[發明專利]一種履帶式膠囊機器人

在審

• 申請號: 202010702829.1
• 申請日: 2020-07-21
• 公開（公告）號: CN111839430A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 楊建林;孫志峻;彭瀚旻
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: A61B1/04
• 分類號: A61B1/04;A61B1/06;A61B1/31
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

一種履帶式膠囊機器人，其特征在于：包括氣囊（1）、履帶模塊外殼（4）和前端蓋（2），氣囊（1）上設有粘接面（6）和圓缺口（7），前端蓋（2）上固連有若干約束管（3）和連接塊（5），圓缺口（7）與約束管（3）粘接，連接塊（5）與氣囊（1）一端固連；履帶模塊外殼（4）下端與氣囊（1）的粘接面（6）粘接相連。本發明具有結構簡單，操控方便，能夠在管徑較小且管徑波動大、拐彎處較多、姿態在空間內變化的軟體或硬質管道內爬行。

技術領域

本發明屬于機器人領域，尤其是一種腸道檢查機器人，具體地說是一種履帶式膠囊機器人。

背景技術

近年來，由于工業生產的多樣化，各種各樣的機器人陸續被研究出來以完成不同的任務。其中，膠囊機器人發展較晚，主要服務于工業用細管道、動物消化道檢查等空間狹小、環境復雜的管道。由于結構尺寸的限制，現有的膠囊機器人自由度過少，難以適應復雜的環境。現有的膠囊機器人大多由電機驅動或者磁控，驅動力十分有限，并且磁控的穩定性難以提高。另外，現有的腿式主動膠囊機器人展開半徑小，無法探測管徑變化較大的管道，如人體結腸。現有的蛇形機器人能夠勝任復雜管道探查這方面的工作，但是蛇形機器人控制復雜，制作不易，成本過高，難以實現大規模生產，且容易對軟體管道造成損傷。

發明內容

本發明的目的是針對現有的膠囊機器人驅動力小、適應性差、穩定性差，安全性差等缺陷，設計一種結構簡單，操控方便的履帶式膠囊機器人，其能夠在管徑較小且管徑波動大、拐彎處較多、姿態在空間內變化的軟體或硬質管道內爬行，裝置結構簡單，易于小型化，動力強勁，能夠轉彎，且與管道接觸時較為柔順，不會造成管道內壁與自身結構的破壞，尤其適合于結腸疾病篩查，具有巨大的應用前景。

本發明的技術方案是：

一種履帶式膠囊機器人，其特征在于：包括氣囊1、履帶模塊外殼4和前端蓋2，氣囊1上設有粘接面6和圓缺口7，前端蓋2上固連有若干約束管3和連接塊5，圓缺口7與約束管3粘接，連接塊5與氣囊1一端固連；履帶模塊外殼4下端與氣囊1的粘接面6粘接相連；履帶模塊外殼4上設有用于通過導線的線纜出口8；履帶模塊外殼4上有若干根輪軸14，輪軸14與履帶模塊外殼4上的孔過盈配合；每個輪軸14上安裝有兩個輪軸承15，輪軸承15過盈安裝在從動輪9和主動輪11上；輪軸14與從動輪9和主動輪11無接觸，輪軸14穿過從動輪9和主動輪11的中心孔。從動輪9和主動輪11的兩側都固連有同步帶輪12，履帶10套接在同步帶輪12上；主動輪11的中間是蝸輪，蝸輪與蝸桿16配合，蝸桿16的中間孔與蝸桿軸17過盈配合；蝸桿軸17上串有一個蝸桿支撐軸承18，蝸桿支撐軸承18安裝在蝸桿支撐支撐座22中，蝸桿支撐支撐座22與履帶模塊外殼4固連。電機13安裝固定在電機座19中，電機座19與履帶模塊外殼4固連，電機13的輸出軸與蝸桿16固連；限位塊21與履帶模塊外殼4固連，以防止電機13軸向串動；履帶模塊外殼4兩側均固連有輪子防干涉塊20以防止從動輪9和主動輪11與履帶模塊外殼4接觸。

所述前端蓋2中集成有LED燈、攝像頭、慣性傳感器及微型控制器，分別用于照明、攝像、測量機器人位姿及處理信息。

所述約束管3數量為三個，它們均布在前端蓋2上，所述約束管3為空心結構，并且與前端蓋2相通；所述約束管3用于放置氣管、水管、活檢鉗、導線或用于給腸道充氣排氣、清洗腸道、活檢手術、傳遞能源信號；約束管3須根據其中放置的物品大小，調整約束管的外徑和內徑，對應的氣囊1上的圓缺口7也需適應性調整。

所述約束管3約束氣囊1分成若干部分膨脹與收縮，這樣可以保證相應數量的履帶模塊外殼4能沿著氣囊1周圍較為勻稱地排布。

所述的從動輪9中間是圓弧形的，這樣既能最大限度保證從動輪9的結構強度，又能保證從動輪9與管道的接觸面積，以減小壓強。

所述履帶10為外表面帶有花紋的同步帶以增大摩擦。

所述氣囊1的材質拉伸率較高以便于膨脹。