蚯蚓仿生水下探测机器人

本发明涉及仿生机器人，具体是蚯蚓仿生水下探测机器人。

背景技术：

1、近年来随着科技发展，国内外发明了许多新的水下探测技术，对泥沙下目标的探测中逐步应用了磁探仪、浅地层剖面仪、多频三维合成孔径声呐和三维高分辨率多道缆地层剖面系统探测法，取得了一定的应用效果。

2、通常水下考古调查在充分搜集和分析史料依据后，分为区域预查、潜力区普查、重点区详查、遗址勘探、遗址发掘/恢复/保存等阶段。最后两个阶段是水下考古最为关键的环节，需对遗址区域进行全方位、多方法的勘探，初步确定遗址的位置和范围；再派遣潜水员进行水下探摸，确定遗存的位置、分布和保存现状；最后组织进行发掘、恢复或保存等详细考古。

3、虽然在对水下遗迹发现与打捞的过程中，也有使用机器人进行操作的，已研制的蠕动式机器人大多是由多单元节组成，每个单元节由若干个保持轮架和一个锁止机构构成，运动过程中机器人需要完成运动锁止与伸缩移动两个动作，故至少需要两个动力源，使得在打捞过程中存在成本较高，且操作不方便的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供蚯蚓仿生水下探测机器人，旨在解决现有技术中蠕动式机器人大多是由多单元节组成，每个单元节由若干个保持轮架和一个锁止机构构成，运动过程中机器人需要完成运动锁止与伸缩移动两个动作，故至少需要两个动力源，使得在打捞过程中存在成本较高，且操作不方便的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：所述蚯蚓仿生水下探测机器人，包括多个前后间隔的伞型折展机构和多个前后间隔的被动转向机构，最后侧所述伞型折展机构的后方设有驱动机构，最前侧所述被动转向机构的前方设有钻头组件，所述驱动机构上传动设有钢丝软轴，所述钢丝软轴穿过伞型折展机构和被动转向机构与钻头组件传动连接；

3、所述伞型折展机构和被动转向机构交替间隔设置，且被动转向机构与前后两侧的伞型折展机构相互连接，其中一个所述伞型折展机构处于折叠状态时，被动转向机构用以将相邻后侧的伞型折展机构拉动移动。

4、优选的，所述驱动机构包括第一驱动装置和联轴器，所述第一驱动装置和联轴器均沿前后方向延伸设置；

5、所述第一驱动装置的输出轴与联轴器的输入端相互连接，所述联轴器的输出端与钢丝软轴传动连接，所述钢丝软轴穿过伞型折展机构和被动转向机构与钻头组件传动连接，钢丝软轴用以带动钻头组件转动。

6、优选的，所述第一驱动装置的前侧固定设有保护壳，所述保护壳包裹在联轴器的外侧，且联轴器与保护壳传动连接。

7、优选的，所述钢丝软轴上固定套设有十字连接块，所述十字连接块呈十字沿前后方向延伸的柱状结构；

8、所述联轴器的前方设有沿前后方向延伸的往复螺纹筒，所述往复螺纹筒内侧壁上开设有四个以往复螺纹筒为圆心圆周阵列间隔设置且沿前后方向延伸的限位槽，所述限位槽和往复螺纹筒相互配合形成前后通透的十字孔结构，所述十字连接块滑动插设在十字孔结构内。

9、优选的，每个所述伞型折展机构包括l型圆环板、第一铰接腿和第二铰接腿，所述l型圆环板为两个，且前后间隔设置，所述第一铰接腿和第二铰接腿为多个，且以l型圆环板为圆心圆周阵列间隔设置；

10、所述l型圆环板相对的一侧分别与第一铰接腿和第二铰接腿铰接连接，所述第一铰接腿与第二铰接腿相互照应，且第一铰接腿与照应的第二铰接腿相互铰接；

11、所述l型圆环板的内底壁上转动设有第一限位件，所述第一限位件与往复螺纹筒传动连接，往复螺纹筒转动时用以带动第一限位件移动，第一限位件移动时用于带动伞型折展机构折展。

12、优选的，相邻的所述伞型折展机构交替间隔伸展运作；

13、相邻的所述被动转向机构交替间隔伸缩运作。

14、优选的，所述钢丝软轴上套设有波纹管，所述波纹管的两端均固定设有法兰盘；

15、所述法兰盘分别与 l型圆环板和钻头组件固定连接。

16、优选的，所述法兰盘的内侧壁上均转动设有多个以法兰盘为圆心圆周阵列间隔设置的第二限位件，所述第二限位件滑动设在往复螺纹筒上。

17、优选的，每个所述被动转向机构包括弹簧和传动筒杆，所述传动筒杆为多个，且分布在弹簧的前后两端，所述传动筒杆为十字型的柱状结构；

18、所述弹簧的前后两端均与传动筒杆固定连接，所述弹簧和传动筒杆均滑动套设在钢丝软轴上；

19、所述传动筒杆固定插设在十字孔结构内，前侧的往复螺纹筒不动时，相邻后侧的往复螺纹筒移动能够挤压弹簧。

20、有益效果是：1.在一个第一驱动装置的作用下，能够带动其中一个伞型折展机构处于折叠状态时，波纹管此时作为密封隔离元件，将钢丝软轴和弹簧与泥沙和水等水下物质分隔开使机器人内部空间密封；同时弹簧作为被动转向机构的主要弹性机构，弹簧的主要弹力加上波纹管提供的部分弹性构成钻头组件的轴向支撑力，从而实现了减少成本的浪费，而且也便于操作。

21、2.通过被动转向机构和伞型折展机构交替间隔伸展，使得在移动的过程中，能够高重复性，不会因为疲劳等问题出现误差，保证了高重复性和一致性。

22、3.第一驱动装置被驱动之后，既可以带动钻头组件的转动，也可以带动往复螺纹筒转动，使得提高了第一驱动装置的利用率，往复螺纹筒在移动时能够推动钻头组件移动，从而使得钻头组件的转动和移动互不影响。

23、4. 伞型折展机构能够实现折叠和伸展的状态，当折叠时，第一铰接腿和第二铰接腿的铰接处与打捞孔的内侧壁抵靠，以达到停止的状态，而当伸展状态时，在弹簧的作用下，能够将伸展的伞型折展机构向前推动，以便装置蠕动移动。

技术特征：

1.蚯蚓仿生水下探测机器人，其特征是，包括多个前后间隔的伞型折展机构（1）和多个前后间隔的被动转向机构（3），最后侧所述伞型折展机构（1）的后方设有驱动机构（2），最前侧所述被动转向机构（3）的前方设有钻头组件（4），所述驱动机构（2）上传动设有钢丝软轴（7），所述钢丝软轴（7）穿过伞型折展机构（1）和被动转向机构（3）与钻头组件（4）传动连接；

2.根据权利要求1所述的蚯蚓仿生水下探测机器人，其特征是，所述驱动机构（2）包括第一驱动装置（201）和联轴器（202），所述第一驱动装置（201）和联轴器（202）均沿前后方向延伸设置；

3.根据权利要求2所述的蚯蚓仿生水下探测机器人，其特征是，所述第一驱动装置（201）的前侧固定设有保护壳（5），所述保护壳（5）包裹在联轴器（202）的外侧，且联轴器（202）与保护壳（5）传动连接。

4.根据权利要求2所述的蚯蚓仿生水下探测机器人，其特征是，所述钢丝软轴（7）上固定套设有十字连接块（6），所述十字连接块（6）呈十字沿前后方向延伸的柱状结构；

5.根据权利要求4所述的蚯蚓仿生水下探测机器人，其特征是，每个所述伞型折展机构（1）包括l型圆环板（101）、第一铰接腿（102）和第二铰接腿（103），所述l型圆环板（101）为两个，且前后间隔设置，所述第一铰接腿（102）和第二铰接腿（103）为多个，且以l型圆环板（101）为圆心圆周阵列间隔设置；

6.根据权利要求1所述的蚯蚓仿生水下探测机器人，其特征是，相邻的所述伞型折展机构（1）交替间隔伸展运作；

7.根据权利要求5所述的蚯蚓仿生水下探测机器人，其特征是，所述钢丝软轴（7）上套设有波纹管（12），所述波纹管（12）的两端均固定设有法兰盘（11）；

8.根据权利要求7所述的蚯蚓仿生水下探测机器人，其特征是，所述法兰盘（11）的内侧壁上均转动设有多个以法兰盘（11）为圆心圆周阵列间隔设置的第二限位件（13），所述第二限位件（13）滑动设在往复螺纹筒（8）上。

9.根据权利要求4所述的蚯蚓仿生水下探测机器人，其特征是，每个所述被动转向机构（3）包括弹簧（301）和传动筒杆（302），所述传动筒杆（302）为多个，且分布在弹簧（301）的前后两端，所述传动筒杆（302）为十字型的柱状结构；

技术总结本发明提供蚯蚓仿生水下探测机器人，包括多个前后间隔的伞型折展机构和多个前后间隔的被动转向机构，最后侧伞型折展机构的后方设有驱动机构，最前侧被动转向机构的前方设有钻头组件，驱动机构上传动设有钢丝软轴，钢丝软轴穿过伞型折展机构和被动转向机构与钻头组件传动连接；伞型折展机构和被动转向机构交替间隔设置，且被动转向机构与前后两侧的伞型折展机构相互连接，其中一个伞型折展机构处于折叠状态时，波纹管此时作为密封隔离元件，将钢丝软轴和弹簧与泥沙和水等水下物质分隔开使机器人内部空间密封。同时弹簧作为被动转向机构的主要弹性机构，弹簧的主要弹力加上波纹管提供的部分弹性构成钻头组件的轴向支撑力。技术研发人员：杨毅,邱炳杰,李小毛,彭艳,罗均,蒲华燕,谢少荣受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11