狀有最大的長度，包圍的面積也最大；而位于圓筒形仿阿米巴機器人圓筒形一端最里邊，繩構成的圈狀有最小的長度，包圍的面積也最小。帶狀驅動部件上的電機旋轉繞繩，繩的長度逐漸縮短，并在圈狀繩所在平面內產生一個收縮力，實現尾部收縮動作。電機繞繩旋轉縮短繩的長度和包圍的面積引起的尾部收縮動作是機器人運動的重要驅動因素。
本發明皮膚翻轉的過程是圈狀繩收縮時在繩圈所處平面內產生收縮力，該力作用在變速節點的中心推桿上，使得兩端安裝有彈簧和阻尼系統的中心推桿進一步與變速節點外殼相互作用，產生一個垂直于圈狀繩所在平面的力，此力平行于寬支架梯形結構斜邊的分力，推動變速節點和寬皮膚的運動，該力迫使處于圓筒形仿變形蟲移動機器人框架寬皮膚從內部翻轉為外部，并克服與外界接觸面之間的摩擦力而運動，進而推動整體機器人運動。本發明直線與轉彎運動的過程是彈簧和阻尼系統選定并安裝在圓筒形仿阿米巴機器人后，變速節點的彈簧和阻尼系統特性不可變，帶狀移動部件I的速度只由收縮層I 的電機旋轉速度決定，帶狀移動部件II的速度只由收縮層II的電機旋轉速度決定。機器人每次通過一個帶狀移動部件I和一個帶狀移動部件II與外界接觸，當控制帶狀驅動部件I 速度的電機速度與控制帶狀驅動部件II速度的電機速度兩者一致時，整體機器人向前或向后做直線運動，當控制帶狀驅動部件I速度的電機速度較大時，整體機器人向右(或向左) 做轉彎運動，當控制帶狀驅動部件II速度的電機速度較大時，整體機器人向左(或向右)做轉彎運動。通過改變變速節點中的彈簧和阻尼系統特性，可改變整體機器人的轉彎特性(如轉彎半徑等)。本發明依靠收縮層上帶狀驅動部件中的電機旋轉繞繩、縮短繩的長度實現尾部收縮動作，利用圈狀繩長度縮短時繩對固定在寬皮膚上變速節點產生作用力、推動寬皮膚繞寬支撐架翻轉運動的作用機理，通過變速節點將尾部收縮動作轉化為寬皮膚的翻轉運動， 進而實現整體機器人的前進和后退的直線運動；借助變速節點上下層光孔具有不同結構的特征，實現與外界同時接觸的帶狀皮膚I和II具有不同的速度，進而實現整體機器人的轉彎運動；各收縮層依次、連續的運動推動了整體機器人連續的直線、轉彎運動。
本發明設計的圓筒形移動機器人具有獨特的圓筒形結構、變速節點傳遞尾部收縮和皮膚翻轉動作的運動方式，更適于在管道檢測、人體醫療檢查、倒塌狹小空間等狹小非結構性和封閉性環境下的作業與工作。本發明采用變速節點傳遞電機的運動；同時也依靠變速節點中的結構，對不同的帶狀皮膚產生不同的速度；改變了變速節點中彈簧和阻尼系統的特性，移動機器人的轉彎特性(如轉彎半徑等)也將隨之改變。具有轉彎運動能力的圓筒形移動機器人增加了其在狹小封閉空間的作業靈活性。本發明的有益效果是相對于現有技術而言，利用尾部收縮實現直線和轉彎運動的仿阿米巴移動機器人是一種雙重環狀結構圓筒形移動機器人，其由電機和繩實現的尾部收縮動作驅動，可實現前進、后退和轉彎，以繞過狹小非結構性復雜環境下的障礙物，拓展了移動機器人的運動能力和工作空間。圓筒形仿變形蟲移動機器人結構具有結構緊湊、靈活、運動能力強、適用范圍廣等特點，其運動方式在穿越封閉性障礙物的應用領域具有很好的實際應用前景。


圖1為圓筒形仿變形蟲移動機器人的本體結構三維示意圖。
圖2為圓筒形仿變形蟲移動機器人的本體結構平面正視圖。
圖3為圓筒形仿變形蟲移動機器人的主支架結構示意圖。
圖4為圓筒形仿變形蟲移動機器人的帶狀移動部件的結構示意圖。
圖5為圓筒形仿變形蟲移動機器人的帶狀驅動部件的結構示意圖。
圖6為圓筒形仿變形蟲移動機器人的變速節點的結構示意圖。
圖7為中心推桿的結構示意圖。
圖8為電機繞繩旋轉的動作示意圖。
圖9為圓筒形仿變形蟲移動機器人一組收縮層的示意圖。
圖10為變速節點交錯放置的示意圖。
圖11為圓筒形仿變形蟲移動機器人的尾部收縮動作產生皮膚翻轉運動示意圖。
圖12為中心推桿受繩作用移動的示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的實施作進一步解釋 圖1為圓筒形仿變形蟲移動機器人的本體結構三維示意圖，圖2為圓筒形仿變形蟲移動機器人的本體結構平面正視圖。在圖1、2中1為主支架，2為帶狀驅動部件I，5為帶狀驅動部件II，3為帶狀移動部件I，4為帶狀移動部件II。移動機器人的四個帶狀移動部件 I 3和四個帶狀移動部件II 4交錯安裝在主支架1的左右、上下四個邊上，帶狀驅動部件 I 2固定在主支架的左側邊，帶狀驅動部件II 5固定在主支架的右側邊，帶狀移動部件3、4 與帶狀驅動部件2、5的長度一致，帶狀移動部件3與帶狀驅動部件2的運動一致，帶狀移動部件4與帶狀驅動部件5的運動一致，圓筒形仿變形蟲移動機器人每次通過一個I和一個 II型帶狀移動部件的變速節點與外界接觸。 圖3為圓筒形仿變形蟲移動機器人的主支架結構示意圖。在圖3中1為主支架， 主支架呈八邊形圈狀，3 5個主支架呈等間距布置，起聯接其它部件的作用。
圖4為圓筒形仿變形蟲移動機器人的帶狀移動部件的結構示意圖。在圖4中6 為寬滾輪，7為寬支架，8為變速節點，9為寬皮膚。寬支架7呈梯形結構，寬滾輪6固定在寬支架7上，寬皮膚9通過緊繃在寬滾輪上環繞寬支架7 —周，變速節點8固定在寬皮膚9 上。變速節點8與外界相接觸，寬皮膚9實現皮膚翻轉運動，變速節點8隨寬皮膚9的翻轉運動進行移動，寬支架7與主支架1聯接，并承載寬滾輪6、變速節點8和寬皮膚9。帶狀移動部件負責與外界相接觸、實現皮膚翻轉運動、進而推動整個機器人移動。圖5為圓筒形仿變形蟲移動機器人的帶狀驅動部件的結構示意圖。在圖5中10 為窄滾輪，11為窄支架，12為電機，13為軸套，14為窄皮膚。窄支架11呈梯形結構，窄滾輪 10固定在窄支架11上，窄皮膚14通過緊繃在窄滾輪上環繞窄支架11 一周，電機12固定在窄皮膚14上，電機12隨窄皮膚14的翻轉運動進行移動。窄支架11與主支架1聯接，并承載窄滾輪10、電機12和窄皮膚14，電機12實現繞繩動作、縮短繩的長度，軸套13起固定繩兩端的作用。帶狀驅動部件負責承載實現尾部收縮動作的電機、伴隨帶狀移動部件的翻轉。圖6為圓筒形仿變形蟲移動機器人的變速節點的結構示意圖，圖7為中心推桿的結構示意圖。在圖6、7中15為側板，16為中心推桿，17為外殼，18為彈簧和阻尼系統，19 為螺栓。中心推桿16通過彈簧18與外殼17聯接，彈簧18將中心推桿16保持在初始位置，并保證中心推桿16可以左右移動，側板15通過螺栓19聯接到外殼17上，限制彈簧18 和中心推桿16只能在外殼17的滑槽中移動，阻止彈簧18和中心推桿16脫離外殼17的滑槽，外殼17固定在寬皮膚9上，起到支撐其他零件的作用。圖8為電機繞繩旋轉的動作示意圖，圖9為圓筒形仿變形蟲移動機器人一組收縮層的示意圖，圖10為變速節點交錯放置的示意圖。在圖8、9、10中20為變速節點I，21為變速節點II，22為繩I，23為繩II。所述收縮層沿所述帶狀驅動部件和帶狀移動部件按需要縱向等間距均勻布置若干組，所述收縮層包括收縮層I和收縮層II。繩I 22的一端固定在帶狀驅動部件I 2的電機軸套13上，另一端穿過帶狀移動部件I和II上的變速節點后同樣固定在軸套13上，繩II 23的一端固定在帶狀驅動部件II 5的電機軸套13上，另一端穿過帶狀移動部件I和II上的變速節點后同樣固定在軸套13上。穿過變速節點后，繩I 22、 繩II 23呈圈狀。帶狀移動部件I 3和II 4交錯地安裝在主支架1上。繩I 22無間斷地穿過變速節點I 20的上層孔，與安裝其中的中心推桿16固定聯接，并與變速節點I 20相互作用，繼而穿過相鄰寬皮膚上變速節點II 21的上層孔，但因為變速節點II 21的上層孔中未安裝有中心推桿16，而不與變速節點II 21相互作用；繩23 II無間斷地穿過固定在寬皮膚上變速節點I 20的下層孔，但因為變速節點I 20的下層孔中未安裝有中心推桿16，而不與變速節點I 20相互作用，繼而穿過相鄰寬皮膚上變速節點II 21的上層孔，與安裝其中的中心推桿16固定聯接，并與變速節點II 21相互作用。圖11為圓筒形仿變形蟲移動機器人的尾部收縮動作產生皮膚翻轉運動示意圖，圖12為中心推桿受繩作用移動的示意圖。在圖11、12中24為變速節點位置1，25為變速節點位置2，沈為變速節點位置3。繩22 (或23)收縮的運動
K引起繩向中心的緊縮力Fs ,緊縮力Fi沿寬支架7梯形結構斜面的分力即為作用在變速節點上的推力Fk ,推力Fk推動變速節點產生運動Vk ,運動Fk產生寬皮膚9的翻轉運動
W ,翻轉運動iF最終產生整體機器人的運動Γ。圖13為圓筒形仿變形蟲移動機器人的轉彎運動示意圖。在圖13中繩I 22首先穿過變速節點I (20)的上層，并與其中的中心推桿16聯接，其次穿過變速節點II (21)的上層， 但不與其中的中心推桿16聯接。繩II 23首先穿過變速節點I (20)的下層，但不與其中的中心推桿16聯接，其次穿過變速節點II (21)的上層，并與其中的中心推桿16聯接。繩I 22
的收縮運動K1產生帶狀移動部件I寬皮膚9的運動Ppl，繩II 23的收縮運動G2產生帶狀移動部件II寬皮膚9的運動。2。如果運動。2的速度大于運動的速度，則引起圓筒形仿變形蟲移動機器人的順時針右轉運動Wr ,如果運動Vp2的速度小于運動 的速度，則引起圓筒形仿變形蟲移動機器人的逆時針左轉運動,￡。本發明采用變速節點實現圓筒形仿變形蟲移動機器人運動的方法是當電機12 開始旋轉并繞動繩時，繩22、23的長度開始縮短，使得繩22、23穿過中心推桿16的中心孔側向滑動，進一步引起中心推桿16沿外殼17的滑槽移動，中心推桿16通過彈簧18將運動傳遞到外殼17。由于外殼17與寬皮膚9固定，外殼17的運動最終產生寬皮膚9繞寬支架 7完成皮膚翻轉運動。本發明圓筒形仿變形蟲移動機器人的實現持續運動的方法是處于位置2的第一收縮層電機12旋轉繞起一部分繩22 (或23)，繩22 (或23)收縮的運動i,s引起繩向中心的
緊縮力Fs ,緊縮力Fs沿寬支架7梯形結構斜面的分力即為作用在變速節點上的推力Fk ,
推力Fk推動變速節點產生運動Vk ,運動Vk產生寬皮膚9的翻轉運動PT ,翻轉運動W最
終產生整體機器人的運動F。當第一層電機和節點由外層運動到內層，即由位置2運動到位置3時，第二層電機和節點將由位置1運動到位置2。此時，第一層繩的長度已經達到最小，機器人的驅動功能將由運動到第一層電機和節點原先位置的第二層電機和節點完成， 以進行連續的尾部收縮和皮膚翻轉運動。本發明采用變速節點實現圓筒形仿變形蟲移動機器人轉彎的方法是通過變速節點結構和不同電機速度，利用不同的帶狀移動部件之間的速度差來實現。當彈簧和阻尼系統選定并安裝在圓筒形仿阿米巴機器人后，電機旋轉速度決定了寬皮膚的速度，進而決定了圓筒形仿變形蟲移動機器人的整體速度。因此，收縮層I和II上兩個電機若旋轉速度一致，通過變速節點傳遞到帶狀移動部件I和II型寬皮膚的運動速度將會一致，則圓筒形仿變形蟲移動機器人作直線前進和后退運動；若電機的旋轉速度不一致，通過變速節點傳遞到帶狀移動部件I和II型寬皮膚的運動速度同樣也不一致，由此產生圓筒形仿變形蟲移動機器人的轉彎運動。本發明針對狹小、具有較強非結構性和封閉性、且充滿各種障礙的環境下，現有傳動和移動技術難以適應的問題，以尾部收縮動作驅動實現運動的圓筒形仿變形蟲移動機器人本體機械結構和運動方式為側重點，發明設計一種具有圓筒形結構、以尾部收縮動作為驅動力、采用變數節點傳動、皮膚從框架內翻轉到框架外的方式實現直線和轉彎運動的圓筒形仿變形蟲移動機器人。圓筒形仿變形蟲移動機器人圓筒形的結構和皮膚內外翻轉的運動方式適于在狹小非結構性和封閉性環境中運動，通過變速節點可以實現轉彎運動，以此穿越和繞開各種障礙。具有靈活轉彎運動能力的圓筒形仿變形蟲移動機器人擴充了移動機器人的應用領域，更有實用價值。 顯然，本領域的技術人員可以對本發明的圓筒形仿變形蟲移動機器人結構及運動方式，進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍，如改進變速節點的結構，或增加相關的運動方式。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.圓筒形仿變形蟲移動機器人本體結構，其特征在于包括主支架(1)，帶狀驅動部件，帶狀移動部件，繩和收縮層；所述主支架(1)上安設若干帶狀移動部件和兩個帶狀驅動部件；所述帶狀移動部件包括寬滾輪(6)、寬支架(7)、變速節點(8)和寬皮膚(9)，所述寬滾輪(6)固定在寬支架(7)上，所述寬皮膚(9)設在寬滾輪(6)上并環繞寬支架(7) —周實現翻轉運動，所述變速節點(8)固定在寬皮膚(9)上；所述帶狀驅動部件包括窄滾輪(10)、 窄支架(11)、電機(12)、軸套(13)和窄皮膚(14)，所述窄滾輪(10)固定在窄支架(11)上， 所述窄皮膚(14)設在窄滾輪(10)上并環繞窄支架(11) 一周實現翻轉運動，電機(12)固定在窄皮膚(14)上；所述收縮層負責實現尾部收縮運動，以逐步推動移動機器人的運動；其包括繩、帶狀驅動部件上的電機(12)、移動驅動部件上的變速節點；所述收縮層上的繩一端通過電機軸套(13)固定在電機軸上，另一端依次穿過帶狀移動部件(3，4)上的變速節點回到起始點后，同樣通過電機軸套(13)固定在電機軸上，電機(12)旋轉繞繩縮短繩的長度和包圍的面積實現尾部收縮動作。
2.根據權利要求1所述的圓筒形仿變形蟲移動機器人本體結構，其特征在于所述主支架(1 )呈八邊形圈形結構，并沿所述帶狀驅動部件和帶狀移動部件縱向等間距均勻布置 3-5個；所述帶狀移動部件包括若干帶狀移動部件I (3)和若干帶狀移動部件II (4)，兩者組成一對，分別固定在主支架(1)的上下、左右四個邊上；所述帶狀驅動部件包括一個帶狀驅動部件I (2)和一個帶狀驅動部件II (5)，帶狀驅動部件I (2)固定在主支架的左側邊， 帶狀驅動部件II (5)固定在主支架的右側邊；所述收縮層沿所述帶狀驅動部件I、II (2,5) 和帶狀移動部件I、II (3,4)縱向等間距均勻布置若干組。
3.根據權利要求1所述的圓筒形仿變形蟲移動機器人本體結構，其特征在于所述變速節點(8)包括側板(15)、中心推桿(16)、外殼(17)、彈簧和阻尼系統(18)和螺栓(19);所述外殼(17)呈立方體形狀，其側面布置兩個貫穿的長方形光孔；所述中心推桿(16)、彈簧和阻尼系統(18)，只安裝在上層長方形光孔中，或只安裝在下層長方形光孔，前者稱為變速節點I (20)，后者稱為變速節點II (21);所述中心推桿(16)兩端通過彈簧和阻尼系統(18) 與外殼(17)固定；所述側板(15)固定中心推桿(16)、彈簧和阻尼系統(18)，并起到密封外殼(17)的作用，側板(15)通過螺栓(19)聯接到外殼(17)上，外殼(17)固定在寬皮膚(9) 上。
4.根據權利要求3所述的圓筒形仿變形蟲移動機器人本體結構，其特征在于所述變速節點I (20)固定在帶狀移動部件I (3)的寬皮膚上；所述變速節點II (21)固定在帶狀移動部件II (4)的寬皮膚上。
5.根據權利要求4所述的圓筒形仿變形蟲移動機器人本體結構，其特征在于所述變速節點I (20)依次縱向等間距地固定在帶狀移動部件I (3)的寬皮膚(9)上；所述變速節點II (21)依次縱向等間距地固定在帶狀移動部件II (4)的寬皮膚(9 )上。
6.根據權利要求1所述的圓筒形仿變形蟲移動機器人本體結構，其特征在于所述寬支架為梯形結構，固定和支撐整個帶狀移動部件，所述寬滾輪為帶有擋邊、截面呈“凹”字型結構，布置在寬支架的梯形結構的四個端點上；所述窄支架為梯形結構，固定和支撐整個帶狀驅動部件，所述窄滾輪為帶有擋邊、截面呈“凹”字型結構，布置在窄支架的梯形結構的四個端點上。
7.根據權利要求2所述的圓筒形仿變形蟲移動機器人本體結構，其特征在于所述收縮層上的繩圈長度和包圍面積的大小沿所述寬支架(7)和窄支架(11)的梯形結構斜邊改變；所述帶狀驅動部件I和帶狀驅動部件II (2、5)上的電機(12)旋轉繞繩使繩圈的長度縮短，在繩圈所處平面內產生收縮力，實現尾部收縮動作。
8.根據權利要求7所述的圓筒形仿變形蟲移動機器人本體結構，其特征在于所述收縮層包括收縮層I和收縮層II ；所述收縮層I中的繩為繩I，其無間斷地穿過固定在帶狀驅動部件I寬皮膚上變速節點I的上層孔，與安裝其中的中心推桿固定聯接，并穿過相鄰帶狀驅動部件II寬皮膚上變速節點II的上層孔，構成一個閉圈由電機帶動；所述收縮層II 中的繩為繩II，其無間斷地穿過固定在帶狀驅動部件I寬皮膚上變速節點I的下層孔，并穿過相鄰帶狀驅動部件II寬皮膚上變速節點II的下層孔，與安裝其中的中心推桿固定聯接，構成一個閉圈由電機帶動。
9.根據權利要求7或8所述的圓筒形仿變形蟲移動機器人本體結構，其特征在于所述帶狀移動部件I的速度由收縮層I的電機旋轉速度和變速節點I中的彈簧和阻尼系統決定；所述帶狀移動部件II的速度由收縮層II的電機旋轉速度和變速節點II中的彈簧和阻尼系統決定。
10.根據權利要求1-9任一項所述的圓筒形仿變形蟲移動機器人本體結構，其特征在于所述寬、窄皮膚采用Pu、橡膠材料，其中夾加網狀鋼絲，克服運動過程中的彈性變形；所述繩采用尼龍、纖綸高強度抗拉材料；所述帶狀移動部件和帶狀驅動部件的長度一致；所述帶狀移動部件I和帶狀驅動部件I的翻轉運動一致；所述帶狀移動部件II和帶狀驅動部件II的翻轉運動一致。
全文摘要
本發明公開了圓筒形仿變形蟲移動機器人本體結構，包括主支架，其上安設若干帶狀移動部件和若干帶狀驅動部件；所述帶狀移動部件通過設在寬滾輪上并環繞寬支架一周的寬皮膚實現翻轉運動；所述帶狀驅動部件通過設在窄滾輪上并環繞窄支架一周的窄皮膚實現翻轉運動；所述收縮層包括繩、帶狀驅動部件上的電機、移動驅動部件上的變速節點，電機旋轉繞繩縮短繩的長度和包圍的面積實現尾部收縮動作。本發明具有結構緊湊、靈活、運動能力強、適用范圍廣等特點，拓展了移動機器人的運動能力和工作空間，在穿越封閉空間障礙物的應用領域具有很好的實際應用前景。
文檔編號B62D57/02GK102424074SQ20111037145
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月22日 優先權日2011年11月22日
發明者孫恒輝, 董翔, 錢榮榮, 駱敏舟 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院