[发明专利]一种具有地下探测功能的螺旋钻进机器人

摘要

本发明涉及一种具有地下探测功能的螺旋钻进机器人，包括对土壤进行切削并提供前进动力的螺旋钻进系统，调整钻进方向的转向系统，探测机器人周围环境的探测系统，处理探测信息并对运动进行调控的控制系统；钻进系统与转向系统联接，控制系统与探测系统、钻进系统、转向系统之间设置通讯联接。机器人能够在地下自由钻进和转向，利用探测系统实时探测周围环境，从而调整运动方向。机器人通过复合电缆与地面设备相连，获取能量并反馈信息，便于地面工作人员实施远程实时监控。该机器人结构紧凑、运动灵活，能够在地下封闭环境中钻进，并对周围环境及特定目标进行探测，适用于地下勘探、矿难搜救等。

主权项

一种具有地下探测功能的螺旋钻进机器人，其特征在于：所述机器人包括对土壤进行切削并提供前进动力的螺旋钻进系统，调整钻进方向的转向系统，探测机器人周围环境的探测系统，处理探测信息并对运动进行调控的控制系统；钻进系统与转向系统联接，控制系统与探测系统、钻进系统、转向系统之间设置通讯联接；其中：所述对土壤进行切削并提供前进动力的螺旋钻进系统位于机器人本体(27)内，包括圆锥形螺旋钻头（1）、圆柱形螺旋钻体（6）和尾部端盖止转机构（13），所述圆锥形螺旋钻头（1）顶部设3有切削刀片（2），圆锥形螺旋钻头（1）用于打碎土块和向后输送土壤；圆柱形螺旋钻体（6）在旋转时向后挤压土壤，同时利用土壤的反作用力提供机器人前进的推进力；圆锥形螺旋钻头（1）通过销钉（21）和钻头轴（20）一端连接，钻头轴（20）另一端通过万向节（19）联接转轴（17）；转轴（17）通过弹性联轴器（15）与直流无刷电机（11）联接；转轴（17）通过行星齿轮组（16）将动力传给圆柱形螺旋钻体（6），行星齿轮组（16）中的外齿轮通过螺钉和圆柱形螺旋钻体（6）固定在一起；电机固定架（10）通过螺钉固定在圆柱形螺旋钻体（6）上，尾部端盖止转机构（13）通过螺纹联接和圆柱形螺旋钻体（6）固定在一起，左挡板（7）和右挡板（8）通过螺钉固定在行星齿轮组（16）两侧，左挡板（7）和右挡板（8）内部置有深沟球轴承以支承转轴（17），左斜柱体（3）内置有一对背靠背安装的双列角接触球轴承（12）用来限制钻头轴（20）的轴向移动，双列角接触球轴承（12）支承圆柱形螺旋钻体（6）并承受钻体所受轴向力；所述调整钻进方向的转向系统包括左斜柱体（3）、右斜柱体（4）和圆转板（18）；所述左斜柱体（3）、右斜柱体（4）之间通过滚动轴承（23）联接，右斜柱体（4）通过轴承支撑圆转板（18），所述右斜柱体（4）和圆转板（18）通过转向齿轮组（5）与步进电机（9）联接；圆锥形螺旋钻头（1）与圆柱形螺旋钻体（6）通过波纹管联接；所述探测机器人周围环境的探测系统为脉冲雷达系统，所述脉冲雷达系统包括电源稳压器、中央控制单元（28）、时序逻辑单元CPLD（29）、脉冲生成电路（30）、发射天线（31）、接收天线（32）和信号采集电路（33）；所述中央控制单元（28）是一具有多通道串口的主控制器，分别与时序逻辑单元CPLD（29）和信号采集电路（33）联接，负责控制雷达的运行和通讯；所述时序逻辑单元CPLD（29）分别中央控制单元（28）、脉冲生成电路（30）、信号采集电路（33）联接，用以产生稳定时序间隔的逻辑脉冲；所述脉冲生成电路（30）联接发射天线（31）和电源稳压器，在时序逻辑单元CPLD逻辑信号的激励下产生电压脉冲信号；所述信号采集电路（33）联接接收天线（32），对回波信号进行接收采集；所述探测机器人周围环境的探测系统安装在尾部端盖止转机构（13）的内腔，所述中央控制单元（28）通过复合缆线（24）与计算机控制设备（26）联接。