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　　张军豪， 陈英龙， 杨双喜， 王高贤， 杨昕宇， 弓永军。 蛇形机械人：仿希望理、机闭○ 驱动 和△修… 模驾御▽ ◁[ J]。 板滞工程学报， 2022， 58(7)！ 75-92？

　　摘要：蛇形机 械人是一种或许步★武生 △物蛇运动★的新型◁仿 ○■希=望器人，因为它○能=像生○物蛇 相通告终“无肢运动”，因此被邦★际机械人◁业界 称为“最富于实际感的机械人”。切磋涉及资料★学 k8凯发国=际、仿生学、板滞策画创修、传感手○□艺 ○ 等众学 科交叉调 和，正在消防灭火、灾后周济、海底处境与管道探测、庞大处境功课、军事◁= 窥探■□等规模具■有■辽阔利用前景，受到邦外里学者及机构的■普通闭心和切磋。从蛇的生物特色、仿生道理、机闭驱动、修模及驾御 等方面临◁蛇形■机械 人切磋举 行综述，按机■闭类型将蛇形机械人分为被=动轮式、主动轮式、履带式、流体驱动、同化驱动和其他驱动等；以及目前常用■于蛇形 机 =械人的○ 修模○○设施和驾 御政策。从中总结和明白，取得蛇形机械人的枢纽切○磋题目征求资料升级、机闭优化、柔性传感 手艺 和 自适合驾■御，其另日起色宗旨征■求 新型资料制备成型、高效机闭策画加工、圆活柔性传感手艺、新型适 合大变□形的修模设施、自适合驾御编制研发。

　　跟着转移机械人△手艺的○起 色，蛇形机械人正在地面周济、管道通道巡检、河流 海底水下窥探和庞大处境功课等规模具有辽阔的利用前景[1-2]<○strong>增压泵 家用。自20世纪70年代，蛇形机械人的策 画与研发不断是机械人规模切磋热门，各邦科…研职员策画了很 众新▽○ 型蛇形机械人。日本东京工△业大学HIROSE等正在1972年最先提出蛇形机械人的观点和策画计划，后续斥 地了10众种分歧类型的蛇形机械★人[3-6]；卡内基梅 隆大学C HOSET等笃志于策画闭节机○闭，并创修了 几代蛇形机械人[7-9]；挪威科技大学PETTERS EN等研制了众代陆地、海洋和两栖蛇形机械人，且Eelu○me系列 的机械人□已已毕产学研相连系■=[ 10-12]。

　　蛇形■机械人的起色涉及仿生学、资料 科学和机械人学k8凯发国 际。目前，正在复合资料、机械人修模与仿真、传感与驾御、跨学科利用等规模都面◁对 着诸△□=众离○ ■… □间。本文从蛇类生物特色和仿希 望理、机闭策画和驱动形式、修模与○驾御等方面阐述了蛇○形机械人的切磋近 况，并明 ◁白商榷了蛇形机◁械 人切磋难点、存正在的题目○和另日能够的起色趋 向。

　　蛇○类的身体机 闭闭键由椎骨、肋骨和头骨构成，如图1a所示，肋骨附着正 在椎○ 骨界限以▽爱护内部器官和 机闭，椎骨贯穿 蛇的身体 重…新部相接到尾部。脊髓正在椎骨内部，闭键成效是通过大脑和 身体其他△部 位之间★通报神经信号[13]。相邻的椎骨相互相连造成搭○钮式机闭，如图1b所示，可能已毕有限的相对回旋，绕笔直轴可○转○动▽10º～20º，绕秤谌轴微小回旋，然而椎 骨的数■ 目约为130～500个，一齐沿着身体宗旨的转动角度总和很大，使蛇正在运动时具有极佳的圆活性[14]增压 泵 家用▽。蛇类的肌肉骨骼编★制极其庞大，蛇类的脊椎骨肌肉 中有一片面横跨数十个椎骨，这片面肌肉 沿身体的两侧呈对角◁线陈列，末了附着正在肋骨，应用肌肉的扩 张 和减■=弱 周期性地转 变身形，从而推动本身的运动[15]。陆地蛇类可通过众种形式○运动，征求通过身体的蜿蜒摇动，通过腹部的单侧减弱或拉伸，将身体折叠成手风琴式运动以 及将▽身体…蜷缩成螺旋状运动[16]。KANO等阐了然众闭节肌肉正在蛇类运○动中的 效率机制[17]。INOUE等基于CT成像和剖解学切磋蛇类众种运动形式的内正在机理[18]。ASTLE▽Y等基 于工程力学外面明白蛇类众闭节肌肉的铰接机闭，仿真结果与蛇类的生物机闭数据高度吻合[15]。

　　蛇类会凭据处境转变它们的运动 步态，GR AY▽等切磋 了○草蛇△的 运动，并将★其陆地运动分为蜿蜒运动(图2a▽)，手风琴状运动(图2b)，直线d) 等四种分歧的步态[19]。HIROSE等基于侧滑管理假设(即运 动时没有侧向转移)竖立了 运动学模。凯发k8国际家用k8凯发国际 增压泵。