[发明专利]仿飞蛇骨骼空间扩展掘进器

说明书

技术领域

本发明涉及到机构仿生学，以及机械设计和制造等学科领域，尤其是针对一种实现仿生扩展和仿生掘进功能的装置研究。

背景技术

仿爬行类蛇形机器人在陆地或树上可以实现螺旋运动、蜿蜒运动、伸缩运动、侧向盘旋运动、蠕动与攀缘等，在丛林或城市建筑群等高空复杂非结构环境下的大间距移动，其运动空间与速度上受到了一定的限制。飞蛇具有摇鼓肋骨实现滑翔的奇异功能，于树枝末端通过瞬间弹起或俯冲获得飞行的动能与势能，摇鼓肋骨变成类似于“S”形扁平薄带，通过头部摆动实现大间距快速精确滑翔，降落后可以再攀爬到高处续航。本发明深入研究飞蛇摇鼓肋骨实现空中滑翔的运动机理及肌肉生物力学特性和头部对滑翔姿态的调整特性，研制了具有空间扩展功能的掘进器，拓展了蛇形机器人的运动空间和功能前景。

发明内容

本发明的目的是为了解决雪崩、矿难被填埋巷道的疏通与扩展，为救援人员赢得了时间，为被困人员拓展了救援通道，为救援增加了一种新手段，而提供一种结构简单，易于加工、装配和仿生效果好的仿飞蛇骨骼空间扩展掘进器。

本发明的技术方案是：构造仿飞蛇骨骼空间扩展掘进器，仿飞蛇骨骼本体由若干个飞蛇机架单元组成，每个单元之间通过类万向铰接的方式连接在一起，单元之间的相对运动有两组同步带传动，从而使飞蛇机架单元能实现弯曲和扭转，仿飞蛇传动单元的动力是通过安装在飞蛇传动单元内部的电机驱动。

具体技术方案如下：一种仿飞蛇骨骼空间扩展掘进器，包括作为头部的掘进单元、作为蛇身的3～10个飞蛇机架单元和蛇尾，所述飞蛇机架单元之间通过十字轴正交连接结构连接，飞蛇机架单元具有机架本体，机架本体中部设有能够向两侧展开的肋骨结构；上述飞蛇机架单元的机架本体上设有传动组件和扩展组件，上述传动组件包括分别设在机架本体前、后部的电机、传动齿轮和同步传动件；所述扩展组件包括舵机、与舵机输出端配合的一级磁力传动轮和与一级磁力传动轮配合、且位于一级磁力传动轮两侧的两个二级磁力传动轮，上述二级磁力传动轮与肋骨结构耦合。

上述十字轴正交连接结构上有轴销，机架本体一端凸耳上设有连接孔，十字轴正交连接结构上轴销和机架本体凸耳两个连接孔相互配合。

上述传动组件的传动齿轮为与电机输出端连接的小锥齿轮和大锥齿轮，同步传动件为与大锥齿轮同轴设置的主动同步轮和设置在十字轴正交连接结构上的被动同步轮，上述主、被动同步轮通过同步带传动连接。

上述掘进单元由截割部分和电机驱动部分组成，上述截割部分上焊接有截割块。

本发明有益效果：本发明将行走功能、扩展功能和掘进功能集中一体，飞蛇机架单元本体为整个掘进器提供陆地行走功能和姿态控制，独特设计的十字正交连接结构，实现相邻两个关节的两个自由度的转动；机架单元内的扩展组件运用磁力传递方式，控制仿飞蛇骨骼扩展掘进器上的肋骨结构开合，能使仿飞蛇骨骼扩展，掘进器最终实现空间扩展的功能，肋骨结构经过轻量化的处理，轻便实用；掘进单元给仿飞蛇骨骼扩展掘进器提供挖掘功能，本掘进器结构简单，加工容易，运动稳定，能够实现仿飞蛇骨骼扩展掘进器的多种功能任务，可以应对不同的外界环境的挑战。

附图说明

图1为本发明仿飞蛇骨骼空间扩展掘进器的整体结构示意图。

图2为图1中飞蛇机架单元的结构示意图。

图3为图2中机架单元内传动组件结构示意图。

图4为相邻两个飞蛇机架单元之间传动组件示意图。

图5为相邻两个飞蛇机架单元之间结构示意图。

图6为飞蛇机架单元内扩展组件示意图。

图7为图6中十字轴正交连接结构示意图。

图8为图6中扩展组件的磁力传动结构示意图。

图9为图6中肋骨结构处于展开状态示意图。

图10为本发明掘进单元结构示意图。

图11为相邻飞蛇机架单元之间关节运动关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对发明作更详尽的说明。