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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 多功能仿生機(jī)器蛇
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 數(shù)理
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 機(jī)器蛇是一種能夠模仿生物蛇運(yùn)動(dòng)的新型仿生機(jī)器人，由于它能像生物蛇一樣實(shí)現(xiàn)“無(wú)肢運(yùn)動(dòng)”，被國(guó)際機(jī)器人業(yè)界稱(chēng)為“最富于現(xiàn)實(shí)感的機(jī)器人” 實(shí)現(xiàn)多自由度配合完成所需蠕動(dòng)，游動(dòng)、側(cè)移、側(cè)滾的運(yùn)動(dòng)機(jī)理的動(dòng)作。用水平方向和垂直方向的角度變化的時(shí)差以及水平與垂直方向的步距變化，實(shí)現(xiàn)機(jī)器蛇的游動(dòng)。機(jī)器蛇的側(cè)移、側(cè)滾和游動(dòng)方式的原理基本類(lèi)似。
- 詳細(xì)介紹：
- 機(jī)器蛇的工作原理是通過(guò)改變各個(gè)關(guān)節(jié)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)使蛇體達(dá)到相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)蛇體的協(xié)調(diào)動(dòng)作。蛇類(lèi)的各種無(wú)肢運(yùn)動(dòng)形式表現(xiàn)出了相當(dāng)?shù)牡匦芜m應(yīng)性，又基于仿生學(xué)理論在非結(jié)構(gòu)環(huán)境以及極限環(huán)境下的應(yīng)用已成為智能機(jī)器人技術(shù)研究和發(fā)展的之重，因此通過(guò)蛇不同時(shí)刻的不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)計(jì)算各個(gè)關(guān)節(jié)之間的相對(duì)角度以使仿生蛇連續(xù)蜿蜒運(yùn)動(dòng)。其具有反饋、感知和自主能力性，可代替人類(lèi)在很多危險(xiǎn)而且復(fù)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(luò)功能，當(dāng)蛇在執(zhí)行特殊任務(wù)時(shí)，采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以快速便捷的傳回到上位機(jī)來(lái)分析研究，節(jié)省人力物力。配合不同傳感器可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式使其可以很出色的執(zhí)行隱蔽的戰(zhàn)場(chǎng)偵察任務(wù)等。同樣環(huán)境下的車(chē)型機(jī)器人可能被卡死或者絆倒,而機(jī)器蛇則不會(huì)，又由于結(jié)構(gòu)合理、控制靈活、性能可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以在比較危險(xiǎn)、空間狹小的工作地點(diǎn)執(zhí)行任務(wù)，如在有輻射、有粉塵、有毒及戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下可執(zhí)行偵察任務(wù)；在地震、塌方及火災(zāi)后的廢墟中尋找傷員；在狹小和危險(xiǎn)條件下探測(cè)和疏通管道；在水里游動(dòng)偵察，還可以爬樹(shù)；可以應(yīng)用于采礦、航天、軍事、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域；可以為人們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里研究數(shù)學(xué)、力學(xué)、控制理論和人工智能等提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等，總之具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
作品圖片
作品專(zhuān)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)
- 1.蛇形機(jī)器人的蠕動(dòng)，游動(dòng)、側(cè)移、側(cè)滾的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，對(duì)機(jī)器蛇的蠕動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模式設(shè)計(jì)； 2.用攝像頭對(duì)蛇形機(jī)器人所到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行觀測(cè)； 3.沒(méi)有輪子可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的分檢搬運(yùn)； 4.蛇形機(jī)器人可以進(jìn)入較小空間中進(jìn)行作業(yè)； 5.利用單片機(jī)進(jìn)行控制，占用面積小，費(fèi)用低。 6.使用GSM模塊，使整個(gè)定位系統(tǒng)的功能更加強(qiáng)大。 7.上升空間大，此裝置不禁可以用在戰(zhàn)場(chǎng)上掃雷，爆破，礦井和廢墟中探測(cè)營(yíng)救，反恐、管道維修以及外行星地表探測(cè)等惡劣條件，還可用于自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)的及時(shí)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(shí)現(xiàn)快速定位，快速搜救，可用于各種特殊場(chǎng)合。 9.使用了GPS定位技術(shù)，使用近地衛(wèi)星，解決了網(wǎng)絡(luò)無(wú)法覆蓋的一些地段?？梢远ㄎ坏骄W(wǎng)絡(luò)無(wú)法覆蓋的地段，使定位的準(zhǔn)確性得到保障。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1.機(jī)器蛇是一種能夠模仿生物蛇運(yùn)動(dòng)的新型仿生機(jī)器人，由于它能像生物蛇一樣實(shí)現(xiàn)“無(wú)肢運(yùn)動(dòng)”，被國(guó)際機(jī)器人業(yè)界稱(chēng)為“最富于現(xiàn)實(shí)感的機(jī)器人”。自1972年日本東京科技大學(xué)研制出世界上第一臺(tái)蛇形機(jī)器人至今，世界上只有日本、美國(guó)、德國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家研制和開(kāi)發(fā)了這種新型機(jī)器人。 2.實(shí)現(xiàn)多自由度配合完成所需蠕動(dòng)，游動(dòng)、側(cè)移、側(cè)滾的運(yùn)動(dòng)機(jī)理的動(dòng)作。用水平方向和垂直方向的角度變化的時(shí)差以及水平與垂直方向的步距變化，實(shí)現(xiàn)機(jī)器蛇的游動(dòng)。機(jī)器蛇的側(cè)移、側(cè)滾和游動(dòng)方式的原理基本類(lèi)似，可以達(dá)到機(jī)器蛇的側(cè)向移動(dòng)，當(dāng)然可以翻過(guò)像樓梯等一定程度的臺(tái)階。 3.機(jī)器蛇的GPS定位能實(shí)時(shí)的定位蛇體所在的位置，采集當(dāng)前環(huán)境的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（經(jīng)緯度、高度、運(yùn)動(dòng)方向、速度）； 4．機(jī)器蛇通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到終端，供科研人員或調(diào)研用戶(hù)參考，國(guó)內(nèi)在此領(lǐng)域暫無(wú)研究； 5．機(jī)器蛇串口攝像頭對(duì)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，并能實(shí)時(shí)的環(huán)境資料以圖片傳回并保存。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年4月中旬在陜西理工學(xué)院參加校內(nèi)“挑戰(zhàn)杯”并獲特等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 成品
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 委托中介機(jī)構(gòu)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品
使用說(shuō)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(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 技術(shù)特點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)： 針對(duì)障礙物眾多、凹凸不平以及管道等特殊的環(huán)境，機(jī)器蛇的適應(yīng)性明顯優(yōu)于輪式機(jī)構(gòu)。利用各個(gè)關(guān)節(jié)之間的旋轉(zhuǎn)形成良好的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的機(jī)器蛇。 推廣前景： 此裝置不禁可以用在戰(zhàn)場(chǎng)上掃雷，爆破，礦井和廢墟中探測(cè)營(yíng)救，反恐、太空、航空、醫(yī)療、管道維修以及外行星地表探測(cè)等惡劣條件，還可用于自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)的及時(shí)通信，可以實(shí)現(xiàn)空中偵查、管道檢測(cè)、電線桿、高空線路維修、石油化工、內(nèi)部維護(hù)等，由于它的靈活性，加上防水材料可以實(shí)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(chǎng)分析： 由于其有很好的推廣前景，國(guó)內(nèi)的在這方面的研究也未到達(dá)上述的各個(gè)地方、領(lǐng)域，所以它的市場(chǎng)前景非常好。 經(jīng)濟(jì)效益的預(yù)測(cè)： 由于機(jī)器蛇靈活、關(guān)節(jié)有水平和豎直交錯(cuò)而成，所以能適應(yīng)全方位的一定，對(duì)于地形的偵探、研究，以及對(duì)于各個(gè)危險(xiǎn)地帶都能運(yùn)用。 它具有結(jié)構(gòu)合理、控制靈活、性能可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 自1972年日本東京科技大學(xué)研制出世界上第一臺(tái)蛇形機(jī)器人至今，世界上只有日本、美國(guó)、德國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家研制和開(kāi)發(fā)了這種新型機(jī)器人。本課題日本已研究到可以在水里自由游動(dòng)；美國(guó)，德國(guó)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(shù)等，并已應(yīng)用于航空航天。
