模塊化可重構(gòu)蛇形機(jī)器人制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)屬于機(jī)械自動(dòng)化工程領(lǐng)域，具體地說是一種模塊化可重構(gòu)蛇形機(jī)器人，包括可視模塊、溫度探測(cè)模塊、濕度探測(cè)模塊、氣體探測(cè)模塊和連接模塊。其中可視模塊、溫度探測(cè)模塊、濕度探測(cè)模塊、氣體探測(cè)模塊的兩端均設(shè)計(jì)有相同的快換接口，相互間可以通過連接模塊相連；所述的可視模塊由標(biāo)準(zhǔn)模塊、可視攝像頭、攝像頭安裝座等組成，可視攝像頭通過攝像頭安裝座固定在標(biāo)準(zhǔn)模塊的一端；標(biāo)準(zhǔn)模塊的另一端與其它模塊相連。本實(shí)用新型專利技術(shù)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，具有主、被動(dòng)驅(qū)動(dòng)能力，環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)，能夠在根據(jù)不同情況組合不同的模塊來獲取古墓、地下墓葬的溫、濕度、有害氣體和布局等環(huán)境信息很好的完成地下墓穴的探測(cè)任務(wù)。（*該技術(shù)在2024年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
模塊化可重構(gòu)蛇形機(jī)器人
本技術(shù)屬于機(jī)械自動(dòng)化工程領(lǐng)域，具體地說是一種模塊化可重構(gòu)蛇形機(jī)器人，可應(yīng)用在古墓、地下墓葬等環(huán)境。
技術(shù)介紹
在我國考古界，長期以來對(duì)地下墓葬類封閉空間的探查，主要采用的是洛陽鏟。這種探查方式，是用洛陽鏟在探查區(qū)打出豎直的探洞，依據(jù)洛陽鏟帶出的泥土變化的特征，來判斷地下遺存的狀況。這種探查方法盡管簡(jiǎn)便，其判斷依據(jù)卻是間接地帶有一定的隨機(jī)性，并無法準(zhǔn)確判斷地下遺存的存在和分布。而且，當(dāng)?shù)叵麓嬖谶z存時(shí)，洛陽鏟難免正好打在文物上，存在一定損害文物的風(fēng)險(xiǎn)。考古人員如果要身入墓室，也是風(fēng)險(xiǎn)重重。古代墓葬年代久遠(yuǎn)，尸體和其他物質(zhì)的氧化腐敗，耗盡了其中的氧氣，同時(shí)也會(huì)生成一些有害的氣體，比如二氧化碳、硫化氫、二氧化硫、甲烷，按照古人的埋葬文化可能還會(huì)存在汞蒸汽。此外，由于地下潮濕、陰暗，可能還會(huì)存在一些微生物。無氧和上述氣體以及微生物的存在，對(duì)考古人員必然造成有害影響。國外研究人員1993年首次在大金字塔內(nèi)使用機(jī)器人進(jìn)行探測(cè)。2002年9月，名為“金字塔漫游者”的機(jī)器人被用于埃及金字塔神秘石門考古探索任務(wù)，其長30cm，寬12cm，高度在11?28cm范圍內(nèi)可調(diào)，配備超聲傳感器用來測(cè)量石塊厚度，并通過“透地雷達(dá)”裝置探測(cè)金子塔內(nèi)部。2013年4月，考古學(xué)家為了探明墨西哥羽蛇神廟中一條隧道的奧妙，使用了一個(gè)名為“Tlaloc I1-TC”的機(jī)器人。這個(gè)機(jī)器人裝備有紅外線攝像裝置和激光掃描儀，能夠生成地下空間的3D圖像。中國國家博物館于2008年研制出一種雙履帶式考古機(jī)器人，在西安龐留唐墓的搶救性發(fā)掘工作中，機(jī)器人成功從盜洞中進(jìn)入墓穴內(nèi)，將墓室內(nèi)的圖像、溫度、濕度等信息傳回控制臺(tái)。該機(jī)器人也在西安延廉漢墓進(jìn)行了測(cè)試試驗(yàn)。國內(nèi)同類機(jī)器人如果從探洞進(jìn)入，就不能在墓室內(nèi)移動(dòng)探測(cè)。如何讓機(jī)器人既可從盜洞、探洞進(jìn)入，又可以在進(jìn)入墓室后進(jìn)行移動(dòng)探測(cè)，獲取古代墓葬內(nèi)的環(huán)境信息，已經(jīng)成了制約地下墓葬考古發(fā)掘的一個(gè)瓶頸。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有古墓探測(cè)機(jī)器人存在的上述問題，本技術(shù)的目的在于提供一種能夠在古墓、地下墓葬等環(huán)境下工作的模塊化可重構(gòu)蛇形機(jī)器人。該蛇形機(jī)器人能夠在根據(jù)不同情況組合不同的模塊來獲取古墓、地下墓葬的溫、濕度、有害氣體和布局等環(huán)境信肩、O本技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:本技術(shù)包括通過連接模塊依次連接的可視模塊、溫度探測(cè)模塊、濕度探測(cè)模塊及氣體探測(cè)模塊，其中可視模塊、溫度探測(cè)模塊、濕度探測(cè)模塊及氣體探測(cè)模塊均包括標(biāo)準(zhǔn)模塊，所述標(biāo)準(zhǔn)模塊包括框架、履帶支架、履帶、履帶輪、履帶輪軸及履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該框架周向均布有多個(gè)履帶支架，相鄰履帶支架之間設(shè)有至少一條履帶，所述履帶上連接有多個(gè)履帶輪，每個(gè)履帶輪的履帶輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述履帶支架上；所述履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在框架內(nèi)，驅(qū)動(dòng)每條履帶中同一位置的履帶輪旋轉(zhuǎn)、進(jìn)而帶動(dòng)履帶；所述框架的兩端分別為與所述連接模塊相連接的快換接口板、連接模塊接口 ；所述可視模塊的標(biāo)準(zhǔn)模塊上設(shè)有可視攝像頭，所述溫度探測(cè)模塊的標(biāo)準(zhǔn)模塊上分別安裝有溫度數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換電路板及溫度探測(cè)頭，所述濕度探測(cè)模塊的標(biāo)準(zhǔn)模塊上分別安裝有濕度數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換電路板及濕度探測(cè)頭，所述氣體探測(cè)模塊的標(biāo)準(zhǔn)模塊上分別開有空氣進(jìn)口、空氣出口，并在氣體探測(cè)模塊的標(biāo)準(zhǔn)模塊內(nèi)設(shè)有氣體成分分析模塊；其中:所述履帶支架端面呈“十”字形，其內(nèi)側(cè)下方設(shè)有固定架，每個(gè)固定架的兩端分別與所述快換接口板及連接模塊接口相連，形成所述框架；所述履帶支架與固定架的長度相等，即為所述標(biāo)準(zhǔn)模塊的軸向長度；所述標(biāo)準(zhǔn)模塊為端面呈四邊形的框架結(jié)構(gòu)，履帶支架及固定架各為四個(gè)，分別位于四邊形的四個(gè)角，所述標(biāo)準(zhǔn)模塊的每個(gè)面均設(shè)有兩條相互平行的履帶，每條履帶上連接相同數(shù)量的履帶輪，兩條履帶上相對(duì)應(yīng)的履帶輪套設(shè)在同一履帶輪軸上；所述標(biāo)準(zhǔn)模塊每個(gè)面上的兩條履帶靠近快換接口板一端的履帶輪軸上均設(shè)有第一斜齒輪，每個(gè)面上第一斜齒輪位于各面兩條履帶之間，各面上的第一斜齒輪通過所述履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同步驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而同步帶動(dòng)各面上的履帶；所述連接模塊接口為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)件，其外圈沿圓周方向均布有四個(gè)沿徑向向外延伸的延伸部，所述標(biāo)準(zhǔn)模塊每個(gè)面上的兩條履帶靠近連接模塊接口一端的履帶輪軸分別與一個(gè)延伸部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，每個(gè)面上的延伸部位于各面兩條履帶之間；所述延伸部沿標(biāo)準(zhǔn)模塊軸向的長度小于所述標(biāo)準(zhǔn)模塊；所述連接模塊接口的內(nèi)圈為圓柱形止口，端面沿圓周方向均布有多個(gè)用于連接的螺紋孔；所述快換接口板為四邊形板狀結(jié)構(gòu)件，中間開有圓孔，所述圓孔邊緣沿軸向向外延伸形成接口 ；所述快換接口板的四角分別開有用于與所述固定架連接的螺紋孔；所述履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、正交斜齒輪、斜齒輪軸及第二斜齒輪，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在所述框架內(nèi)，所述正交斜齒輪連接于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸，在該正交斜齒輪的圓周方向均布有數(shù)量與所述履帶支架相同的第二斜齒輪，每個(gè)第二斜齒輪的斜齒輪軸均轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述框架上；每個(gè)所述第二斜齒輪與相鄰兩履帶支架之間的履帶上的履帶輪傳動(dòng)，通過所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行帶動(dòng)履帶；所述溫度探測(cè)模塊的溫度探測(cè)頭安裝在標(biāo)準(zhǔn)模塊的履帶支架上，位于所述框架的外面，探測(cè)外面環(huán)境溫度；所述溫度數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換電路板安裝在框架內(nèi)部，并分別與外部線路和溫度探測(cè)頭相連，將溫度探測(cè)頭采集到的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)上傳到外部線路上；所述濕度探測(cè)模塊的溫度探測(cè)頭安裝在標(biāo)準(zhǔn)模塊的履帶支架上，位于所述框架的外面，探測(cè)外面環(huán)境濕度；所述濕度數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換電路板安裝在框架內(nèi)部，并分別與外部線路和濕度探測(cè)頭相連，將濕度探測(cè)頭采集到的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)上傳到外部線路上；所述氣體探測(cè)模塊的空氣進(jìn)口、空氣出口分別安裝在標(biāo)準(zhǔn)模塊的履帶支架上，位于所述框架的外面，采集或排放空氣；所述氣體成分分析模塊安裝在框架內(nèi)部，并分別與外部線路和空氣進(jìn)口、空氣出口相連，將氣體成分的分析信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)上傳到外部線路上;所述連接模塊包括橡膠套外殼、支撐側(cè)板、舵機(jī)、快換法蘭、“L”形板、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及具有彈性的橡膠套，該橡膠套外殼內(nèi)壁上對(duì)稱固定有兩個(gè)支撐側(cè)板，所述舵機(jī)為兩個(gè)、均容置于所述橡膠套外殼內(nèi)，并分別與所述支撐側(cè)板相連；所述“L”形板的一端通過所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與兩個(gè)舵機(jī)的輸出軸連接，另一端連接有所述快換法蘭上；所述橡膠套套在橡膠套外殼上，一端連接于橡膠套外殼上，另一端連接于所述快換法蘭；所述橡膠套外殼露在橡膠套外部的部分與所述標(biāo)準(zhǔn)模塊的連接模塊接口相連接，所述快換法蘭與所述標(biāo)準(zhǔn)模塊的快換接口板相連接。本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為:1.本技術(shù)基于可重構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì)理念，針對(duì)不同的探測(cè)環(huán)境組裝不同的勘測(cè)模塊，通過探洞并進(jìn)入墓室查探。機(jī)器人具有較強(qiáng)的越障能力，能夠長時(shí)間、大范圍的探查墓穴內(nèi)的環(huán)境、布局以及葬品；機(jī)器人同時(shí)能夠?qū)δ故覂?nèi)的溫度、濕度以及有毒有害氣體進(jìn)行檢測(cè)，防止科考人員直接進(jìn)入墓室造成古物及人員的傷害。2.本技術(shù)的環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)，具有主、被動(dòng)驅(qū)動(dòng)能力，本技術(shù)模擬生物蛇的爬行動(dòng)作除了能夠適應(yīng)地下墓室的平整土質(zhì)地面外還能夠適應(yīng)水泥、理石和等路面，通過模仿蛇類運(yùn)動(dòng)靠地面摩擦力的推動(dòng)實(shí)現(xiàn)模塊化可重構(gòu)蛇形機(jī)器人的被動(dòng)前進(jìn)、后退運(yùn)動(dòng)；通過模塊化可重構(gòu)蛇形機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)模塊上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)則能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的主動(dòng)前進(jìn)、后退運(yùn)動(dòng)，還具有越障能力。3.本實(shí)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種模塊化可重構(gòu)蛇形機(jī)器人，其特征在于：包括通過連接模塊（2）依次連接的可視模塊（1）、溫度探測(cè)模塊（3）、濕度探測(cè)模塊（4）及氣體探測(cè)模塊（5），其中可視模塊（1）、溫度探測(cè)模塊（3）、濕度探測(cè)模塊（4）及氣體探測(cè)模塊（5）均包括標(biāo)準(zhǔn)模塊（8），所述標(biāo)準(zhǔn)模塊（8）包括框架、履帶支架（12）、履帶（22）、履帶輪（35）、履帶輪軸（36）及履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該框架周向均布有多個(gè)履帶支架（12），相鄰履帶支架（12）之間設(shè)有至少一條履帶（22），所述履帶（22）上連接有多個(gè)履帶輪（35），每個(gè)履帶輪（35）的履帶輪軸（36）轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述履帶支架（12）上；所述履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在框架內(nèi)，驅(qū)動(dòng)每條履帶（22）中同一位置的履帶輪（35）旋轉(zhuǎn)、進(jìn)而帶動(dòng)履帶（22）；所述框架的兩端分別為與所述連接模塊（2）相連接的快換接口板（11）、連接模塊接口（17）；所述可視模塊（1）的標(biāo)準(zhǔn)模塊（8）上設(shè)有可視攝像頭（6），所述溫度探測(cè)模塊（3）的標(biāo)準(zhǔn)模塊（8）上分別安裝有溫度數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換電路板（18）及溫度探測(cè)頭（19），所述濕度探測(cè)模塊（4）的標(biāo)準(zhǔn)模塊（8）上分別安裝有濕度數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換電路板（20）及濕度探測(cè)頭（21），所述氣體探測(cè)模塊（5）的標(biāo)準(zhǔn)模塊（8）上分別開有空氣進(jìn)口（24）、空氣出口（25），并在氣體探測(cè)模塊（5）的標(biāo)準(zhǔn)模塊（8）內(nèi)設(shè)有氣體成分分析模塊（23）。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種模塊化可重構(gòu)蛇形機(jī)器人，其特征在于:包括通過連接模塊(2)依次連接的可視模塊(I)、溫度探測(cè)模塊(3)、濕度探測(cè)模塊(4)及氣體探測(cè)模塊(5)，其中可視模塊(I)、溫度探測(cè)模塊(3 )、濕度探測(cè)模塊(4 )及氣體探測(cè)模塊(5 )均包括標(biāo)準(zhǔn)模塊(8 )，所述標(biāo)準(zhǔn)模塊(8 )包括框架、履帶支架(12 )、履帶(22 )、履帶輪(35 )、履帶輪軸(36 )及履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該框架周向均布有多個(gè)履帶支架(12)，相鄰履帶支架(12)之間設(shè)有至少一條履帶(22)，所述履帶(22 )上連接有多個(gè)履帶輪(35 )，每個(gè)履帶輪(35 )的履帶輪軸(36 )轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述履帶支架(12)上；所述履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在框架內(nèi)，驅(qū)動(dòng)每條履帶(22)中同一位置的履帶輪(35)旋轉(zhuǎn)、進(jìn)而帶動(dòng)履帶(22);所述框架的兩端分別為與所述連接模塊(2)相連接的快換接口板(11)、連接模塊接口( 17 );所述可視模塊(I)的標(biāo)準(zhǔn)模塊(8 )上設(shè)有可視攝像頭(6 )，所述溫度探測(cè)模塊(3 )的標(biāo)準(zhǔn)模塊(8 )上分別安裝有溫度數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換電路板(18 )及溫度探測(cè)頭(19)，所述濕度探測(cè)模塊(4)的標(biāo)準(zhǔn)模塊(8)上分別安裝有濕度數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換電路板(20)及濕度探測(cè)頭(21)，所述氣體探測(cè)模塊(5)的標(biāo)準(zhǔn)模塊(8)上分別開有空氣進(jìn)口(24)、空氣出口(25)，并在氣體探測(cè)模塊(5)的標(biāo)準(zhǔn)模塊(8)內(nèi)設(shè)有氣體成分分析模塊(23)。2.按權(quán)利要求1所述的模塊化可重構(gòu)蛇形機(jī)器人，其特征在于:所述履帶支架(12)端面呈“十”字形，其內(nèi)側(cè)下方設(shè)有固定架(13)，每個(gè)固定架(13)的兩端分別與所述快換接口板(11)及連接模塊 接口( 17 )相連，形成所述框架。3.按權(quán)利要求2所述的模塊化可重構(gòu)蛇形機(jī)器人，其特征在于:所述履帶支架(12)與固定架(13)的長度相等，即為所述標(biāo)準(zhǔn)模塊(8)的軸向長度；所述標(biāo)準(zhǔn)模塊(8)為端面呈四邊形的框架結(jié)構(gòu)，履帶支架(12)及固定架(13)各為四個(gè)，分別位于四邊形的四個(gè)角，所述標(biāo)準(zhǔn)模塊(8 )的每個(gè)面均設(shè)有兩條相互平行的履帶(22 )，每條履帶(22 )上連接相同數(shù)量的履帶輪(35)，兩條履帶(22)上相對(duì)應(yīng)的履帶輪(35)套設(shè)在同一履帶輪軸(36)上；所述標(biāo)準(zhǔn)模塊(8 )每個(gè)面上的兩條履帶(22 )靠近快換接口板(11) 一端的履帶輪軸(36 )上均設(shè)有第一斜齒輪，每個(gè)面上第一斜齒輪位于各面兩條履帶(22)之間，各面上的第一斜齒輪通過所述履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同步驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而同步帶動(dòng)各面上的履帶(22 )。4.按權(quán)利要求3所述的模塊化可重構(gòu)蛇形機(jī)器人，其特征在于:所述連接模塊接口(17)為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)件，其外圈沿圓周方向均布有四個(gè)沿徑向向外延伸的延伸部，所述標(biāo)準(zhǔn)模塊(8 )每個(gè)面上的兩條履帶(22 )靠近連接模塊接口( 17 ) —端的履帶輪軸(36 )分別與一個(gè)延伸部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，每個(gè)面上的延伸部位于各面兩條履帶(22)之間；所述延伸部沿標(biāo)準(zhǔn)模塊(8)軸向的長度小于所述標(biāo)準(zhǔn)模塊(8);所述連接模塊接口(17)的內(nèi)圈為圓柱形止口，端面沿圓周方向均布有多個(gè)用于...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李斌，王聰，李志強(qiáng)，鄭懷兵，張國偉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所，
類型：新型
國別省市：遼寧;21