柔性智能自充式救助器整体采用仿蛇形模块化设计,由多个蛇关节通过正交串联组成。主要包括机械与驱动系统、自充气系统、感知与智能决策系统三大部分。机械与驱动系统为机器人提供运动能力,自充气系统用于形成救生结构,感知与智能决策系统实现环境感知、目标识别和自主决策,各系统协同工作,确保机器人高效完成救援任务。
图1 蛇形机器人整体结构图
通过模拟蛇的运动机理和行为方式,实现高效水上救援。该救助器采用仿生关节结构,高度还原蛇的关节灵活性,兼具卓越的运动稳定性和复杂环境适应能力,能够快速稳定地游向落水者实施救援。救助器设计中引入自充气式功能,当救助器靠近落水者时,舵机驱动机身弯曲形成救生圈形态,同时启动气囊充气系统,快速充气形成柔性束缚结构,确保溺水者安全固定。为增强救援稳定性,救助器首尾关节外侧配备磁铁装置,当被救人员浮起后,救助器通过首尾磁吸连接形成闭合结构。最后,救助器的推进系统带动落水者平稳返回岸边。