本发明属于工业机械臂，特别涉及一种用于深窄环境作业的蛇形机器人。
背景技术：
1、蛇形机器人是一类由多个串联关节组成的超冗余连续型机器人，其蛇形主体结构。主体结构的横截面尺寸明显小于总长度，这使它们能够进入小管道或孔口，且能够弯曲并适应不规则环境，从而到达其他机器人无法到达的地方。在航空航天、消防救援、管道维护等领域具有极大的应用潜力。
2、蛇形工业机器人通常采用绳驱的方式控制各串联关节的位置和姿态，每根绳索都由独立的绳索驱动器控制，通过不同绳索之间的长度变化控制各关节的运动。蛇形工业机器人的主体部分通常直接与容纳绳索驱动器的驱动箱直接连接，驱动箱则通过直线导轨连接在固定基座上，由驱动箱的线性移动实现主体部分的送进。这导致机器人整体尺寸过大，蛇形工业机器人的工作范围受限。
3、虽然超冗余的自由度提供了高度的灵活性，但也使得其整体结构刚度不足，导致其在深窄环境中作业时无法保证足够的末端载荷和定位精度，难以满足人机交互、工业生产等领域对精细操作的需求。
技术实现思路
1、针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种用于深窄环境作业的蛇形机器人，以解决传统蛇形工业机器人工作范围小，整体刚度不足的问题。
2、本发明的技术方案是：一种用于深窄环境作业的蛇形机器人，包括蛇形机械臂和用于驱动所述蛇形机械臂的蛇形机械臂控制箱，所述蛇形机械臂包括蛇形机械臂主体；
3、所述蛇形机械臂主体包括头部关节、尾部关节和多个中间关节，多个所述中间关节通过万向节连接在所述头部关节、尾部关节之间，所述中间关节包括中间连接轴和同轴套设在所述中间连接轴两端的中间连接筒，所述中间连接轴两端用于连接万向节，所述中间连接筒上周向设有多个过绳孔，所述过绳孔内设有驱动绳，所述驱动绳用于穿过所述过绳孔与对应的中间关节固定连接，用于控制对应的中间关节；
4、蛇形机械臂控制箱包括设置在驱动单元架上的多个直线驱动单元，单个直线驱动单元用于驱动一个所述驱动绳做收缩或舒张运动，所述直线驱动单元包括驱动电机、电机法兰、支撑柱、联轴器、丝杆下座、驱动丝杆、驱动光轴、直线轴承、驱动丝杆螺母、螺母座、拉力传感器、驱动绳固定夹和丝杆上座，所述驱动电机与电机法兰固定连接，电机法兰通过支撑柱与丝杆下座间隔固定连接，驱动电机的输出轴通过联轴器与驱动丝杆连接，驱动丝杆通过轴承固定在丝杆下座和丝杆上座之间的中轴线上，丝杆下座与驱动单元架固定连接，驱动丝杆上端与驱动丝杆螺母通过螺纹连接，用于将驱动丝杆的旋转运动转变为驱动丝杆螺母的直线运动，驱动丝杆螺母、直线轴承以及拉力传感器均固定在螺母座上，驱动光轴固定在丝杆下座与丝杆上座之间，直线轴承与驱动光轴同轴配合，用于为螺母座的轴向运动提供支撑，驱动绳固定夹与拉力传感器固定连接，驱动绳固定夹夹持固定所述驱动绳的一端，用于通过螺母座的运动将驱动力传递到驱动绳。
5、进一步地，所述头部关节包括头部连接轴和同轴套设在所述头部连接轴外侧的头部连接筒，所述头部连接轴一端为带键槽的连接轴，用于连接万向节，头部连接轴另一端为带连接孔的圆盘，用于连接末端执行机构，所述圆盘边缘与所述头部连接筒固定连接；
6、所述尾部关节包括尾部连接轴和同轴套设在所述尾部连接轴外侧的尾部连接筒，所述尾部连接轴一端为带键槽的连接轴，用于连接万向节，尾部连接轴另一端为带连接孔的圆盘，且与所述尾部连接筒固定连接。
7、进一步地，所述蛇形机械臂还包括用于输送所述蛇形机械臂主体的直线送进机构，所述直线送进机构包括：
8、保持架，其为中空管状结构，所述保持架两端分别设置头部端盖和尾部端盖，所述蛇形机械臂主体穿过头部端盖和尾部端盖设置，且蛇形机械臂主体位于所述保持架内部的部分与保持架的轴线重合，所述头部端盖和尾部端盖上均设有丝杆座和两个光轴抱具，两个光轴抱具与丝杆座以保持架轴线为中心点呈等边三角形设置；
9、丝杆，活动连接设置在两个所述丝杆座之间；
10、两个光轴，分别设置在对应的所述光轴抱具内，所述丝杆与两个光轴均平行于保持架的轴线；
11、送进电机，设置在所述尾部端盖上，所述送进电机通过联轴件与所述丝杆同轴连接，用于带动丝杆旋转；
12、连接板，设置在所述保持架内部，所述连接板上设有丝杆螺母和两个限位轴承，所述丝杆螺母螺纹配合套设在所述丝杆外侧，用于将丝杆的旋转运动转换为丝杆螺母的直线运动，为连接板提供驱动力，两个限位轴承分别为对应活动套设在两个所述光轴外侧，用于连接板的运动限位，所述连接板与所述尾部连接轴连接，用于通过连接板的直线运动，实现所述蛇形机械臂主体的送进退出运动。
13、进一步地，所述驱动绳包括：
14、内线，由多股细钢丝绳缠绕组成，其一端作为运动端焊接设有圆柱形合金块，所述圆柱形合金块用于与驱动绳控制的中间关节的中间连接筒内壁固定连接；
15、支撑结构层，包括多个套设在所述内线外侧的环状钢丝节；
16、外皮，包裹设置在所述支撑结构层外侧；
17、两个线管帽，分别设置在所述外皮两端，用于外皮的两端封口；
18、两个线管座，分别夹设在两个所述线管帽上，用于固定所述驱动绳两端，其中一个线管座固定在驱动单元架上，另一个固定在连接板上。
19、进一步地，蛇形机器人还包括升降平台车，所述蛇形机械臂控制箱设置在所述升降平台车上，升降平台车上还设有总控制箱，所述总控制箱与所述蛇形机械臂控制箱控制连接。
20、进一步地，所述升降平台车上设有刚性机械臂，所述刚性机械臂与所述总控制箱控制连接，所述刚性机械臂远端通过法兰盘连接有一个所述保持架，所述保持架内设有所述蛇形机械臂主体。
21、进一步地，所述升降平台车上设有刚性机械臂，所述刚性机械臂与所述总控制箱控制连接，所述刚性机械臂远端设有连接机构，所述连接机构上平行固定设有两个所述保持架，每个所述保持架内设有一个所述蛇形机械臂主体。
22、进一步地，所述丝杆上座和丝杆下座上分别固定设有渐近开关，所述渐近开关用于当螺母座运动至设定位置时，向驱动电机的控制模块发送信号，避免螺母座超出设定运动范围。
23、本发明的工作原理：蛇形机器人能够通过总控制箱控制刚性机械臂和蛇形机械臂的关节角度变化，从而改变机器人的整体姿态和末端位置；
24、首先，将升降平台车移动到合适的工作地点并固定，为蛇形机器人的运动提供刚度足够的工作平台；其次，通过总控制箱控制刚性机械臂的姿态，将蛇形机械臂安置在合适的工作位置；最后通过蛇形机械臂控制箱控制蛇形机械臂的姿态，并配合直线送进机构的轴向送进运动将蛇形机械臂主体以复杂的姿态伸入深窄环境中完成作业；
25、蛇形机械臂控制箱中若干直线驱动单元都分别控制一根驱动绳，每个蛇形机械臂的各个关节均由若干驱动绳控制，通过驱动绳的伸缩运动，实现单个关节的俯仰和偏航运动，每个关节具有两个旋转自由度，通过若干关节串联实现蛇形机械臂的冗余自由度。
26、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
27、1、通过将蛇形机械臂通过重构设计安装在刚性机械臂末端，能够在更大的工作范围和更高的运动稳定性的前提下提供更高的自由度，能够在更加复杂的深窄环境中作业。
28、2、将蛇形机械臂的驱动结构与执行结构分离，能够显著减小蛇形机械臂的体积和重量使蛇形机器人获得更大的工作承载能力和更高的灵活性，同时分离设计使得蛇形机器人的安装和部署更加灵活，可以应用在不同的工作平台上。
29、3、直线送进机构能够实现蛇形机械臂的送进和退出，在深窄环境中作业能够独立控制蛇形机械臂的姿态以及送进长度，提高了蛇形机器人的可操作性和灵活性。
30、4、升降平台车能够扩大蛇形机器人的移动范围，通过更换不同类型的平台，可以实现全地形灵活作业。
1.一种用于深窄环境作业的蛇形机器人，包括蛇形机械臂（1）和用于驱动所述蛇形机械臂（1）的蛇形机械臂控制箱（31），所述蛇形机械臂（1）包括蛇形机械臂主体（11），其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种用于深窄环境作业的蛇形机器人，其特征在于：
3.如权利要求2所述的一种用于深窄环境作业的蛇形机器人，其特征在于，所述蛇形机械臂（1）还包括用于输送所述蛇形机械臂主体（11）的直线送进机构（12），所述直线送进机构（12）包括：
4.如权利要求3所述的一种用于深窄环境作业的蛇形机器人，其特征在于，所述驱动绳（114）包括：
5.如权利要求3所述的一种用于深窄环境作业的蛇形机器人，其特征在于，还包括升降平台车（4），所述蛇形机械臂控制箱（31）设置在所述升降平台车（4）上，升降平台车（4）上还设有总控制箱（3），所述总控制箱（3）与所述蛇形机械臂控制箱（31）控制连接。
6.如权利要求5所述的一种用于深窄环境作业的蛇形机器人，其特征在于，所述升降平台车（4）上设有刚性机械臂（2），所述刚性机械臂（2）与所述总控制箱（3）控制连接，所述刚性机械臂（2）远端通过法兰盘连接有一个所述保持架（121），所述保持架（121）内设有所述蛇形机械臂主体（11）。
7.如权利要求5所述的一种用于深窄环境作业的蛇形机器人，其特征在于，所述升降平台车（4）上设有刚性机械臂（2），所述刚性机械臂（2）与所述总控制箱（3）控制连接，所述刚性机械臂（2）远端设有连接机构（13），所述连接机构（13）上平行固定设有两个所述保持架（121），每个所述保持架（121）内设有一个所述蛇形机械臂主体（11）。
8.如权利要求1所述的一种用于深窄环境作业的蛇形机器人，其特征在于，所述丝杆上座（31113）和丝杆下座（31105）上分别固定设有渐近开关（31114），所述渐近开关（31114）用于当螺母座（31110）运动至设定位置时，向驱动电机（31101）的控制模块发送信号，避免螺母座（31110）超出设定运动范围。
