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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 仿生蛇機(jī)器人
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 仿生蛇機(jī)器人，應(yīng)用仿生學(xué)原理，模擬蛇的運(yùn)動(dòng)軌跡。、能夠適應(yīng)各種復(fù)雜地形，如：草地、沼澤、廢墟、狹長地帶等。鑒于仿生蛇機(jī)器人的上述特點(diǎn)，操作者可以利用其完成救援、排爆、探測(cè)等多項(xiàng)任務(wù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 仿生蛇機(jī)器人，應(yīng)用仿生學(xué)原理，模擬蛇的運(yùn)動(dòng)軌跡。、能夠適應(yīng)各種復(fù)雜地形，如：草地、沼澤、廢墟、狹長地帶等。鑒于仿生蛇機(jī)器人的上述特點(diǎn)，操作者可以利用其完成救援、排爆、探測(cè)等多項(xiàng)任務(wù)。本仿生蛇的獨(dú)特之處在于：其靈活的關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)，使蛇身可同時(shí)完成二維面、三維體的運(yùn)動(dòng)軌跡：即二維平面內(nèi)的簡單擺動(dòng)，三維立體的高靈活、高自由度的空間移動(dòng)；多種傳感器的可拆卸搭載，使仿生蛇在應(yīng)用功能上更為完善；仿生蛇作為承載體，傳感器作為應(yīng)用對(duì)象，兩者獨(dú)立執(zhí)行任務(wù)，互不影響?？刂品绞剑荷呱硪詥纹瑱C(jī)作為控制對(duì)象，進(jìn)行多路舵機(jī)控制，蛇頭兼容各種傳感器。運(yùn)動(dòng)時(shí)，操作人員通過計(jì)算機(jī)向蛇體發(fā)送無線指令，命令其完成各種指定動(dòng)作并同時(shí)進(jìn)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(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品的創(chuàng)新之處在于：一、應(yīng)用仿生學(xué)原理制作的仿生蛇，具有靈活多變的特點(diǎn)，能夠適應(yīng)更為復(fù)雜環(huán)境、地形，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。二、蛇頭可根據(jù)實(shí)際需要配裝各種傳感器，成為名副其實(shí)的“全能蛇”。技術(shù)關(guān)鍵：1、基于蛇腹橫縱向摩擦力的新型運(yùn)動(dòng)方法的研究和實(shí)現(xiàn)。2、在模擬自然蛇的基礎(chǔ)上達(dá)到控制簡單、運(yùn)動(dòng)靈活等目的。3、建立三維空間數(shù)學(xué)模型以模擬蛇的運(yùn)動(dòng)軌跡，利用插值法計(jì)算蛇關(guān)節(jié)舵機(jī)的位置數(shù)據(jù)，最終通過單片機(jī)對(duì)多路舵機(jī)進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)仿生蛇的正常運(yùn)動(dòng)。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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、快速的信息采集。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品的科學(xué)先進(jìn)性：1、本作品創(chuàng)作靈感來源于生物蛇的獨(dú)特行走方式。作者經(jīng)過實(shí)地觀察和查閱相關(guān)資料后大膽創(chuàng)新，顛覆傳統(tǒng)機(jī)器人的行走方式，依據(jù)仿生學(xué)原理，賦予仿生蛇普通機(jī)器人無法具備的特殊功能，使其能夠在多種復(fù)雜環(huán)境（如礦井、廢墟、沼澤，管道等）下出色完成任務(wù)。2、仿生蛇由于其多關(guān)節(jié)，多自由度，多冗余度的特點(diǎn)，可以調(diào)整出多種運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，滿足作業(yè)需求。其無輪行走、關(guān)節(jié)靈活是一大亮點(diǎn)。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(cè)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(wù)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品獲得鄭州大學(xué)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目資助 2010年度第102項(xiàng) 《多功能仿生蛇》。
作品所處階段
- 最終調(diào)試，外殼設(shè)計(jì)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合作生產(chǎn)
作品可展示的形式
- 實(shí)物圖片，現(xiàn)場展示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 作為一款定位于救援和探險(xiǎn)類的機(jī)器人，仿生蛇機(jī)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(dá)到代替人類進(jìn)行各類危險(xiǎn)探測(cè)及災(zāi)難救援的目的。在蛇頭部位安裝成像模塊。遠(yuǎn)距離傳輸圖像；安裝紅外成像模塊，進(jìn)行生命跡象搜索、夜間探察地形等；安裝壓力傳感器，監(jiān)測(cè)壓力及承重；安裝加速度傳感器，監(jiān)測(cè)目標(biāo)物運(yùn)動(dòng)狀況；另外可根據(jù)實(shí)際需要配裝其它類型傳感器。該仿生蛇機(jī)器人可被廣泛應(yīng)用于野外探險(xiǎn)、軍事偵察、地震、災(zāi)難救援等任務(wù)中并大顯身手，因此可以說該機(jī)器人具有很高的實(shí)用價(jià)值。在民用市場領(lǐng)域，仿生蛇可用于戶外探險(xiǎn)。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(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)是仿生學(xué)的一個(gè)重要分支。人類雖然在思想上超出動(dòng)物很多，但在適應(yīng)特殊環(huán)境方面卻要比動(dòng)物差很多。雖然人類應(yīng)用了很多機(jī)械技術(shù)來彌補(bǔ)這一不足，但冰冷的機(jī)械仍顯得龐大而笨拙，仿生學(xué)研究正是彌補(bǔ)這方面的不足。仿生蛇由于其多關(guān)節(jié)、多自由度，多冗余度的特點(diǎn)，可以完成多種運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，滿足不同行業(yè)的需求：能夠進(jìn)行復(fù)雜環(huán)境下的搜救、偵查、監(jiān)測(cè)、排爆等任務(wù)；航空航天領(lǐng)域可用其作為行星表面探測(cè)器、軌道衛(wèi)星的柔性手臂；工業(yè)領(lǐng)域可用作多冗余度柔性機(jī)械手臂，管道機(jī)器人等。近幾年來，特別是2000年以來，蛇形仿生機(jī)器人正在成為全世界同行的研究熱點(diǎn)。其理由有二：一、仿生機(jī)器人學(xué)正在機(jī)器人領(lǐng)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(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究方向；二、運(yùn)動(dòng)機(jī)理特殊的仿生蛇有著廣闊的應(yīng)用情景，例如戰(zhàn)場上的掃雷，爆破，空間站的柔性機(jī)械手臂，通過能力很強(qiáng)的行星地表探測(cè)器等。
