本发明专利技术公开了一种基于局部流化机理的仿生掘进机器人，包括安装架，通过安装架上的主驱动部驱动整个执行部竖向升降；执行部包括连接件，连接件固定安装在主驱动部的输出端上，次驱动部安装在连接件上，次驱动部的输出端与工作尖端相连接，外壳组件包括沿周向分布的多块弧形板，多块弧形板通过外围的至少一组弹性部件连接在一起，连接件上设有对外壳组件进行滑动支撑的第一组滑动支撑组件，通过次驱动部驱动工作尖端竖向升降，从而带动移动楔块件竖向移动，在移动楔形凸起与固定楔块之间斜面配合的作用下，多个弧形板沿径向向外扩张或沿径向向内收拢。本发明专利技术相的优点：实现了在海底的自主掘进、自主锚定和自主脱附功能。自主锚定和自主脱附功能。自主锚定和自主脱附功能。
【技术实现步骤摘要】
一种基于局部流化机理的仿生掘进机器人
[0001]本专利技术涉及水下机器人
，尤其涉及的是一种基于局部流化机理的仿生掘进机器人。
技术介绍
[0002]水下作业，特别是与海底有关的作业一直是技术和工程领域的技术难题，特别是在海底进行掘进作业的同时能够完成锚定等多种作业，能在如水下电缆或管道的安装、海底资源如石油等的探索和开采等多个领域进行应用。水下机器人在这一领域得到了越来越广泛的应用，如水下无人航行器等勘察装备能够在海底挖掘同时在洋流中定位以采集海底生态及矿产资源样本，这些水下无人装备大多是自备能源，需要在复杂环境下执行作业，因此对于掘进时的能量消耗和锚泊定位的自主能力具有极高要求。而目前现有的水下掘进装备往往不具备自主功能，或者不能够完成自主定位和脱附，无法集成多种功能，在实际运用上有不小的局限性。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于局部流化机理的仿生掘进机器人，以实现在海底的自主掘进、自主锚定和自主脱附功能，满足复杂环境下自主作业的需求。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]一种基于局部流化机理的仿生掘进机器人，包括安装架，所述安装架上安装有主驱动部，主驱动部的输出端向下延伸并连接有执行部，通过主驱动部驱动整个执行部竖向升降；
[0006]所述执行部包括连接件、次驱动部、工作尖端、外壳组件，连接件固定安装在主驱动部的输出端上，次驱动部安装在连接件上，次驱动部的输出端竖直向下伸出外壳组件之下并与工作尖端相连接，外壳组件空套在次驱动部和连接件外围，外壳组件包括沿周向分布的多块弧形板，多块弧形板通过外围的至少一组弹性部件连接在一起，自然状态下，多块弧形板共同围成一个圆筒状外壳，连接件上设有第一组滑动支撑组件，第一组滑动支撑组件包括沿连接件周向分布的多个支撑滑块，每个支撑滑块沿着连接件的径向向外延伸，每块弧形板上开有与支撑滑块滑动配合的支撑滑动槽，次驱动部的输出端上固定有至少一个移动楔块件，每个移动楔块件沿周向设有多个移动楔形凸起，外壳组件内侧设有至少一组固定楔块件，每组固定楔块件包括沿外壳组件内侧周向分布的多个固定楔块，多个移动楔形凸起与多个固定楔块一一对应的呈斜面配合，通过次驱动部驱动工作尖端竖向升降，从而带动工作尖端以及移动楔块件竖向移动，在移动楔形凸起与固定楔块之间斜面配合的作用下，外壳组件的多个弧形板沿径向向外扩张或沿径向向内收拢。
[0007]作为上述机器人的优选方案，所述次驱动部的输出端上设有两个移动楔块件，两个移动楔块件分别为上下排布的上移动楔块件和下移动楔块件，下移动楔块件固定套装在
次驱动部的输出端上，上移动楔块件通过多根竖向连接杆与下移动楔块件固定连接，相应的，外壳组件内侧也设有上下排布的两组固定楔块件，上下两组固定楔块件分别上下两个移动楔块件一一对应。
[0008]作为上述机器人的优选方案，所述次驱动部上设有第二组滑动支撑组件，第二组滑动支撑组件与第一组滑动支撑组件的结构组成相同，且第二组滑动支撑组件位于第一组滑动支撑组件的下方。
[0009]作为上述机器人的优选方案，多块所述弧形板通过外围的上下两组弹性部件连接在一起。
[0010]作为上述机器人的优选方案，所述弧形板上的支撑滑动槽呈“凹”字形，所述支撑滑块外形与支撑滑动槽形状相吻合。
[0011]作为上述机器人的优选方案，所述弹性部件包括多段拉簧，每块弧形板外侧壁固定有螺钉，每段拉簧的两端分别固定在相邻的两块弧形板的螺钉上。
[0012]作为上述机器人的优选方案，所述主驱动部和次驱动部均为电动推杆。
[0013]作为上述机器人的优选方案，所述移动楔形凸起外壁中部设一条凸筋，固定楔块内壁中部开有一条凹槽，通过凸筋与凹槽滑动配合。
[0014]本专利技术相比现有技术具有以下优点：
[0015]本专利技术提供的一种基于局部流化机理的仿生掘进机器人，其通过主驱动部驱动整个执行部竖向升降，作为向下掘进或向上脱附的主驱动力；其执行部通过次驱动部驱动工作尖端以及移动楔块件竖向移动，在移动楔形凸起与固定楔块之间的斜面配合下，将轴向运动巧妙的转换为径向运动，从而带动外壳组件的多个弧形板沿径向向外扩张或沿径向向内收拢，这一运动会局部地搅动土壤，并在执行部周围形成一个流化区域，在流态化的而不是静态的土壤中移动，可以将执行部周围的移动阻力降低到其强度能力范围内，而且壳体组件整体呈圆筒状，可以形成均匀的局部流化，最大程度的提升了挖掘效率，同时减少了能量消耗，满足了在水下工作对于低能耗长续航的要求。总之，本专利技术通过外壳组件的径向扩张与径向收拢这一动作的重复进行，与主驱动部的运动配合，实现了在海底的自主掘进、自主锚定和自主脱附功能，智能集成了多种功能，满足了在复杂环境下自主作业的需求。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的主视图。
[0017]图2是本专利技术中主电动推杆与安装架的立体装配图。
[0018]图3是本专利技术中执行部的外壳组件收拢状态的立体图。
[0019]图4是本专利技术中执行部的外壳组件扩张状态的立体图。
[0020]图5是本专利技术中执行部除去外壳组件的立体图。
[0021]图6是本专利技术中单块弧形板的立体图。
[0022]图7是图5与图6装配的立体图。
[0023]图中标号：1安装架，2主电动推杆，3连接件，4工作尖端，5外壳组件，6次电动推杆，7弧形板，8拉簧，9螺钉，10支撑滑块，11支撑滑动槽，12上移动楔块件，13下移动楔块件，14移动楔形凸起，15固定楔块，16凸筋，17凹槽，18竖向连接杆。
具体实施方式
[0024]下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0025]参见图1至图7，本实施例公开了一种基于局部流化机理的仿生掘进机器人，包括安装架1，安装架1上安装有主驱动部，主驱动部采用主电动推杆2，主电动推杆2安装在安装架1上，主电动推杆2的输出端向下延伸并连接有执行部，通过主电动推杆2驱动整个执行部竖向升降。
[0026]执行部包括连接件3、次驱动部、工作尖端4、外壳组件5，连接件3采用轴套结构，连接件3顶端固定安装在主电动推杆2的输出端上，次驱动部采用小型的次电动推杆6，次电动推杆6安装在连接件3内孔底端且向下伸出连接件3，次电动推杆6的输出端竖直向下伸出外壳组件5之下并与工作尖端4相连接，外壳组件5空套在次电动推杆6和连接件3外围。外壳组件5包括沿周向分布的多块弧形板7，多块弧形板7通过外围的至少一组弹性部件缠绕连接在一起，本实施例中，多块弧形板7通过外围的上下两组弹性部件连接在一起。每组弹性部件包括多段拉簧8，每块弧形板7外侧壁固定有螺钉9，每段拉簧8的两端分别固定在相邻的两块弧形板7的螺钉9上了；每段拉簧8的两端分别带有固定环，安装时，先将拉簧8端部的固定环套装在对应的螺钉9杆部上，再将本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于局部流化机理的仿生掘进机器人，包括安装架(1)，其特征在于：所述安装架(1)上安装有主驱动部，主驱动部的输出端向下延伸并连接有执行部，通过主驱动部驱动整个执行部竖向升降；所述执行部包括连接件(3)、次驱动部、工作尖端(4)、外壳组件(5)，连接件(3)固定安装在主驱动部的输出端上，次驱动部安装在连接件(3)上，次驱动部的输出端竖直向下伸出外壳组件(5)之下并与工作尖端(4)相连接，外壳组件(5)空套在次驱动部和连接件(3)外围，外壳组件(5)包括沿周向分布的多块弧形板(7)，多块弧形板(7)通过外围的至少一组弹性部件连接在一起，自然状态下，多块弧形板(7)共同围成一个圆筒状外壳，连接件(3)上设有第一组滑动支撑组件，第一组滑动支撑组件包括沿连接件(3)周向分布的多个支撑滑块(10)，每个支撑滑块(10)沿着连接件(3)的径向向外延伸，每块弧形板(7)上开有与支撑滑块(10)滑动配合的支撑滑动槽(11)，次驱动部的输出端上固定有至少一个移动楔块件，每个移动楔块件沿周向设有多个移动楔形凸起(14)，外壳组件(5)内侧设有至少一组固定楔块件，每组固定楔块件包括沿外壳组件(5)内侧周向分布的多个固定楔块(15)，多个移动楔形凸起(14)与多个固定楔块(15)一一对应的呈斜面配合，通过次驱动部驱动工作尖端(4)竖向升降，从而带动工作尖端(4)以及移动楔块件竖向移动，在移动楔形凸起(14)与固定楔块(15)之间斜面配合的作用下，外壳组件(5)的多个弧形板(7)沿径向向外扩张或沿径向向内收拢。2.如权利要求1所述的一种基于局部流化机理的仿生掘进机器人，其特征在于：所述次驱动部的输出...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵秉新，刘进福，韩松，周爽，龙杰，张文祥，颜文俊，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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