一种仿蚯蚓的水下拱泥机器人制造技术

本发明专利技术公开了仿蚯蚓的水下拱泥机器人，包括顺序连接的拱泥头机构、第一前进转向机构、第一支撑机构、第二前进转向机构、第二支撑机构、尾部仓和通信单元，所述第一前进转向机构中的第一球铰链与拱泥头机构中的前端盖连接；第一前进转向机构中的第一万向节铰链与第一支撑机构中的第一连接板连接；第二前进转向机构中的第二球铰链与第一支撑机构的后端连接；第二前进转向机构中的第二万向节铰链与第二支撑机构中的第二连接板连接；第二支撑机构的后端连接尾部仓，通信单元和拱泥头机构、第一前进转向机构、第一支撑机构、第二前进转向机构、第二支撑机构及尾部仓电连接。这种机器人结构简单、灵活性好、成本低、作业时间长、效率高及运动速度快。

Underwater mud arch robot imitating earthworm

The invention discloses an earthworm like underwater robot, including sequentially connected attackingclay bodies, the first forward steering mechanism, supporting mechanism, the first second forward steering mechanism, supporting mechanism, second tail bin and a communication unit, wherein the front end of the first forward steering ball hinge in and attackingclay bodies the cover is connected; the first forward steering universal joint connected to the first hinge mechanism and supporting mechanism in the first of the first connecting plate; second forward steering mechanism of the second hinge and the first supporting mechanism is connected; second go to institutions in the second joint hinge and second supporting mechanism of second connecting plate. Second; supporting mechanism is connected with the back end of the tail warehouse, communication unit and attackingclay bodies, the first forward steering mechanism, supporting mechanism, the first second forward steering mechanism The second supporting mechanism and the tail warehouse are electrically connected. The robot has the advantages of simple structure, good flexibility, low cost, long operation time, high efficiency and fast movement speed.

【技术实现步骤摘要】
一种仿蚯蚓的水下拱泥机器人
本专利技术涉及水下机器人技术，具体是一种仿蚯蚓的水下拱泥机器人。
技术介绍
随着仿生技术的不断改善，仿生机器人已经广泛应用到世界各个领域，为了提高机器人的性能，研究学者们利用传感器、微型计算机、无线控制技术对机器人进行协助操作。仿生学是研究生物的特殊结构及运动肌理，为科学技术提供新的设计理念和工作方式的一种技术科学，为未来机器人的发展与方向提供了新的思路。蚯蚓属于环节动物，体内没有骨骼，蚯蚓的肌肉属斜纹肌，肌肉发达运动灵活，这种斜纹肌对保留体表粘液具有积极作用，蚯蚓依靠纵肌、环肌及刚毛的配合而向前蠕动，当蚯蚓前进时，体前端的环肌收缩，纵肌舒张，此段体节变细变长，后部刚毛插入土内不动，身体就向前移动；然后前部的刚毛插入土内不动，后部的刚毛缩回，纵肌收缩，环肌舒张，此段体节变粗变短，身体前部的体节一节一节地向前缩短而前进，以此方式不断循环，蚯蚓就能慢慢向前蠕动。仿生蚯蚓机器人是目前仿生机器人领域中较为新颖的研究对象，蚯蚓的运动机理给水下拱泥机器人提供了新的设计思路，利用蚯蚓的独特的拱泥方式，通过对其外形结构、运动肌理进行仿生分析，设计出一款能像蚯蚓一样在水下淤泥中蠕动爬行的机器人能够取替人类完成一些恶劣环境下无法完成的工作任务。基于蚯蚓运动机理设计的仿生水下拱泥机器人对于水产养殖业、水下考古、水下探险、测量水底污染程度、沉船事故救援以及测绘海底地图等具有重要的意义。目前大多数仿生水下机器人主要用于水中作业，还没有一种用于水下拱泥的机器人。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种仿蚯蚓的水下拱泥机器人。这种机器人具有结构简单、灵活性好、成本低、作业时间长、效率高及运动速度快等特点。实现本专利技术的目的技术方案是：一种仿蚯蚓的水下拱泥机器人，包括顺序连接的拱泥头机构、第一前进转向机构、第一支撑机构、第二前进转向机构、第二支撑机构、尾部仓和通信单元，所述第一前进转向机构中的第一球铰链与拱泥头机构中的前端盖连接；第一前进转向机构中的第一万向节铰链与第一支撑机构中的第一连接板连接；第二前进转向机构中的第二球铰链与第一支撑机构的后端连接；第二前进转向机构中的第二万向节铰链与第二支撑机构中的第二连接板连接；第二支撑机构的后端连接尾部仓，通信单元和拱泥头机构、第一前进转向机构、第一支撑机构、第二前进转向机构、第二支撑机构及尾部仓电连接。所述拱泥头机构包括锥形拱泥头，所述锥形拱泥头为腔体，腔体的后端部设有第一凹槽；旋转平台，所述旋转平台内设有固定的旋转平台外圈和可活动的旋转平台内圈；舵机固定板，所述舵机固定板上设有舵机；前端盖，所述前端盖的内部前端设有第二凹槽；所述锥形拱泥头、旋转平台、舵机固定板、前端盖顺序配装，内圈通过动力传递杆与锥形拱泥头连接，动力传递杆后端安装在内圈前端面，动力传递杆前端置入第一凹槽内，舵机安装在舵机固定板后端的中心部并嵌入到第二凹槽内，舵机的输出轴与动力传递杆连接。所述第一前进转向机构包括顺序连接的4个球铰链、4个气缸和4个万向节铰链构成4个由一个球铰链、一个气缸和一个万向节铰链组成的第一前进转向单元，其中3个第一前进转向单元为主动件，另1个第一前进转向单元为从动件，从动件设置在前端盖的后端面中心，3个主动件以从动件为中心等距离均匀分布在前端盖的后端面上且每两个主动件形成的夹角为120°，每个气缸上设有位移传感器。所述第一支撑机构包括第一支撑机构内腔，第一支撑机构内腔的前端设有第一连接板，第一支撑机构内腔的外部设有第一支撑气囊。所述第二前进转向机构包括顺序连接的4个球铰链、4个气缸和4个万向节铰链构成4个由一个球铰链、一个气缸和一个万向节铰链组成的第二前进转向单元，其中3个第二前进转向单元为主动件，另1个第二前进转向单元为从动件，从动件设置在第一支撑机构内腔的后端面中心，3个主动件以从动件为中心等距离均匀分布在第一支撑机构内腔的后端面上、每两个主动件形成的夹角为120°，每个气缸上设有位移传感器。所述第二支撑机构包括第二支撑机构内腔，第二支撑机构内腔的前端设有第二连接板，第二支撑机构内腔的外部设有第二支撑气囊12。所述尾部仓为腔体，腔体上设有开口盖，开口盖的设置是为了方便安装通信单元。所述通信单元包括电连接的九轴传感器、定时程序控制器、单片机以及分别与单片机连接的深度压力传感器、微型摄像头、第一压力传感器、第二压力传感器、第一位移传感器和第二位移传感器，九轴传感器、定时程序控制器和单片机安装在尾部仓腔体内；深度压力传感器和微型摄像头安装在锥形拱泥头的内腔中；第一压力传感器安装在第一支撑气囊的内部，第二压力传感器安装在第二支撑气囊的内部；第一位移传感器安装在第一前进转向机构中的第一气缸上，第二位移传感器安装在第二前进转向机构中的第二气缸上，锥形拱泥头内腔中可按照需要加装备用传感器。所述第一位移传感器为至少4个，分别安装在第一前进转向机构中对应的第一气缸上。所述第二位移传感器为至少4个，分别安装在第二前进转向机构中对应的第二气缸上。所述拱泥头机构中的舵机利用旋转平台将动力传递给动力传递杆及锥形拱泥头，从而驱动锥形拱泥头旋转，以此来排出障碍物，达到前进的目的。所述第一前进转向机构径向设有第一防护套，第二前进转向机构径向设有第二防护套，防护套的作用是为了防止淤泥和水进入机器人的内部。所述机器人通过外设的控制平台改变定时程序控制器的参数配合位移传感器相来驱动前进转向机构中气缸的气缸杆伸出不同的距离，然后带动主动件的三个球铰链转动一定的角度，从而达到转向的目的。所述尾部仓设有缆线和气管，线缆外接控制平台上的计算机控制系统和电源；气管与控制平台上的供气站相连，可以在控制平台上获取安装在尾部仓的九轴传感器的信息对机器人定位，掌握机器人的实时运动状态。当机器人遇到障碍物时，外设的控制平台对机器人反向控制，可以使仿蚯蚓的水下拱泥机器人先做向后退的动作，然后再改变前进方向向前，以实现避开障碍物的目的。这种利用仿生学原理设计的仿生机器人能够像蚯蚓一样在泥土中向前蠕动,可实现前进、后退和灵活转向功能。这种机器人利用安装在尾部仓的定时程序控制器21来控制前进转向机构中的气缸的伸缩量，从而改变机器人的运动方向。这种机器人采用气压作为驱动力，其使用成本低、能实现远距离传送，泄漏后不会污染环境；这种机器人能够在恶劣的环境中工作以及动作响应时间快、维护保养方便。这种机器人具有结构简单、灵活性好、成本低、作业时间长、效率高及运动速度快等特点。附图说明图1为实施例的结构示意图；图2为图1的A-A剖面视图；图3为图1中拱泥头的B-B剖面视图；图4为图2所示旋转平台的C-C剖面视图；图5为图1拱泥头机构半剖视图；图6为实施例拱泥机器人蠕动前进的原理示意图。图中，1.锥形拱泥头2.旋转平台3.舵机固定板4.前端盖5.第一前进转向机构6.第一连接板7.第一支撑机构内腔8.第一支撑气囊9.第二前进转向机构10.第二连接板11.第二支撑机构内腔12.第二支撑气囊13.尾部仓14.开口盖15.线缆16.气管17.计算机18.供气站19.单片机20.九轴传感器21.定时程序控制器22.第二压力传感器23.第二万向节铰链24.第二气缸25.第二位移传感器26.第二球铰链27.第一压力传感器28.第一万向节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿蚯蚓的水下拱泥机器人，其特征在于，包括顺序连接的拱泥头机构、第一前进转向机构、第一支撑机构、第二前进转向机构、第二支撑机构、尾部仓和通信单元，所述第一前进转向机构中的第一球铰链与拱泥头机构中的前端盖连接；第一前进转向机构中的第一万向节铰链与第一支撑机构中的第一连接板连接；第二前进转向机构中的第二球铰链与第一支撑机构的后端连接；第二前进转向机构中的第二万向节铰链与第二支撑机构中的第二连接板连接；第二支撑机构的后端连接尾部仓，通信单元和拱泥头机构、第一前进转向机构、第一支撑机构、第二前进转向机构、第二支撑机构及尾部仓电连接。

【技术特征摘要】
1.一种仿蚯蚓的水下拱泥机器人，其特征在于，包括顺序连接的拱泥头机构、第一前进转向机构、第一支撑机构、第二前进转向机构、第二支撑机构、尾部仓和通信单元，所述第一前进转向机构中的第一球铰链与拱泥头机构中的前端盖连接；第一前进转向机构中的第一万向节铰链与第一支撑机构中的第一连接板连接；第二前进转向机构中的第二球铰链与第一支撑机构的后端连接；第二前进转向机构中的第二万向节铰链与第二支撑机构中的第二连接板连接；第二支撑机构的后端连接尾部仓，通信单元和拱泥头机构、第一前进转向机构、第一支撑机构、第二前进转向机构、第二支撑机构及尾部仓电连接。2.根据权利要求1所述的仿蚯蚓的水下拱泥机器人，其特征在于，所述拱泥头机构包括锥形拱泥头，所述锥形拱泥头为腔体，腔体的后端部设有第一凹槽；旋转平台，所述旋转平台内设有固定的旋转平台外圈和可活动的旋转平台内圈；舵机固定板，所述舵机固定板上设有舵机；前端盖，所述前端盖的内部前端设有第二凹槽；所述锥形拱泥头、旋转平台、舵机固定板、前端盖顺序配装，内圈通过动力传递杆与锥形拱泥头连接，动力传递杆后端安装在内圈前端面，动力传递杆前端置入第一凹槽内，舵机安装在舵机固定板后端的中心部并嵌入到第二凹槽内，舵机的输出轴与动力传递杆连接。3.根据权利要求1所述的仿蚯蚓的水下拱泥机器人，其特征在于，所述第一前进转向机构包括顺序连接的4个球铰链、4个气缸和4个万向节铰链构成4个由一个球铰链、一个气缸和一个万向节铰链组成的第一前进转向单元，其中3个第一前进转向单元为主动件，另1个第一前进转向单元为从动件，从动件设置在前端盖的后端面中心，3个主动件以从动件为中心等距离均匀分布在前端盖的后端面上且每两个主动件形成的夹角为120°，每个气缸上设有位移传感器。4.根据权利要求1所述的仿蚯蚓的水下拱泥机器人，其特征在于，所述的第一组支撑机构包括第一支撑机构内腔，第一支撑机构内腔的前端...

【专利技术属性】
技术研发人员：周祖鹏，唐玉华，甘良棋，张晓东，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45