基本信息
- 項目名稱：
- 多功能仿生機器蛇
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 機器蛇是一種能夠模仿生物蛇運動的新型仿生機器人，由于它能像生物蛇一樣實現(xiàn)“無肢運動”，被國際機器人業(yè)界稱為“最富于現(xiàn)實感的機器人” 實現(xiàn)多自由度配合完成所需蠕動，游動、側(cè)移、側(cè)滾的運動機理的動作。用水平方向和垂直方向的角度變化的時差以及水平與垂直方向的步距變化，實現(xiàn)機器蛇的游動。機器蛇的側(cè)移、側(cè)滾和游動方式的原理基本類似。
- 詳細介紹：
- 機器蛇的工作原理是通過改變各個關(guān)節(jié)之間的相對運動來使蛇體達到相應的運動實現(xiàn)蛇體的協(xié)調(diào)動作。蛇類的各種無肢運動形式表現(xiàn)出了相當?shù)牡匦芜m應性，又基于仿生學理論在非結(jié)構(gòu)環(huán)境以及極限環(huán)境下的應用已成為智能機器人技術(shù)研究和發(fā)展的之重，因此通過蛇不同時刻的不同運動狀態(tài)來計算各個關(guān)節(jié)之間的相對角度以使仿生蛇連續(xù)蜿蜒運動。其具有反饋、感知和自主能力性，可代替人類在很多危險而且復雜的環(huán)境下工作。 該作品的創(chuàng)新性在于蛇體上加入了GPS定位系統(tǒng)和GSM網(wǎng)絡功能，當蛇在執(zhí)行特殊任務時，采集到的實時數(shù)據(jù)可以快速便捷的傳回到上位機來分析研究，節(jié)省人力物力。配合不同傳感器可實現(xiàn)多種運動形式使其可以很出色的執(zhí)行隱蔽的戰(zhàn)場偵察任務等。同樣環(huán)境下的車型機器人可能被卡死或者絆倒,而機器蛇則不會，又由于結(jié)構(gòu)合理、控制靈活、性能可靠、可擴展性強等優(yōu)點，可以在比較危險、空間狹小的工作地點執(zhí)行任務，如在有輻射、有粉塵、有毒及戰(zhàn)場環(huán)境下可執(zhí)行偵察任務；在地震、塌方及火災后的廢墟中尋找傷員；在狹小和危險條件下探測和疏通管道；在水里游動偵察，還可以爬樹；可以應用于采礦、航天、軍事、醫(yī)療等各個領(lǐng)域；可以為人們在實驗室里研究數(shù)學、力學、控制理論和人工智能等提供實驗平臺等，總之具有較強的實用性。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 1.蛇形機器人的蠕動，游動、側(cè)移、側(cè)滾的運動機理，對機器蛇的蠕動進行運動模式設計； 2.用攝像頭對蛇形機器人所到達的區(qū)域進行觀測； 3.沒有輪子可以實現(xiàn)對物體的分檢搬運； 4.蛇形機器人可以進入較小空間中進行作業(yè)； 5.利用單片機進行控制，占用面積小，費用低。 6.使用GSM模塊，使整個定位系統(tǒng)的功能更加強大。 7.上升空間大，此裝置不禁可以用在戰(zhàn)場上掃雷，爆破，礦井和廢墟中探測營救，反恐、管道維修以及外行星地表探測等惡劣條件，還可用于自然災害發(fā)生時的及時通信，而且可以根據(jù)需求和不同的傳感器，做出更多的功能。 8. 功能齊全，可實現(xiàn)快速定位，快速搜救，可用于各種特殊場合。 9.使用了GPS定位技術(shù)，使用近地衛(wèi)星，解決了網(wǎng)絡無法覆蓋的一些地段。可以定位到網(wǎng)絡無法覆蓋的地段，使定位的準確性得到保障。
科學性、先進性
- 1.機器蛇是一種能夠模仿生物蛇運動的新型仿生機器人，由于它能像生物蛇一樣實現(xiàn)“無肢運動”，被國際機器人業(yè)界稱為“最富于現(xiàn)實感的機器人”。自1972年日本東京科技大學研制出世界上第一臺蛇形機器人至今，世界上只有日本、美國、德國等少數(shù)幾個國家研制和開發(fā)了這種新型機器人。 2.實現(xiàn)多自由度配合完成所需蠕動，游動、側(cè)移、側(cè)滾的運動機理的動作。用水平方向和垂直方向的角度變化的時差以及水平與垂直方向的步距變化，實現(xiàn)機器蛇的游動。機器蛇的側(cè)移、側(cè)滾和游動方式的原理基本類似，可以達到機器蛇的側(cè)向移動，當然可以翻過像樓梯等一定程度的臺階。 3.機器蛇的GPS定位能實時的定位蛇體所在的位置，采集當前環(huán)境的實時數(shù)據(jù)（經(jīng)緯度、高度、運動方向、速度）； 4．機器蛇通過GSM網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送到終端，供科研人員或調(diào)研用戶參考，國內(nèi)在此領(lǐng)域暫無研究； 5．機器蛇串口攝像頭對環(huán)境進行檢測，并能實時的環(huán)境資料以圖片傳回并保存。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2011年4月中旬在陜西理工學院參加校內(nèi)“挑戰(zhàn)杯”并獲特等獎。
作品所處階段
- 成品
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 委托中介機構(gòu)
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 技術(shù)特點的優(yōu)勢： 針對障礙物眾多、凹凸不平以及管道等特殊的環(huán)境，機器蛇的適應性明顯優(yōu)于輪式機構(gòu)。利用各個關(guān)節(jié)之間的旋轉(zhuǎn)形成良好的運動姿態(tài)的機器蛇。 推廣前景： 此裝置不禁可以用在戰(zhàn)場上掃雷，爆破，礦井和廢墟中探測營救，反恐、太空、航空、醫(yī)療、管道維修以及外行星地表探測等惡劣條件，還可用于自然災害發(fā)生時的及時通信，可以實現(xiàn)空中偵查、管道檢測、電線桿、高空線路維修、石油化工、內(nèi)部維護等，由于它的靈活性，加上防水材料可以實現(xiàn)水中偵探，而且可以根據(jù)需求和不同的傳感器，做出更多的功能。 市場分析： 由于其有很好的推廣前景，國內(nèi)的在這方面的研究也未到達上述的各個地方、領(lǐng)域，所以它的市場前景非常好。 經(jīng)濟效益的預測： 由于機器蛇靈活、關(guān)節(jié)有水平和豎直交錯而成，所以能適應全方位的一定，對于地形的偵探、研究，以及對于各個危險地帶都能運用。 它具有結(jié)構(gòu)合理、控制靈活、性能可靠、可擴展性強等優(yōu)點，在許多領(lǐng)域有著廣泛的應用前景。
同類課題研究水平概述
- 自1972年日本東京科技大學研制出世界上第一臺蛇形機器人至今，世界上只有日本、美國、德國等少數(shù)幾個國家研制和開發(fā)了這種新型機器人。本課題日本已研究到可以在水里自由游動；美國，德國已經(jīng)研究到可以模塊化，可以在水陸自由任意游走，還可以爬樹等，并已應用于航空航天。
