基本信息
- 項目名稱：
- 仿生蛇機器人
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 仿生蛇機器人，應用仿生學原理，模擬蛇的運動軌跡。、能夠適應各種復雜地形，如：草地、沼澤、廢墟、狹長地帶等。鑒于仿生蛇機器人的上述特點，操作者可以利用其完成救援、排爆、探測等多項任務。
- 詳細介紹：
- 仿生蛇機器人，應用仿生學原理，模擬蛇的運動軌跡。、能夠適應各種復雜地形，如：草地、沼澤、廢墟、狹長地帶等。鑒于仿生蛇機器人的上述特點，操作者可以利用其完成救援、排爆、探測等多項任務。本仿生蛇的獨特之處在于：其靈活的關節(jié)設計，使蛇身可同時完成二維面、三維體的運動軌跡：即二維平面內(nèi)的簡單擺動，三維立體的高靈活、高自由度的空間移動；多種傳感器的可拆卸搭載，使仿生蛇在應用功能上更為完善；仿生蛇作為承載體，傳感器作為應用對象，兩者獨立執(zhí)行任務，互不影響。控制方式：蛇身以單片機作為控制對象，進行多路舵機控制，蛇頭兼容各種傳感器。運動時，操作人員通過計算機向蛇體發(fā)送無線指令，命令其完成各種指定動作并同時進行傳感器模塊的數(shù)據(jù)采集。
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、技術關鍵和主要技術指標
- 本作品的創(chuàng)新之處在于：一、應用仿生學原理制作的仿生蛇，具有靈活多變的特點，能夠適應更為復雜環(huán)境、地形，應用領域廣泛。二、蛇頭可根據(jù)實際需要配裝各種傳感器，成為名副其實的“全能蛇”。技術關鍵：1、基于蛇腹橫縱向摩擦力的新型運動方法的研究和實現(xiàn)。2、在模擬自然蛇的基礎上達到控制簡單、運動靈活等目的。3、建立三維空間數(shù)學模型以模擬蛇的運動軌跡，利用插值法計算蛇關節(jié)舵機的位置數(shù)據(jù)，最終通過單片機對多路舵機進行控制，以實現(xiàn)仿生蛇的正常運動。4、在空間較小的蛇頭位置安裝多種傳感器，確保蛇身平衡且實現(xiàn)精準、快速的信息采集。
科學性、先進性
- 作品的科學先進性：1、本作品創(chuàng)作靈感來源于生物蛇的獨特行走方式。作者經(jīng)過實地觀察和查閱相關資料后大膽創(chuàng)新，顛覆傳統(tǒng)機器人的行走方式，依據(jù)仿生學原理，賦予仿生蛇普通機器人無法具備的特殊功能，使其能夠在多種復雜環(huán)境（如礦井、廢墟、沼澤，管道等）下出色完成任務。2、仿生蛇由于其多關節(jié)，多自由度，多冗余度的特點，可以調(diào)整出多種運動姿態(tài)，滿足作業(yè)需求。其無輪行走、關節(jié)靈活是一大亮點。3、蛇頭部位可兼裝多種微型傳感器或成像模塊。如氣體傳感器可用于監(jiān)測一氧化氮、甲烷等；成像模塊可完成圖像采集、紅外搜索等任務。
獲獎情況及鑒定結果
- 本作品獲得鄭州大學創(chuàng)新性實驗計劃項目資助 2010年度第102項 《多功能仿生蛇》。
作品所處階段
- 最終調(diào)試，外殼設計階段
技術轉讓方式
- 合作生產(chǎn)
作品可展示的形式
- 實物圖片，現(xiàn)場展示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 作為一款定位于救援和探險類的機器人，仿生蛇機器人頭部可安裝圖像采集系統(tǒng)及近幾年興起的各種微型傳感器，使其具備更為完善、專業(yè)的新功能，達到代替人類進行各類危險探測及災難救援的目的。在蛇頭部位安裝成像模塊。遠距離傳輸圖像；安裝紅外成像模塊，進行生命跡象搜索、夜間探察地形等；安裝壓力傳感器，監(jiān)測壓力及承重；安裝加速度傳感器，監(jiān)測目標物運動狀況；另外可根據(jù)實際需要配裝其它類型傳感器。該仿生蛇機器人可被廣泛應用于野外探險、軍事偵察、地震、災難救援等任務中并大顯身手，因此可以說該機器人具有很高的實用價值。在民用市場領域，仿生蛇可用于戶外探險。作為一種高端娛樂玩具，同樣具有較好的市場前景。
同類課題研究水平概述
- 仿生機器人運動學是仿生學的一個重要分支。人類雖然在思想上超出動物很多，但在適應特殊環(huán)境方面卻要比動物差很多。雖然人類應用了很多機械技術來彌補這一不足，但冰冷的機械仍顯得龐大而笨拙，仿生學研究正是彌補這方面的不足。仿生蛇由于其多關節(jié)、多自由度，多冗余度的特點，可以完成多種運動姿態(tài)，滿足不同行業(yè)的需求：能夠進行復雜環(huán)境下的搜救、偵查、監(jiān)測、排爆等任務；航空航天領域可用其作為行星表面探測器、軌道衛(wèi)星的柔性手臂；工業(yè)領域可用作多冗余度柔性機械手臂，管道機器人等。近幾年來，特別是2000年以來，蛇形仿生機器人正在成為全世界同行的研究熱點。其理由有二：一、仿生機器人學正在機器人領域占有越來越重要的地位，而由于其自身的典型性，仿生蛇是仿生學領域的熱點研究方向；二、運動機理特殊的仿生蛇有著廣闊的應用情景，例如戰(zhàn)場上的掃雷，爆破，空間站的柔性機械手臂，通過能力很強的行星地表探測器等。
