[發明專利]仿真蠕動行走裝置

無效

• 申請號: 201010291117.1
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN101973320A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 張曉光;何緒蘭;林財興;陶喆;胡世東;劉玲
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02;F16L55/34;F16L101/30
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種仿真蠕動行走裝置，可以實現沿著彎形管道或直桿到達人們無法到達的地方，實現爆破或者采集圖像的功能。應用技術涉及機電一體化，電子控制技術領域。仿真蠕動行走裝置具有實現簡單，既能沿著直桿爬行，又能可沿彎管蠕動，能仿真各種蠕蟲的運動形態，基本無噪音的特點。

背景技術

本發明的內容為設計一仿真蠕蟲行走狀態的可沿彎直桿或管爬行的機器人。設計目標是：可以在單片機的控制下隨意沿著彎管或直桿爬行，同時盡量仿真蠕蟲的蠕動行走狀態，在軍事領域能夠用來去人們無法到達的地方實現偵查或者爆破。

本發明在創意理念的支配下，對該仿真蠕動行走裝置進行了機械方面和控制方面的設計。隨著機械科學和控制技術的發展，各種功能的機器人層出不窮。該機器人的發明主要依托的技術有一下三個方面：(1)單片機的發展與應用。(2)爬桿機器人研究的不斷成熟。(3)傳感器技術的迅速發展。(4)連桿機構設計理論的基本成熟。

發明內容

本發明的目的在于針對已有技術存在的漏洞和缺陷，提出一種仿真蠕動行走裝置，使其能夠沿著彎形管道或直桿行走，并且能夠仿真蠕蟲的蠕動行走狀態。

為了達到此目的，本發明的構思是：因為蠕蟲行走的特殊狀態，所以我們提出了仿真蠕動行走裝置的軀體是由若干結構相似的機構串接而成，這樣就既可以模擬蠕蟲的身體特點，又使得機構具有相當的柔性，從而可以實現它能夠沿著彎管爬行的功能。另外因為機械足和角度調整機構很多，系統的控制目標多，任務繁重，所有決定利用單片機和外圍電路來完成控制任務。

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種仿真蠕動行走裝置，其特征在于：機械形態由多塊左狹長板和右狹長板通過銷軸鉸接串聯而成。一塊左狹長板和一塊右狹長板組成該裝置的一個環節，分為一個頭環節，多個中間環節，一個尾環節。所有中間環節的結構形態完全一樣。尾環節與頭環節結構完全對稱，它們都裝有驅動裝置，分別實現仿真蠕動行走裝置的前進與后退。每個環節的左狹長板和右狹長板之間都通過球形鉸接頭裝有統一規格的彈簧裝置。在每相鄰環節的銷軸鉸接點處，都裝有結構彎全相同的機械足。該裝置所有右狹長板的下內壁都裝有結構完全相同的角度調整機構。

驅動裝置是：在尾環節的左狹長板和頭尾環節的右狹長板上各裝有一個伺服電機通過一個聯軸器帶動一個滾筒，把系在滾筒與右狹長板之間的一條皮帶卷起來，實現左狹長板和右狹長板之間角度的收縮。伺服電機是用固定帶固定在左狹長板上的。該驅動裝置與彈簧裝置在空間上正好是錯開的。為了避免該裝置的震動過大，滾筒由兩個軸承支承；該兩軸承的底座固定于左狹長板的內壁槽上，其上蓋固定于該底座上，然后為了確保穩定性，再添加固定帶對軸承體固定。

彈簧裝置是通過球形鉸接點鉸接在左狹長板和右狹長板上的。彈簧裝置由內套筒和外套筒以及套筒中心的彈簧所組成；內外套筒之間可以相互滑動。該壓板與兩端的球形鉸接頭固定連接，便于彈簧沿著套筒長方向壓縮；彈簧在套筒中是兩端各利用一個壓板固定的，從而可實現該彈簧裝置的拉伸。

在銷軸鉸接點處，左狹長板和右狹長板是通過與機械足做成一體的銷軸聯接在一起的。另外在銷軸連接點處還配有外掛輪，用于在該裝置處于非爬行狀態時可實現沿著地面滾動。

機械足裝有行走于管道上對管道抓緊機構。其結構：在機械足中有一個電磁鐵吸引一個鐵塊來帶動一個滑塊在一個中心槽中移動；滑塊帶動連接在兩側的對稱兩個三連桿機構運動，該兩個三桿機構的末端桿件頭部的橡膠墊的合攏實現對管道的接觸，再加上位于中心槽中的一個推桿的頭部橡膠墊的接觸，實現對管道完全抓緊；該推桿末端的鉸接點在一個長形槽中移動，然后用銷釘固定推桿；推桿在推桿槽中的位置可調變化，然后用銷釘固定。

角度調整機構中三根連桿之間用銷釘聯接；第一連桿與右狹長板鉸接；第二連桿與一個雙向電磁鐵鉸接；第三連桿與機械足鉸接；雙向電磁鐵與右狹長板下側內壁滑槽滑配，該內壁滑槽的上下端嵌有鐵塊；第三連桿與機械足用銷釘聯接。角度調整機構的運動是由一個雙向電磁鐵通過一個三連桿機構的從動桿帶動機械足轉動，從而實現機械足對彎曲管道角度的調整；雙向電磁鐵相當于連桿機構中的滑塊，它可以在右狹長板的內壁滑槽中移動，然后通過驅動桿驅動與其相連接的三桿機構運動；雙向電磁鐵通過吸引兩側鐵塊來為角度調整機構提供動力，可實現沿內壁滑槽的上下移動。

本發明與現有技術相比較，具有以下顯而易見的實質性特點和顯著優點：