[发明专利]一种基于局部流化机理的仿生掘进机器人

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及的是一种基于局部流化机理的仿生掘进机器人。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明是通过以下技术方案实现的：

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；

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。

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。

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。

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。

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。

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。