蛇形模块化机器人产品及技术介绍
仿生机器人之机器蛇解读
第二种是直线运动，即履带式运动。由于蛇没有胸 骨，它的肋骨可以前后自由移动，肋骨与腹鳞之间有 肋皮肌相连。当肋皮肌收缩时，肋骨便向前移动，这 就带动宽大的腹鳞依次竖立，即稍稍翘起，翘起的腹 鳞就像踩着地面那样，但这时只是腹鳞动而蛇身没有 动，接着肋皮肌放松，腹鳞的后缘就施力于粗糙的地 面，靠反作用把蛇体推向前方，这种运动方式产生的 效果是使蛇身直线向前爬行，就像坦克那样。
6
1）美国宇航局(NASA)的SnakeBot
NASA于1999年开始研究多关节的蛇形机器人，计划在 其太空计划中用于行星地表探测以及空间站维护工作。其第 一代蛇形机器人如图所示。它采用相邻正交的串联机构，由 中央计算机集中控制。该机器人能完成蠕动前进，游动前进， 翻越简单障碍物等功能。
7
2）德国Gavin.H S1-S5
9
4）国防科大RoboSnake
国防科大RoboSnake是国内最早报道的蛇形机器人，最初为 二维结构，依靠从动轮前进，长约1.5米，重约3Kg。共分十七节。 它能在地上或草丛中自主地蜿蜒运动，前进、后退、转弯和加速等 都活动自如，最大运动速度可达每分钟二十米。最有趣的是，披上 “蛇皮”后，它还能像蛇一样在水中游泳，摆动着的“身躯”激起 层层涟漪。 10
5）中科院沈阳自动化所蛇形机器人
同样采用正交串联结构，可以完成蠕动前进、游 动前进、滚转等运动。并给予可重构的思想提出一种新 型结构。
11
二、蛇形机器人的运动模式分析
第一种是侧摆和起伏，所有的蛇都能以这种方式 向前爬行。爬行时，蛇体在地面上作水平波状弯曲， 使弯曲处的后边施力于粗糙的地面上，由地面的反作 用力推动蛇体前进，如果把蛇放在平滑的玻璃板上， 那它就寸步难行，无法以这种方式爬行了，当然，在 自然界是不会有像玻璃那样光滑的地面的。
蛇形机器人驱动原理
蛇形机器人驱动原理
蛇形机器人驱动原理可以分为以下几种方法：
1. 基于绳索驱动：蛇形机器人通过多个绳索和驱动轮组成的机构来实现驱动。
每个绳索连接到机器人的不同部位，并通过电动机或者气动机构驱动来控制绳索的收放，从而使机器人进行蠕动运动。
2. 基于电动马达驱动：蛇形机器人的每个关节都安装有电动马达，通过控制电动马达的旋转来驱动机器人的运动。
不同关节之间的运动通过分别控制各个电动马达的转速和方向来实现。
3. 基于形变材料驱动：蛇形机器人的身体由形变材料（如人工肌肉）构成，形变材料会在外界刺激下发生形变，从而驱动机器人运动。
可以通过电流、温度或化学反应等方式，控制形变材料的形状变化，进而实现机器人的蛇行运动。
4. 基于液压驱动：蛇形机器人使用液压系统来驱动机器人的运动。
液压驱动系统通过液体的流动来驱动机械部件的运动，液压系统中的液压泵提供液体的动力，并通过液压缸或液压马达将液体的动力转化为机械运动。
以上是一些常见的蛇形机器人驱动原理，不同的蛇形机器人可能采用不同的驱动方式。
此外，还可以使用其他驱动原理，如气动驱动、电磁驱动等，来实现蛇形机器人的运动。
机器蛇 仿生机器人 说明书
的旋转。相邻关节正交连接，一个关节在偏转方向旋转，另一个
关节在俯仰方向上旋转，结合起来就可以实现三维空间内的运动。
机器蛇的运动模式
机器蛇对自然界中的蛇的运动方式进行了模仿，如行波运动、拐弯、抬头、横向平移。 同时还结合进了机器蛇自己特有的运动方式：侧向翻滚。由于在复杂的工作环境下，机器蛇 的“腹部”不可能总是与地面接触，机器蛇具有不怕“翻身”的功能。 1、行波运动 机器蛇的主要运动方式是行波运动。 行波运动是依靠波在体内传播而产生的。 机体的部 分关节与支持面接触， 它们与支撑面之间作用力的大小和方向随蛇形机器人运动形态的变化 而改变。各个接触关节在每一刻所受到的摩擦力大小和方向不同，其合力为驱动力。所以， 蛇形机器人的行波运动，可以适应复杂多变的作业环境，诸如穿越狭小的管道、跨越沟壑、 爬坡、上楼梯、越障等。
机器蛇的应用
相对于传统的移动机器人， 蛇形机器人具有很多优点， 能够应用到很多复杂和危险的环 境中。虽然目前蛇形机器人的研究尚处在实验阶段，但蛇形机器人有广泛的应用前景。 机器蛇可以用于在有辐射、有粉尘、有毒及战场环境下，执行侦察任务；在地震、塌方 及火灾后的废墟中找寻伤员； 在航空航天领域可作为行星表面探测器、 轨道卫星的柔性手臂； 在狭小和危险条件下探测和疏通管道； 工业上则可应用于多冗余度柔性机械手臂， 管道机器 人等。
2、抬头运动 抬头运动是模仿自然界中蛇抬头的一种运动。运动时，首先将蛇尾 盘起来，作为支撑，后将蛇头抬到一定的高度，蛇头也可以根据要求进 行偏转和俯仰。抬头运动的主要目的是为了有更好的空间观察能力，观 测周围的环境。 3、横向平移运动 在自然界中，横向平移运动是沙漠中响尾蛇所常 采用的一种运动步态。 机器蛇在横向平移运动过程中， 部分机体与地面接触，作为静态接触点，部分机体抬 起实现空间侧移，如此反复，实现侧向前进。由于运 动过程中，机体是由上向下与地面接触的，所受的摩 擦阻力较小，而且机体与地面有多个接触点，因此适
关于蛇形机器人结构运动及控制的研究
关于蛇形机器人结构运动及控制的研究蛇形机器人是一种模仿蛇形动态运动特性的机器人。
由于蛇形机器人的结构与运动方式与传统的机器人有所不同，因此对于蛇形机器人的结构、运动以及控制的研究具有重要意义。
首先，蛇形机器人的结构设计是研究的关键。
蛇形机器人通常由多个连续关节组成，每个关节都可以相对于前一个关节弯曲并展开。
通过控制关节的弯曲和展开，蛇形机器人可以模拟蛇身的曲线形状。
为了实现这种结构，研究人员通常采用柔性材料制作机器人的关节，以实现关节的变形。
此外，关节之间的连杆也需要适应关节变形的能力，这需要考虑到关节与连杆之间的连接方式及材料选择。
然后，蛇形机器人的运动特性也是研究的重点之一、蛇形机器人的运动是通过关节的协调运动实现的。
研究人员通过研究蛇类的运动方式，探索了不同的运动模式。
其中，波浪式运动是常见的一种模式，即蛇形机器人从头部到尾部依次弯曲并展开，形成像蛇一样的波浪形状。
此外，还有一些其他的运动模式，如直线运动、旋转运动等。
研究人员通过研究这些运动模式，探索了不同的运动方法和策略，以实现蛇形机器人的高效运动。
最后，蛇形机器人的控制方法也是蛇形机器人研究的重要内容。
蛇形机器人的控制需要实时控制各个关节的弯曲角度以及关节之间的协作运动。
常用的控制方法包括开环控制和闭环控制。
开环控制是在事先确定好运动序列的情况下，通过一定的控制输入来驱动机器人完成运动。
闭环控制则是在运动过程中通过传感器检测实际运动状态，并与目标运动状态进行比较，通过调整控制输入来实现机器人的运动控制。
研究人员通过模拟和实验，比较不同的控制方法的优缺点，并提出了一些新的控制策略，以提高蛇形机器人的运动性能和控制精度。
综上所述，关于蛇形机器人的结构、运动及控制的研究是一项具有重要意义的研究工作。
通过对蛇形机器人的结构、运动及控制的研究，可以为机器人的设计和应用提供一定的理论基础和实践经验，推动机器人技术的发展和应用。
同时，蛇形机器人的研究还可以为生物学、医学等领域提供一定的借鉴和启示，促进不同学科之间的跨界合作。
一种新型的攀爬蛇形机器人
第20 卷 第1期 苏州市职业大学学报 V ol.20,No.1 2009年3月 Journal of Suzhou V ocational University Mar. , 2009一种新型的攀爬蛇形机器人孙 洪（苏州市职业大学 电子信息工程系，江苏 苏州 215104）摘 要：针对蛇形机器人最常采用的三种关节连接方式:平行连接、正交连接和万向节连接,通过典型实例进行了工作空间的分析和比较,提出了一种具有万向节功能的P -R(pitch -roll)模块.该模块结构简单、便于控制,所组成的蛇形机器人理论上可以实现各种三维攀爬动作.最后通过研制的新型攀爬蛇形机器人样机,验证了P -R模块的可实现和灵活性．关键词：蛇形机器人；平行连接；正交连接；万向节连接；P -R模块；工作空间中图分类号：TP242 文献标志码：A 文章编号：1008-5475(2009)01-0027-05A New Style Climbing Snakelike RobotSUN Hong(Department of Electronic Information Engineering, Suzhou Vocational University, Suzhou 215104, China)Abstract: Three most dominant joints' links, namely parallel link, orthogonal link and universal jointlink, of snakelike robot were presented by typical models. Based on examples, their operating spaceswere analyzed and compared. Then a new functional module for joints' combination, named Pitch -Roll, was presented. This module has the function of universal joint, but is simpler to implementand easier to control. A snakelike robot based on this link module can theoretically perform all typesof maneuvers in 3D spaces. Finally, the prototype of a new type snakelike robot based on the P -Rmodule was produced, which further verified the agility of P -R module.Key words: snakelike robot; parallel link; orthogonal link; universal joint link; P -R module;operating space收稿日期：2008-11-26；修回日期：2009-01-16作者简介：孙 洪(1972-),女,山东济南人,讲师,博士,主要从事工业机器人和仿生机器人研究.蛇形机器人是仿生机器人研究中很活跃的一支,从1972年日本东京大学的Hirose 教授研制出第一台样机至今,相继有数十台蛇形机器人样机问世.这些样机能实现在平面上蜿蜒爬行、侧滑、翻滚等二维运动,在爬行中抬头或爬台阶、翻越较低障碍等三维运动,而对于更为复杂的如爬树等三维运动则甚为少见.本文将通过典型实例对几种样机的连接方式进行分析比较,提出一种新的连接方式,并基于该连接方式研制蛇形机器人样机,以期能够开发出结构简单、便于控制、具有多种运动模式的、能爬树的攀爬型蛇形机器人,它可实现空中侦察、管外壁检测、电杆高空线路维修等功能,其应用前景十分广阔.1 常见蛇形机器人关节连接方式蛇形机器人是一种无固定基座、多关节、多自由度的链式柔性机器人,它由多个相同或相似的单元模块连接组成,其运动模式和工作空间决定于各单元模块间的连接方式.综合考察各种样机,蛇形机器!!!!!!!!!!!!!!!DŽc* !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!DŽd*ZYXZYXZYXZYXP RHEF I4 结 论本文采用P-R 模块所研制成功的一种新型的具有攀爬功能的蛇形机器人,能实现灵活的三维运动.当前大部分采用平行连接或正交连接的蛇形机器人甚至一端固定的柔性机器人或机械臂,均可通过简单的改造,变成P-R 模块连接方式,从而大大提升其灵活性和工作空间.参考文献：[1] ENDO G, TOGAWA K, HIROSE S. Study on self -contained and terrain adaptive active cord mechanism[J]. IEEEInternational Conference on Intelligent Robots and Systems, 1999, 3: 1399-1405.[2] 周旭升,潘献飞,谭红力,等. 一种蛇形机器人的研制[J].机器人,2002,24(7):684-687.[3] 黄 恒,颜国正,丁国清,等. 一类蛇形机器人系统的运动学分析[J].高技术通讯,2002,6(3):90-94.[4] MAKOTO M, SHIGEO H. Three -dimensional serpentine motion and lateral rolling by active cord mechanism ACM -R3 [J].Proceedings of the 2002 IEEE/RSJ Intl, 2002, 1: 829-834.[5] BERNHARD K, KARL L P. GMD -Snake2: a snake -like robot driven by wheels and a method for motion control [J].Proc. of the Internet Content Rating Association, 1999: 3014-3019.[6] AOKI T, OHNO H, HIROSE S. Study on pneumatic mobile robot: design of SSR -II using bridle bellows mechanism [J].Proceedings of the 41st SICE Annual Conference , 2002, 3(5/7): 1492-1496.[7] NILSSON M. Why snake robots need torsion -free joints and how to design them [J]. Proceedings of the 1998 IEEEInternational Conference on Robotics and Automation, 1998, 1: 412-417.(责任编辑：尚 丽))b* !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!)c* !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!)d*偠㒧2009年第1期 孙 洪：一种新型的攀爬蛇形机器人。
蛇形机器人的原理
蛇形机器人的原理蛇形机器人的原理是通过模仿和模拟蛇的运动方式来实现机器人的移动。
蛇能够在不同的环境下灵活地爬行，并且能够通过扭动身体的方式来改变方向和前进。
蛇形机器人就是通过类似的方式来实现机械结构和运动控制。
蛇形机器人通常由多个关节和环节组成，这些关节和环节通过某种机械连接方式相互连接。
每个关节都有能够自由运动的自由度，可以通过这些自由度的组合来实现蛇形机器人的运动。
在机械设计上，通常使用连杆、铰链、舵机等来实现关节的运动。
蛇形机器人的运动方式主要是通过扭曲和扭转自身的身体来实现。
具体来说，当蛇形机器人需要向前运动时，它会将身体前面的一部分向前扭动，同时将身体后面的一部分向后扭动。
这样一来，机器人整体的前进方向就会与身体的扭动方向相反，从而向前移动。
蛇形机器人的身体通常由一系列类似链环的环节组成。
这些环节具有一定的柔软性和可变形性，可以通过变形来实现机器人的运动。
每个环节通常由一个关节和一个连接环组成。
关节用于控制环节的运动，连接环用于实现环节之间的连接和运动传递。
在控制方面，蛇形机器人通常使用传感器和控制算法来实现运动的识别和控制。
传感器主要用于感知机器人周围的环境，例如通过摄像头来感知周围障碍物的位置和距离。
控制算法则负责根据传感器的数据来计算机器人的运动轨迹和关节的运动方式。
在运动控制方面，蛇形机器人的目标是通过对每个关节的运动控制来实现机器人整体的运动。
通常，每个关节都由一个电机或舵机驱动，通过改变电机或舵机的转动角度来实现关节的运动。
控制算法根据机器人的运动目标和当前环境的信息，计算每个关节应该运动的角度和方向，然后发送控制信号给相应的电机或舵机。
总结起来，蛇形机器人的原理是通过模仿和模拟蛇的运动方式来实现机器人的移动。
它由多个关节和环节组成，通过某种机械连接方式相互连接，并且通过扭曲和扭转身体来实现运动。
蛇形机器人通过传感器和控制算法来感知环境和控制运动，以实现机器人整体的运动和导航。
叶片轮式蛇形机器人
项目简介叶片轮式蛇形机器人采用叶片轮驱动，比一般的蛇形机器人具有更好的翻越和攀爬能力，能够适应各种复杂的地面环境，同时具有结构简单、操作方便、速度快、成本低的特点。
该机器人由控制者通过无线摄像头传回的图像进行遥控控制，能够脱离视线范围工作，根据环境的不同可搭载不同的传感器完成各种任务。
主要可用于地震废墟下搜救伤员，在军事上侦察敌情，公安部门反恐，核工厂、危险化学药品生产工厂危险区域检测等。
详细介绍叶片轮式蛇形机器人由姿态控制系统、移动系统、遥控控制系统、无线视频系统、电源系统五个部分组成。
姿态控制系统：本叶片轮式蛇形机器人设计为5节，约半米长，共有4个关节，每个关节有三个自由度，两个可控制自由度，一个自平衡旋转自由度，通过控制关节处的舵机实现蛇形机器人姿态的改变。
移动系统：通过10个直流减速电机驱动10个叶片轮前进，比轮式驱动更容易越过障碍物。
每个叶片轮由三片弹簧片成两两120度固定于轮轴上而成，每片都略微向后弯曲，以防止前进时将杂物卷起卡住叶片轮。
遥控控制系统：包括无线遥控发射器和无线遥控接收器。
控制者通过无线摄像头传回的图像了解蛇形机器人周围地形情况，使用无线遥控发射器将控制信号传送给无线遥控接收器。
无线视频系统：通过无线摄像头将蛇形机器人周围图像传送到控制者的显示设备上，实现超视距控制。
电源系统：采用两块3.7V的锂聚合物电池串联供电。
本蛇形机器人头部安装有无线摄像头和高亮LED灯（在黑暗环境下使用），由控制者通过无线摄像头传回的图像对其进行遥控控制，能够脱离视线范围执行任务。
其采用的叶片轮式驱动能够比常规的驱动方式（如轮式驱动、履带式驱动）提供更佳的驱动能力和越障能力，每个关节有三个自由度（一般只有两个），能够取得更好的运动效果。
在不改变机身的情况下，可以通过更换不同的驱动机构来适应不同的运动环境，实现运动效率的高效化。
本蛇形机器人可搭载各种传感器，用于地震废墟下搜救伤员，在军事上用于侦察敌情，公安部门用于反恐，核工厂、危险化学药品生产工厂用于进入危险区域检测，外星探测等。
仿生蛇形机器人设计与应用
声纳与红外感应
仿生蛇形机器人还具备声纳和红外感应功能，能够感知周 围生物和电子设备的存在，为侦察提供更多信息。
目标跟踪与打击
灵活跟踪
凭借其仿生的蛇形结构 ，机器人能够在复杂环 境中实现对移动目标的 跟踪，如车辆、人员等 。
狭小空间救援
仿生蛇形机器人的灵活性和适应性使其能够在狭小的空间中进行 救援，为受灾人员提供及时的援助。
灾害模拟演练
模拟灾害环境
仿生蛇形机器人可以模拟地震、洪水等灾害现场，为救援团队提供 模拟演练的环境。
评估救援能力
通过模拟演练，救援团队可以评估自身的搜救能力和响应速度，为 实际救援提供参考。
培训与教育
超声波传感器
用于测量机器人与周围环境之间的距离，实现机 器人的导航功能。
IMU传感器
用于检测机器人的姿态，帮助机器人保持稳定的 运动状态。
驱动器系统
电机驱动器
用于驱动电机转动，实现机器人的运动。
舵机驱动器
用于驱动舵机转动，控制机器人的姿态和运动方向。
电源系统
电池
为机器人提供电力，一般采用可充电电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
感知系统架构
01
设计感知系统的整体架构，包括传感器数据的采集、处理和传
输。
触觉传感器
02
设计能够模拟蛇的触觉感知的触觉传感器，并开发相应的数据
处理算法。
视觉传感器
03
设计能够模拟蛇的视觉感知的视觉传感器，并开发相应的数据
处理算法。
导航软件设计
1 2
SLAM算法
使用SLAM（同时定位与地图构建）算法实现机 器人的自主导航。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
SolidSnake-II——模块化机器蛇概述一、应用背景：近几年来，仿生机器人学正在机器人领域占有越来越重要的位置，蛇形机器人由于其结构的特殊性,已成为仿生领域的研究热点。
蛇形机器人在战场上的扫雷，爆破，矿井和废墟中探测营救，管道维修以及外行星地表探测等条件恶劣，且要求有高可靠性的领域有着广阔的应用前景。
模块化设计和高冗余度设计等新思路的提出和逐步完善，使蛇形机器人成为研究的亮点。
二、SolidSnake II 实验样机概述：SolidSnake II 结合了国内外蛇形机器人的发展现状，充分考虑了蛇类生物的运动特点，从仿生学的角度，结合机器人动力学和摩擦学等的相关理论，建立了基于行为控制理论的蛇类运动学模型，把蛇类生物的复杂运动形式化解为局部的、简单的行波状态，并以固定的相位差沿蛇体进行传播。
采用中央处理机（即蛇的大脑）集中控制的方式把各种运动方式进行合成，实现了机器蛇的蠕动、游动、侧移、侧滚、抬头、翻越障碍物等运动形式。
在对蛇类运动机理深入研究的基础上，得出了利用杆状结构的角度变化和运动时延，相位差去控制机器蛇运动的速率和运动方向的规律，并在实验中得到了验证。
三、solid snake – II 创新点详述一）、模块化的机构设计：采用模块化的机构设计，可以很快的组装一条新蛇，而且结合电路系统，可以实现任意节数的组合，以适应不同的应用场合。
单元体模块组成部件有：两节壳体，两个伺服电机，一块从机控制板。
机械对接接口非常简单，只需要五个螺钉即可对接一个单元体。
一个模块化单元体为一个正交的关节，有两个正交方向的自由度，在机械结构与控制结构上均自成一体，通过总线与其他从机及主机通讯。
标准配置的SolidSnake-II 带有外接电池。
但用户可以自行加装电池到每个单元关节，以便无缆运行。
二）、基于行为控制设计的solid snake – II 电路系统及程序构架：1），电路系统构架：在电路设计上采用分布式底层运动控制——高层中枢决策”的控制逻辑，通过i2c 总线通讯。
上位机为PC 机控制，通过对总线的定时轮询来实现随时插拔关节。
此设计能方便地实现替换任意关节，能根据不同任务随时拆卸\安装新的关节，甚至实现带电插拔，极大的增强了蛇形机器人的可靠性和耐用性。
PC 机可以控制主机，从而实现对solid snake- II 的高层控制；也可直接控制solid snake- II 实验样机，实时的改变任意单元体的状态，实现底层控制。
每块从机上都有两路AD 采集，可以实时的采集关节的绝对角度值（需要用户自行改装电机），以修正来自主机的角度数据，实现有限度的基于行为的运动控制。
我们决定将来加装合适的传感器，以感知周围环境，实现各大限度的局部自主，从而实现基于行为的运动控制。
2），配套的程序构架：三），运动设计与实现：1. 蛇形机器人运动的动力学基础：蛇类生物的运动方式主要是通过蛇体扭矩的变化以及蛇体与地面的摩擦来共同提供动力。
在运动形式上为行波的传播；表现形式上主要有蠕动和游动两种基本方式以及由这两种方式相结合产生的各种复杂的运动方式。
蠕动主要由垂直方向的扭矩产生角度变化，由于相邻结构体的约束力和地面的摩擦反作用力的共同作用而产生的一种运动形式。
经过力的合成作用产生的水平方向的力可以驱动蛇体向前移动。
通过对蛇行机器人的动力学分析建模，我们建立机器蛇的相邻关节的运动受力关系模型如下：切向力的函数：法向力的函数：法向力：功率函数：其中T（s）为相邻关节的扭矩，s 为沿运动方向前进的长度。
2. 相位差对蛇体运动方式的影响：在实际的运动中，蛇类生物的运动方式有一定的固有模式，可以近似为三角波或正弦波在蛇体中的传播。
从仿生学的角度看，为了使蛇形机器人的运动满足蛇类运动的特点，就必须保证波形的顺利传播。
在对蛇形机器人的动力学分析的基础上，我们采用相互正交的连杆结构来设计蛇体，由于每一节可以有两个自由度，因此，我们可以实现蛇体的空间运动。
同时，相互正交的结构也是模块化设计的要求。
基于从控制机理上尽量模范生物蛇的原则，我们采用基于行为主义控制理论的蛇类运动学模型，其基本原理是：蛇的运动由一系列同时发生的简单动作或“能力”组成，通过自组织实现系统的复杂行为。
观察大量的蛇类生物运动录像可以发现，蛇的几乎任何复杂运动都是一个局部的、简单的状态以固定的相位差沿蛇体传播的过程。
如果把蛇体抽象为一杆数为N 的杆系，蛇类运动可归纳为如下简单运动学模型（设运动从t=0 时刻开始）：K(N,t) = K(N-1,t-Δ(t)) + C1*Σ(C2*t*ω(t-1)) + C3*L(t-1) （1）当前状态上一个相位状态外界信号修正值前次动作修正值其中:1．）(N,t)为t 时刻第N 节的状态;(这里的状态包括相对位置、角度关系)2．）K 为权值，代表当前状态与以前运动结果的关联度，C1*Σ(C2*t*ω(t-1))综合描述了外界信号对蛇体动作的影响；3．）ω(t-1)为上一时刻蛇体接受到的外界信号的函数，此参数描述了蛇体的外界信号接口，并且补偿由于时间流逝造成的外界影响越来越大，以至于当前控制命令被忽略的问题（这个问题在试验的初期出现过，由于时间流逝造成C1*Σ(C2*t*ω(t-1))项越来越大，以至于主要控制指令项K(N-1,t-Δ(t))可忽略）；4．）C2*t 为权值与时间衰减系数之积，描述了时间流逝对蛇的记忆产生的影响，两个分立动作之间时间间隔越长，前者对后者的影响也就越小，C2 通过试验确定；5．）C3 为权值，通过试验确定一组值，再在符合给定条件的时候赋给相应的控制变量；L(t-1)项描述了蛇体上一时刻的状态对当前状态的影响。
此参数非常重要，因为某些动作能否完成取决于上一时刻蛇体的状态，比如上一时刻蛇体处于翻倒的状态，则当前时刻“眼镜蛇式侧移”是无法完成的，这样就要求翻倒后L(t-1)能趋于某个极限，这样则K(N,t)->K(N,t-1)，即蛇体不会动；不动的状态持续一定时间，当外界信号修正值C1*Σ(C2*t*ω(t-1))达到给定阈值且相应标志值为真时，L(t-1)恢复原值，蛇体自动执行翻身动作；SolidSnake II 利用各关节处的舵机来控制各杆件的相对运动，以构成要求的姿态和运动过程。
我们的蛇形机器人具有多种不同的运动方式，包括：蠕动前进/后退，游动前进/后退，翻越障碍，横滚，横向游动，测滚等。
还有其他的辅助运动，包括抬起头部关节，翻倒后自动翻身等等。
同时，依靠蛇体中位的调节，我们可以实现蛇体在游动中的转向。
根据以上公式以及我们设计的运动要求，SolidSnake II 具有包括蠕动一个关节、扭曲相邻关节、固定一个关节在某个相位、放松一个关节等基本动作能力(即K(N,t))，通过（1）的简化模型K(N,t)=K(N-1,t-dt) （2）我们可以得到一个完整、平滑、比较自然的单个波峰，蠕动波形前进的运动，如图2 所示。
图2为保证蛇体运动时波形的延续性，我们设计在8 节蛇体内传递两个波形，这样在传递波形时，就可以保证波形的连续性（因为蛇体的节数限制波形数）。
同时，调节蛇体运动的水平和垂直的相位差，以及水平面内和垂直平面内的相位差，我们也可以得到不同的运动方式。
3.摩擦力对蛇形机器人运动的影响：蛇形机器人的蠕动和游动能否顺利进行，如何有效地减少摩擦，利用摩擦去推动蛇体运动也是一个必须解决的关键问题。
摩擦力与蛇体的重量，地面环境的粗慥程度有关。
经过分析，在不同的环境中，蛇体的弯曲角度与摩擦系数有着一定的联系。
但在大多数的平坦地面上，影响的主要因数是蛇体的重量、结构。
我们模拟进行了摩擦系数测试后，SolidSnake II 模型采用轻质塑料制成，有三种组合蛇体：裸机、半整机与整机；整机双向从动轮设计可以有效的降低摩擦力的影响。
同时，蛇体两侧增加的从动轮，实现了游动的平滑过渡，从动轮使有效摩擦力的作用明显增加。
经过实践测试，我们发现，从动轮的设计基本可实现蛇体的轻松游动。
同时，从动轮也不会减少蠕动的推动力。
4.蛇形机器人的自主运动：由于蛇形机器人可适应不同的环境要求，在防爆、反恐等领域有着广阔的应用前景。
因此，针对蛇形机器人的远程控制和自主控制也是一项研究的热点和难点。
SolidSnake II–研究版装配有摄像头和图像传输系统，通过远控计算机，方式可实现随时调节，因此机器蛇在复杂的环境中有自主避障的运动能力，可穿过复杂的迷宫环境。
同时，该蛇形机器蛇能跨越较低的障碍物。
SolidSnake II的主要技术参数：四、产品系列总体介绍一）、博创蛇形机器人介绍仿生机器人学正在机器人领域占有越来越重要的位置，而由于其自身的典型性，蛇形机器人是仿生领域的热点研究方向。
北京博创兴业科技有限公司早在2001年研制出了UP-SolidSnake II蛇形机器人，是国内第一款也是唯一一款用于高等院校机电教学的蛇型机器人。
UP-SolidSnake是仿生机器人、机器人运动学和机电控制的机器蛇教学良好实验平台。
目前的UP-SolidSnake II蛇形机器人标准配置为12自由度。
二）、UP-SolidSnake II的构成图1为机器蛇的关节零件，采用开模注塑工艺，重量轻外形美观图2为机器蛇的驱动电机，这种伺服电机是航模、小型机器人上时常用到的舵机。
图3为机器蛇的单节模块，它由一个伺服电机（舵机），和一个关节零件组成。
图4为机器蛇的一个单元、由两个单节模块、两个轮子、一块从机板组成，即两节为一个单元。
蛇的每个单元都具有横向与纵向两个的自由度。
图5为机器蛇实物图，由6或8个单元以及蛇头、蛇尾组成。
蛇头内装有主控板且蛇头前端可加装摄像头。
图6为机器蛇整机配件图。
包括镍氢电池组一个，无线模块一个。
图1：关节零件图2：伺服电机（舵机）伺服电机关节零件图3：单节模块 图4：单元从机板 轮子 图5：实物图蛇头蛇尾电池无线模块图6：整机配件三）、UP-SolidSnake II的控制系统：整个SolidSnake控制系统，先由上位机（PC）通过无线串口发送指令字符串至蛇体主控板。
接着由主控板对指令进行解析重组，发送到各关节从机板。
从机板根据收到的主控板指令控制各关节的运动。
•主控板：一块，主芯片采用8位微处理器—mega128，放置于蛇头内•从机板：6块，主芯片采用8位微处理器—mega8，安装于蛇的各个单元上，每单元一块•接口：RS232/485 /USB•驱动控制：基于网络协议的伺服电机位置环•通讯链路：9600bps/433MHz数传电台•上位机：具有RS232/USB接口的PC系统PC端控制界面四）、UP-SolidSnake II技术参数列表实用版研究版关节布局12关节6单元16关节8单元结构长/宽/高800x65x65mm1000 x65x65mm重量 1.2kg 1.5kg工作电压直流6V直流6V工作电流2A 最大5A2A 最大5A控制主处理器8位微处理器—mega1288位微处理器—mega128从机板处理器6个8位微处理器—mega88个8位微处理器—mega8接口RS232/485 /USB RS232/485 /USB通讯链路9600bps/433MHz数传电台9600bps/433MHz数传电台驱动控制基于网络协议的伺服电机位置环基于网络协议的伺服电机位置环操作系统Windows2000/xp Windows2000/xp软件开发库通讯类源码、指令类源码通讯类源码、指令类源码运动设计软件单关节控制+整体运动控制单关节控制+整体运动控制运动数据游动、蠕动、侧移、抬头游动、蠕动、侧移、抬头、翻滚、原地转弯其他运动仿真软件运动仿真软件扩展无线摄像头红外传感器2个五）、常见问题l问：机器蛇是靠身体上的轮子驱动前进的吗？l答：不是。