[實(shí)用新型]蚯蚓式爬行機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420244905.9
• 申請(qǐng)日: 2014-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN203920959U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王稼民;安琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D57/02
• 分類號(hào): B62D57/02;B62D57/024
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責(zé)任公司 31203
• 代理人: 談順法

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種以蚯蚓的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行爬行的機(jī)器人。具體涉及一種機(jī)器人，通過電磁鐵產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動(dòng)，采用液壓機(jī)構(gòu)作為傳動(dòng)裝置，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人相關(guān)結(jié)構(gòu)的屈伸。機(jī)器人爬行中，橡膠外皮與其所在平面接觸，提供前進(jìn)所需的摩擦力。

背景技術(shù)

近年來，仿生學(xué)是現(xiàn)代科技發(fā)展中的及其重要的一部分。人們通過研究一些動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方式，從中汲取靈感，并將其與用到設(shè)計(jì)之中，從而解決一些生活當(dāng)中的問題。

蚯蚓的運(yùn)動(dòng)方式非常獨(dú)特。這種環(huán)節(jié)動(dòng)物可以進(jìn)行軀體伸縮，并通過各個(gè)環(huán)節(jié)有規(guī)律的伸縮實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。蚯蚓的身上遍布剛毛，當(dāng)其部分環(huán)節(jié)與地面接觸時(shí)，便能夠通過剛毛增大這些環(huán)節(jié)與地面間的摩擦力，保證其軀體伸縮時(shí)不會(huì)打滑。

通過效仿蚯蚓的運(yùn)動(dòng)方式而設(shè)計(jì)出來的機(jī)器人擁有一定的實(shí)用價(jià)值。這種機(jī)器人可以在平面及管道中爬行，并且克服一定大小的阻力作用。通過其特殊的運(yùn)動(dòng)方式，可以在絕大多數(shù)路況環(huán)境(包括沙地，泥地，斜坡等)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能。在遇到障礙物時(shí)，該機(jī)器人可以提供平面力，具有一定的掙脫能力。因此蚯蚓機(jī)器人勝任人難以踏足的環(huán)境(例如管道，洞穴)的遙控勘測(cè)工作。

目前已經(jīng)研制出幾種不同的蚯蚓式爬行機(jī)器人，機(jī)器人所依據(jù)的原理也各有所不同。通過傳統(tǒng)機(jī)械元件，例如電機(jī)驅(qū)動(dòng)連桿的蚯蚓機(jī)器人，在運(yùn)動(dòng)過程中存在比較大的沖擊，并且不易實(shí)現(xiàn)靈活的轉(zhuǎn)向功能。此外還有通過記憶合金勵(lì)磁方式驅(qū)動(dòng)的蚯蚓機(jī)器人，但是其本身機(jī)體太輕，且動(dòng)力性能有所不足。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種通過電磁力及液壓機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)具有平面直線運(yùn)動(dòng)及轉(zhuǎn)向功能的，并能夠提供一定工作動(dòng)力的蚯蚓式爬行機(jī)器人。該機(jī)器人具有靈活性好，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，高動(dòng)力性能，適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種路況(包括沙地，泥地，斜坡等)的運(yùn)動(dòng)，并具有遙控和勘測(cè)的功能。

實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種蚯蚓式爬行機(jī)器人，其特征在于，所述的機(jī)器人包括一個(gè)中間模塊和位于中間模塊兩端的兩個(gè)端部模塊，以及連接中間模塊和端部模塊的兩個(gè)可伸縮段；

所述的中間模塊包括：一個(gè)環(huán)形的中間電磁鐵15套裝在中間套筒14內(nèi)，中間磁鐵15的兩側(cè)有兩個(gè)后液缸5固定，兩個(gè)前液缸18與后液缸5連接；

兩個(gè)端部模塊具有相同結(jié)構(gòu)，每個(gè)端部模塊包括：一個(gè)端部電磁鐵11，其兩側(cè)由后液缸5和電池套筒7固定，后液缸5與前液缸18配合連接，電池10裝在電池套筒7內(nèi)；

一個(gè)端部模塊的頂端安裝有尾套筒9，藍(lán)牙模塊8設(shè)置于尾套筒9內(nèi)；另一個(gè)端部模塊的頂端安裝有電子元器件套筒1，一個(gè)處理電路模塊19安裝于電子元器件套筒1內(nèi)，兩個(gè)端部模塊上的電池10相互串聯(lián)；

在中間模塊和端部模塊的每個(gè)后液缸中，分別設(shè)置了一塊移動(dòng)電磁鐵6，一個(gè)緩沖墊圈4置于移動(dòng)電磁鐵6和后液缸5之間；

所述的可伸縮段位于中間模塊和端部模塊之間，每個(gè)可伸縮段包括：一根兩端由擋圈12卡住的龍骨彈簧13，擋圈12分別固定在兩兩相對(duì)前液缸18上，8根伸縮軟管16單向開口，開口端與前液缸18的通孔相連，閉口端與相對(duì)的前液缸的沉孔相配合，伸縮軟管16也用擋圈定位在前液缸18上；

兩個(gè)端部模塊由兩塊端部接觸外皮2包覆，中間模塊由中間接觸外皮包覆，中間接觸外皮與端部接觸外皮中間通過伸縮外皮21相連。

機(jī)器人的外皮的最上部位還設(shè)有上翹彈簧17。

所述的伸縮軟管為折疊管。

所述的龍骨彈簧長(zhǎng)度為彈簧壓緊至最短狀態(tài)與拉伸至最長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)長(zhǎng)度的平均值。

所述的電磁鐵無特定規(guī)格，本實(shí)用新型專利所采用電磁鐵的參考興達(dá)電器XDA型磁鐵，其型號(hào)格式：XDA‐直徑(mm)/長(zhǎng)度(mm)。其中，移動(dòng)電磁鐵6型號(hào)為XDA‐38/10，端部電磁鐵11型號(hào)為XDA‐49/20，中間電磁鐵15型號(hào)為XDA‐50/30，工作電壓均為12V左右，電流0.07A。一對(duì)互相作用的磁鐵之間可以提供30N左右的最大吸力或斥力。

所述的溝槽為內(nèi)部電子元器件所需用的導(dǎo)線的溝槽。

本蚯蚓式爬行機(jī)器人通過電磁鐵提供動(dòng)力，電磁鐵可以定制。其中利用到不同型號(hào)的電磁鐵，按從小到大的方式排序分別為移動(dòng)電磁鐵、端部電磁鐵、中間電磁鐵。其中移動(dòng)電磁鐵用于驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)構(gòu)，一共有4塊移動(dòng)電磁鐵，每?jī)蓧K分別負(fù)責(zé)一塊伸縮結(jié)構(gòu)。

機(jī)器人擁有兩塊串聯(lián)的電池，給電磁鐵及其他電子元件供電。