攝像頭擬采用usb 2.4G無線攝像頭，獨立于主控制板之外，攝像頭采集的圖像信息直接傳給地面控制終端，由專用接收器接收并顯示在PC上位機窗口中。

4.2 驅(qū)動關(guān)節(jié)設(shè)計

　　蛇形機器人每個關(guān)節(jié)處采用兩個舵機進行正交連接，實現(xiàn)每個關(guān)節(jié)2個自由度的控制，使得蛇形機器人能夠在三維空間運動，如圖2與圖3所示。

4.3 供電系統(tǒng)

　　采用11.1V，4000Mah，20C鋰電池組為整個系統(tǒng)供電，為提高機器人的續(xù)航能力，采用太陽能電池板通過升壓電路對鋰電池進行充電，機器人外殼采用透明材料(取自空飲料瓶)，內(nèi)表面覆蓋柔性太陽能電池板，通過多塊柔性太陽能電池板串并聯(lián)可實現(xiàn)對鋰電池12V/2W充電，太陽能電池板對鋰電池充電時，機器人漂浮在水面上(實際作品未使用太陽能電池板，該項功能保留，待后續(xù)開發(fā))。

4. 4 人機界面HMI的開發(fā)

　　這里使用自動化組態(tài)軟件LabView來開發(fā)蛇形機器人的人機界面，其工作流程圖如圖4所示。

5 測試與驗證

5. 1 Maya運動仿真

　　從整個制作的過程來看，機器人整體的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計較為復(fù)雜，但是最終還是完成了結(jié)構(gòu)的設(shè)計、加工與裝配。運動姿態(tài)在Maya軟件上進行了仿真測試，為蛇形機器人的步態(tài)設(shè)計帶來了方便，如圖9所示。

5. 2 實驗室測試

　　在Maya軟件上實現(xiàn)了蛇形機器人的動態(tài)仿真后，在實驗室進行了“懸空測試”，驗證所設(shè)計的步態(tài)的可靠性，如圖10所示。

5. 3 下水測試

　　為了進一步驗證步態(tài)設(shè)計的實際可行性以及蛇形機器人的整體防水性，團隊進行了一次下水試驗。試驗結(jié)果表明，由于蛇形機器人自身的重力略小于其所能達到的最大浮力，蛇形機器人在水中靜止?fàn)顟B(tài)下可以實現(xiàn)漂浮，與理論計算結(jié)果相符，在水面上的二維蜿蜒步態(tài)運動效果較好，如圖11所示。

6 總結(jié)與展望

6. 1 創(chuàng)新之處

　　(1)借助于iNEMO board，使得讓原本開環(huán)的蛇形機器人系統(tǒng)實現(xiàn)了閉環(huán)控制，相比于傳統(tǒng)各類蛇形機器人的開環(huán)控制有了巨大的突破。

　　(2)正交連接的舵機組成的動力結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了機器人的三維運動，使得運動姿態(tài)更加豐富，應(yīng)用領(lǐng)域也會更加廣泛。

　　(3)模塊化的蛇形機器人骨架設(shè)計思想，使得某一關(guān)節(jié)出現(xiàn)問題時可以進行獨立更換。

　　(4)基于LabView制作的上位機軟件功能強大，實現(xiàn)了各種數(shù)據(jù)和指令的實時傳輸以及攝像頭捕捉到的視頻顯示。

6. 2 展望

　　蛇形機器人是一種新型的仿生物機器人，與傳統(tǒng)的輪式或兩足步行式機器人不同的是，它實現(xiàn)了像蛇一樣的“無肢運動”，是機器人運動方式的一個突破，具有結(jié)構(gòu)合理、控制靈活、性能可靠、可擴展性強等優(yōu)點。

　　本文設(shè)計的水下蛇形機器人希望將來能夠在海洋復(fù)雜環(huán)境勘測中得到應(yīng)用，如軍事偵察、海底礦藏調(diào)查、輸油管道檢查、鉆井平臺水下結(jié)構(gòu)檢修、電纜檢查、水下考古、海上養(yǎng)殖及江河水庫的大壩檢查等領(lǐng)域。

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