1.一种基于张拉整体结构的可攀爬仿生蛇形机器人,其特征在于,包括:
缠绕上段螺旋结构(1),所述缠绕上段螺旋结构(1)一端为连接端,另一端为用于驱动其做弯曲和螺旋运动的驱动端;
中间螺旋伸缩结构(2),所述中间螺旋伸缩结构(2)一端与所述缠绕上段螺旋结构(1)的连接端铰接连接;
缠绕下段螺旋结构(3),所述缠绕下段螺旋结构(3)一端为连接端,其该端与所述中间螺旋伸缩结构(2)另一端铰接连接,所述缠绕下段螺旋结构(3)另一端为用于驱动其做弯曲和螺旋运动的驱动端;
所述缠绕上段螺旋结构(1)和所述缠绕下段螺旋结构(3)的结构相同,其中所述缠绕上段螺旋结构(1)采用线性张拉整体结构(4),其包括:连接板(11),所述连接板(11)为平行线性布置的多个,每个所述连接板(11)上由前向后分别开设有外预紧力孔(101)、内预紧力孔(102)、方向控制孔(103);
外预紧力弹性绳(12),所述外预紧力弹性绳(12)穿设在所述外预紧力孔(101)中,且所述外预紧力弹性绳(12)的两端分别固定在所述线性张拉整体结构(4)两端所述外预紧力孔(101)上;
内预紧力弹性绳(13),所述内预紧力弹性绳(13)穿设在所述内预紧力孔(102)中,且所述内预紧力弹性绳(13)的两端分别固定在所述线性张拉整体结构(4)另一端的所述内预紧力孔(102)上;
驱动索(14),所述驱动索(14)穿设在所述方向控制孔(103)中,且所述驱动索(14)一端固定在所述线性张拉整体结构(4)一端的所述方向控制孔(103)上,所述驱动索(14)另一端穿过所述线性张拉整体结构(4)另一端的所述方向控制孔(103)后与驱动机构连接,所述驱动机构固定在所述线性张拉整体结构(4)另一端的所述连接板(11)上,所述线性张拉整体结构(4)一端的所述连接板(11)与所述中间螺旋伸缩结构(2)的一端铰接连接;
所述外预紧力孔(101)包括:第一外预紧力孔(1011)、第二外预紧力孔(1012),所述内预紧力孔(102)包括:第一内预紧力孔(1021)、第二内预紧力孔(1022)、两个第三内预紧力孔(1023),所述方向控制孔(103)包括:第一方向控制孔(1031)、第二方向控制孔(1032)、第三方向控制孔(1033);
所述外预紧力弹性绳(12)包括:第一外预紧力弹性绳(121)、第二外预紧力弹性绳(122);所述内预紧力弹性绳(13)对折分成两股弹性绳(131);所述驱动索(14)包括:第一驱动索(141)、第二驱动索(142)、第三驱动索(143);所述驱动机构包括:第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构;
每个所述连接板(11)均包括:
半圆形板(111),所述半圆形板(111)上间隔开设有所述第一外预紧力孔(1011)和所述第二外预紧力孔(1012);
侧凸耳板(112),所述侧凸耳板(112)为两个,且分别固定在所述半圆形板(111)底端面的左右两侧,其中一个所述侧凸耳板(112)上按前后方向分别开设有所述第一内预紧力孔(1021)、所述第一方向控制孔(1031),另一个所述侧凸耳板(112)上按前后方向分别开设有所述第二内预紧力孔(1022)、所述第二方向控制孔(1032);
中间凸耳板(113),所述中间凸耳板(113)底端面一侧固定在所述半圆形板(111)顶端面上,且位于两个所述侧凸耳板(112)之间,所述中间凸耳板(113)上按前后方向分别开设有两个所述第三内预紧力孔(1023)和一个所述第三方向控制孔(1033);
其中,所述第一外预紧力弹性绳(121)穿设在所述第一外预紧力孔(1011)中,所述第二外预紧力弹性绳(122)穿设在所述第二外预紧力孔(1012)中;
所述内预紧力弹性绳(13)上的对折段(132)穿过位于所述线性张拉整体结构(4)一端的两个所述第三内预紧力孔(1023),所述内预紧力弹性绳(13)上的一侧弹性绳(131)分别穿设在相邻的所述连接板(11)上的所述第一内预紧力孔(1021)和所述第三内预紧力孔(1023)中,所述内预紧力弹性绳(13)上的另一侧弹性绳(131)分别穿设在相邻的所述连接板(11)上的所述第二内预紧力孔(1022)和第三内预紧力孔(1023)中,以使每股所述弹性绳(131)在所述线性张拉整体结构(4)内部均呈纵向S形波纹状布置;
所述第一驱动索(141)穿设在所述第一方向控制孔(1031)中,且其另一端与所述第一驱动机构连接,所述第二驱动索(142)穿设在所述第二方向控制孔(1032)中,且其另一端与所述第二驱动机构连接,所述第三驱动索(143)穿设在所述第三方向控制孔(1033)中,且其另一端与所述第三驱动机构连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于张拉整体结构的可攀爬仿生蛇形机器人,其特征在于,所述第一内预紧力孔(1021)和所述第二内预紧力孔(1022)处于同一第一竖向平面内,两个所述第三内预紧力孔(1023)处于同一第二竖向平面,所述第一竖向平面位于所述第二竖向平面的前侧。
3.根据权利要求2所述的一种基于张拉整体结构的可攀爬仿生蛇形机器人,其特征在于,所述内预紧力弹性绳(13)在所述对折段(132)处的夹角α为170°。
4.根据权利要求3所述的一种基于张拉整体结构的可攀爬仿生蛇形机器人,其特征在于,所述中间螺旋伸缩结构(2)包括上下两个所述线性张拉整体结构(4),两个所述线性张拉整体结构(4)之间分别固定有第四驱动电机(5)、第五驱动电机(6)、第六驱动电机(7),所述第四驱动电机(5)的输出轴上均缠绕有两个第一驱动索(141),所述第五驱动电机(6)的输出轴上均缠绕有两个第二驱动索(142),所述第六驱动电机(7)的输出轴上均缠绕有两个第三驱动索(143);两个所述线性张拉整体结构(4)远离所述第四驱动电机(5)的端部上的所述连接板(11)分别与所述缠绕上段螺旋结构(1)、所述缠绕下段螺旋结构(3)上对应的所述连接板(11)均铰接连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于张拉整体结构的可攀爬仿生蛇形机器人,其特征在于,两个所述线性张拉整体结构(4)远离所述第四驱动电机(5)的端部上的所述连接板(11)分别与所述缠绕上段螺旋结构(1)、所述缠绕下段螺旋结构(3)上对应的所述连接板(11)均通过球头万向节(8)铰接连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于张拉整体结构的可攀爬仿生蛇形机器人,其特征在于,两个所述线性张拉整体结构(4)远离所述第四驱动电机(5)的端部上的所述连接板(11)上均固定有铰接座(81),所述铰接座(81)上开设有球铰孔(811),所述缠绕上段螺旋结构(1)、所述缠绕下段螺旋结构(3)上对应的所述连接板(11)上均固定有球头(82),所述球头(82)转动连接在所述球铰孔(811)内,以形成所述球头万向节(8)。