[发明专利]仿真蠕动行走装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种仿真蠕动行走装置，可以实现沿着弯形管道或直杆到达人们无法到达的地方，实现爆破或者采集图像的功能。应用技术涉及机电一体化，电子控制技术领域。仿真蠕动行走装置具有实现简单，既能沿着直杆爬行，又能可沿弯管蠕动，能仿真各种蠕虫的运动形态，基本无噪音的特点。

背景技术

本发明的内容为设计一仿真蠕虫行走状态的可沿弯直杆或管爬行的机器人。设计目标是：可以在单片机的控制下随意沿着弯管或直杆爬行，同时尽量仿真蠕虫的蠕动行走状态，在军事领域能够用来去人们无法到达的地方实现侦查或者爆破。

本发明在创意理念的支配下，对该仿真蠕动行走装置进行了机械方面和控制方面的设计。随着机械科学和控制技术的发展，各种功能的机器人层出不穷。该机器人的发明主要依托的技术有一下三个方面：(1)单片机的发展与应用。(2)爬杆机器人研究的不断成熟。(3)传感器技术的迅速发展。(4)连杆机构设计理论的基本成熟。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的漏洞和缺陷，提出一种仿真蠕动行走装置，使其能够沿着弯形管道或直杆行走，并且能够仿真蠕虫的蠕动行走状态。

为了达到此目的，本发明的构思是：因为蠕虫行走的特殊状态，所以我们提出了仿真蠕动行走装置的躯体是由若干结构相似的机构串接而成，这样就既可以模拟蠕虫的身体特点，又使得机构具有相当的柔性，从而可以实现它能够沿着弯管爬行的功能。另外因为机械足和角度调整机构很多，系统的控制目标多，任务繁重，所有决定利用单片机和外围电路来完成控制任务。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种仿真蠕动行走装置，其特征在于：机械形态由多块左狭长板和右狭长板通过销轴铰接串联而成。一块左狭长板和一块右狭长板组成该装置的一个环节，分为一个头环节，多个中间环节，一个尾环节。所有中间环节的结构形态完全一样。尾环节与头环节结构完全对称，它们都装有驱动装置，分别实现仿真蠕动行走装置的前进与后退。每个环节的左狭长板和右狭长板之间都通过球形铰接头装有统一规格的弹簧装置。在每相邻环节的销轴铰接点处，都装有结构弯全相同的机械足。该装置所有右狭长板的下内壁都装有结构完全相同的角度调整机构。

驱动装置是：在尾环节的左狭长板和头尾环节的右狭长板上各装有一个伺服电机通过一个联轴器带动一个滚筒，把系在滚筒与右狭长板之间的一条皮带卷起来，实现左狭长板和右狭长板之间角度的收缩。伺服电机是用固定带固定在左狭长板上的。该驱动装置与弹簧装置在空间上正好是错开的。为了避免该装置的震动过大，滚筒由两个轴承支承；该两轴承的底座固定于左狭长板的内壁槽上，其上盖固定于该底座上，然后为了确保稳定性，再添加固定带对轴承体固定。

弹簧装置是通过球形铰接点铰接在左狭长板和右狭长板上的。弹簧装置由内套筒和外套筒以及套筒中心的弹簧所组成；内外套筒之间可以相互滑动。该压板与两端的球形铰接头固定连接，便于弹簧沿着套筒长方向压缩；弹簧在套筒中是两端各利用一个压板固定的，从而可实现该弹簧装置的拉伸。

在销轴铰接点处，左狭长板和右狭长板是通过与机械足做成一体的销轴联接在一起的。另外在销轴连接点处还配有外挂轮，用于在该装置处于非爬行状态时可实现沿着地面滚动。

机械足装有行走于管道上对管道抓紧机构。其结构：在机械足中有一个电磁铁吸引一个铁块来带动一个滑块在一个中心槽中移动；滑块带动连接在两侧的对称两个三连杆机构运动，该两个三杆机构的末端杆件头部的橡胶垫的合拢实现对管道的接触，再加上位于中心槽中的一个推杆的头部橡胶垫的接触，实现对管道完全抓紧；该推杆末端的铰接点在一个长形槽中移动，然后用销钉固定推杆；推杆在推杆槽中的位置可调变化，然后用销钉固定。

角度调整机构中三根连杆之间用销钉联接；第一连杆与右狭长板铰接；第二连杆与一个双向电磁铁铰接；第三连杆与机械足铰接；双向电磁铁与右狭长板下侧内壁滑槽滑配，该内壁滑槽的上下端嵌有铁块；第三连杆与机械足用销钉联接。角度调整机构的运动是由一个双向电磁铁通过一个三连杆机构的从动杆带动机械足转动，从而实现机械足对弯曲管道角度的调整；双向电磁铁相当于连杆机构中的滑块，它可以在右狭长板的内壁滑槽中移动，然后通过驱动杆驱动与其相连接的三杆机构运动；双向电磁铁通过吸引两侧铁块来为角度调整机构提供动力，可实现沿内壁滑槽的上下移动。

本发明与现有技术相比较，具有以下显而易见的实质性特点和显著优点：