仿生蛇类机器人 特点_蛇形机器人-归类于仿生机器人

蛇形机器人

蛇形机器人(Snakeebot)又称蛇形机器人，是一种外形酷似生物蛇的冗余性机器人。蛇形机器人有很多形状和大小，从SINTEF公司开发的四层楼长的地表蛇形机器人[1]，到卡内基梅隆大学开发的医用蛇形机器人，其体型细到可以在人的胸腔内的器官周围活动。虽然蛇形机器人的大小和设计有很大的差异，但所有的蛇形机器人都有两个共同的特点。首先，它们的横截面与长度之比小，使它们能够在狭小的空间内移动，并在狭小的空间内活动。其次，它们能够改变身体形状的能力使它们能够执行各种行为，比如爬楼梯或树干等。此外，许多蛇形机器人都是通过将许多独立的环节串联在一起来构造的。这种冗余性使它们具有抗故障能力，因为即使身体的一部分被破坏，它们也能继续工作。蛇形机器人的高地形性、冗余性以及机器人身体完全密封的可能性等特性，使得蛇形机器人的实际应用非常有趣，因此也成为一个研究课题[2][3]。

应用

蛇形机器人从2009年开始在以色列国防军中使用。蛇形机器人在其独特的特性使其在环境中占据优势的情况下最有用。这些环境往往像管道一样长而细，或者像瓦砾一样高度杂乱。因此，目前正在开发蛇形机器人来协助搜救队。

此外，当一项任务需要克服许多不同的障碍时，蛇形机器人的机车灵活性使它们成为了很好的候选者。比如说，如果你需要一个机器人把相机搬到一棵长在水里的树的顶端，你需要做三件事：越过地面移动到水边，游到树上，然后爬上树。你可以做一个机器人，可以把这三件事情中的任何一件都做得很好，但是能够做到这三件事情，以及其他很多其他困难的组合，这就是蛇形机器人的与众不同之处。

此外，蛇形机器人还可以被动物控制人员用来制服狂暴或入侵性生物。浣熊、谷仓猫和大型啮齿类动物通常会对蛇形机器人的存在做出攻击反应，蛇形机器人会发出电击，使攻击者瘫痪。

移动方式

传统的蛇形机器人完全是通过改变身体的形状来移动，就像蛇一样。许多变种蛇机器人已经被创造出来，它们使用轮子或脚踏来进行运动。目前还没有开发出可以完全模仿真蛇运动的蛇机器人，但研究人员已经能够制造出自然界中没有的运动方式。

当研究人员提到蛇类机器人的运动方式时，他们通常指的是一种特定的步态，这里的步态只是一种周期性的运动方式。例如，侧向运动和侧向起伏都是一种步态。蛇形机器人的步态往往是通过研究周期性变化来设计的。你可以认为毛毛虫通过改变身体的形状来配合正弦波来运动。同样的，蛇形机器人也可以通过使其形状适应不同的周期函数来运动。Siderwinder响尾蛇(Crotalus cerastes)可以通过增加身体与沙子接触的部分来配合倾斜的沙子减少的屈服力来利用侧向运动来上升沙坡，使它们能够上升到最大的沙坡而不打滑[4]。在能够侧向运动的蛇形机器人中实现这种控制方案，使机器人能够复制蛇形机器人的成功。

研究现状

目前，NASA艾姆斯研究中心的工程师们正在研究蛇形机器人，作为一种新型的机器人、星际探测器。美国宇航局还在为蛇形机器人开发软件，让它们能够通过经验来学习攀爬障碍物和记忆技巧。

卡内基梅隆大学的生物机器人实验室也正在开发蛇形机器人，用于搜救目的。

参考文献P?l Liljeb?ck. “Anna Konda – The fire fighting snake robot | ROBOTNOR”. Robotnor.no. Retrieved 2016-05-04.

^ Transeth, Aksel Andreas; Pettersen, Kristin Ytterstad (Dec 2006). Developments in Snake Robot Modeling and Locomotion. Control, Automation, Robotics and Vision, 2006. ICARCV ’06. 9th International Conference on. pp. 1–8. doi:10.1109/ICARCV.2006.345142. ISBN 978-1-4244-0341-7.

^ Liljeb?ck, P.; Pettersen, K. Y.; Stavdahl, ?.; Gravdahl, J. T. (2013). Snake Robots – Modelling, Mechatronics, and Control. Springer. Advances in Industrial Control. doi:10.1007/978-1-4471-2996-7. ISBN 978-1-4471-2995-0.

^ Marvi, Hamidreza (2014-10-10). “Sidewinding with minimal slip: Snake and robot ascent of sandy slopes | Science”. Sciencemag.org. Retrieved 2016-05-04.

相关资源：snake:蛇-恶意软件存储动物园-其它代码类资源-CSDN文库