[发明专利]一种土壤检测微型机器人

说明书

本发明公开了一种土壤检测微型机器人包括依次连接的钻土组件、转向组件、模块化蠕动机构、万向节和电源组件，所述模块化蠕动机构为可拆卸连接的适用于砂质土的第一蠕动组件或适用于黏质土的第二蠕动组件，电源组件包括两个通过万向节依次串联且用于同时供电的蓄电池组件、控制模块和无线通信模块，控制模块分别与钻土组件、转向组件和模块化蠕动机构相连接并控制启闭；所述钻土组件和电源组件的外表面上均设有贴片式温湿度传感器，贴片式温湿度传感器通过无线通信模块向外输出探测信号。本发明能够在复杂恶劣的土壤环境下前进，同时进行土壤探测活动。

技术领域

本发明涉及机器人，尤其涉及一种土壤检测微型机器人。

背景技术

传统农业均采用人工的方式对土壤进行检测采样，该方法较为费时费力而对于环境较为恶劣的地区采用人工的方式对土壤进行检测显得较为困难。

随着生物结构和功能逐渐被认知和掌握，仿生机器人技术已逐渐应用于军事、生产生活、康复医疗等诸多领域。仿生机器人研究的前提是对生物本质的深刻认识以及对现有科学技术的充分掌握，研究涉及多学科的交叉融合，其发展趋势应该是将现代机构学和机器人学的新理论、新方法与复杂的生物特性相结合，实现结构仿生、材料仿生、功能仿生、控制仿生和群体仿生的统一，以达到与生物更加近似的性能，适应复杂多变的环境，最终实现宏观和微观相结合的仿生机器人系统，从而实现广阔的应用。

基于蚯蚓蠕动机理的仿生机器人，近年来在生物医学、工业加工与检测、水下探险等领域得到了飞速的发展，并且在其他领域也有非常广泛的应用前景，因此获得了世界各国的高度重视。如在2008年日本中央大学的Hzyato Omori等研究了一种由柔性单元组成的可以蠕动爬行转向的仿蚯蚓机器人。通过对蚯蚓的构造和运动方式进行分析设计出一种由柔性单元组成的机器人，可以在一个弯曲的管内移动这种机器人不仅适用于救援而且可以用于内窥查探。对于精密管道内部探测方面的研究也是国内外研究学者的关注重点。CRIM公司采用可恢复金属的驱动原理制备出仿生机器人﹐韩国学者研制出采用SMA技术驱动的仿生机器人。我国也有学者对用于精密管道检测的仿生机器人进行大量研究﹐马建旭等人制备仿蚯蚓蠕动式机器人用于微型管道的检测。但由于技术条件的限制，其在尺寸的微型化、驱动方式的完善化、加工和检测的高效化、通讯的无线化、操作的智能化等方面仍然存在许多缺陷和困难，比如国内外仿蚯蚓微型机器人采用的驱动方式普遍为SMA，这种驱动方式步距有限，导致其使用范围小，难以实现仿生机器人的自由运动。国内外用于土壤检测的仿生机器人并不多，从事该产品开发的公司较少。尤其是针对比较复杂的土壤条件，并没有相应的有效的机器人来进行无人化作业。有些产品，灵活性、抗腐蚀能力及作业能力都显不足。

因此，亟待解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够在复杂恶劣的土壤环境下前进并进行土壤探测活动的土壤检测微型机器人。

技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种土壤检测微型机器人，包括依次连接的钻土组件、转向组件、模块化蠕动机构、万向节和电源组件，所述模块化蠕动机构为可拆卸连接的适用于砂质土的第一蠕动组件或适用于黏质土的第二蠕动组件，电源组件包括两个通过万向节依次串联且用于同时供电的蓄电池组件、控制模块和无线通信模块，控制模块分别与钻土组件、转向组件和模块化蠕动机构相连接并控制启闭；所述钻土组件和电源组件的外表面上均设有贴片式温湿度传感器，贴片式温湿度传感器通过无线通信模块向外输出探测信号。

其中，第一蠕动组件包括至少2节通过万向节相互连接的蠕动单元，该蠕动单元包括前铰支座、均布铰接于前铰支座一侧面上的多个长杆、与每一长杆相铰接且一一对应设置的短杆、与短杆相铰接的后铰支座以及固定在前铰支座与后铰支座之间的伸缩电机；工作开始时，伸缩电机开始收缩直至电机伸缩距最小处，使长杆和短杆间夹角由平角转化为钝角，完成卡土。

优选的，初始状态下伸缩电机处于完全伸长状态，长杆和短杆之间夹角为180°。

再者，转向组件的尾部固连有对接罩，对接罩与前铰支座螺纹连接。