一种多功能蚯蚓仿生机械的制作方法

1.本发明涉及仿生技术领域，特别是一种多功能蚯蚓仿生机械。


背景技术：

2.软体机器人是目前机器人研究领域的热点之一。由于软体机器人具有环境适应性强、柔顺性好，且能够更好地对各种身体柔软的动物的运动进行模仿，因此相比传统的刚性材料组成的机器人具有更广泛的应用前景。在软体机器人的研究中，模仿身体柔软类动物的仿生软体爬行机器人是重要的研究内容之一。这类软体机器人由于能够在许多特殊的环境移动，因此具有许多潜在的应用，而蚯蚓作为一种身体柔软的环节动物，可以在草丛、岩石表面、泥土孔隙等多种复杂环境中高效移动，蚯蚓运动的本质机理是后退蠕动波，即蚯蚓身体单元的变形以波动的方式在身体上传播，其传播方向与蚯蚓的运动方向相反。
3.现有技术中的蚯蚓仿生机械用于模仿蚯蚓运动的仿生机械能够代替人类进入深层土壤进行作业，而不具有生态修复、土壤护理的功能。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述和/或现有的仿生机械中存在的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明的目的是提供一种多功能蚯蚓仿生机械，其既能实现深层土壤作业，又能实现土壤护理。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种多功能蚯蚓仿生机械，其包括，
8.挖掘组件，所述挖掘组件包括连接接头，所述连接接头下方可转动地连接有转动电机，所述转动电机下侧连接有转动座，所述转动座下方连接有能摆动的中间座，所述中间座的圆周方向上连接有至少一个能在径向方向上移动的灯箱和摄像头，所述中间座的下侧固定连接有第一钻头；
9.营养补给组件，所述营养补给组件包括具有存储腔的营养补给管，所述营养补给管的外周排布有若干第一单向阀和若干第一喷头，所述第一单向阀和第一喷头在轴向方向上间隔设置，所述营养补给管内连接有第一抽水泵，所述第一喷头的一端与第一抽水泵连接，所述第一喷头的另一端朝外设置且能向外喷出液体；
10.蠕动组件，所述蠕动组件设置有若干组，若干组蠕动组件在轴向方向上依次连接在一起，若干组蠕动组件连接在营养补给管和连接接头之间。
11.作为本发明所述多功能蚯蚓仿生机械的一种优选方案，其中：所述中间座的上侧固定连接有转向电机，所述转向电机与转动座的下部传动连接。
12.作为本发明所述多功能蚯蚓仿生机械的一种优选方案，其中：所述中间座上开有
至少一个与灯箱位置对应的第一安装槽和至少一个与摄像头位置对应的第二安装槽，所述中间座经第一安装槽连接有第一电动推杆，所述第一电动推杆与灯箱连接，中间座经第二安装槽连接有第二电动推杆，所述第二电动推杆与摄像头连接。
13.作为本发明所述多功能蚯蚓仿生机械的一种优选方案，其中：所述蠕动组件包括具有能在轴向方向上伸缩的橡胶套，所述橡胶套的上下两端分别固定有第一气动接头和第二气动接头，连接接头上侧固定有第一固定套，所述第一固定套和最下面的第二气动接头连接在一起，相邻两个蠕动组件之间，上面的蠕动组件上的第二气动接头和下面的蠕动组件上的第一气动接头固定连接在一起，连接在一起的第一气动接头和第二气动接头内安装有第一真空泵和第二真空泵，连接在一起的第一气动接头和第二气动接头的圆周方向上排布有若干真空吸盘，所述第一真空泵与真空吸盘连接，所述橡胶套内具有气腔，所述第一真空泵的输出端与其下面的橡胶套的气腔连通，第二真空泵的输出端与其上面的橡胶套的气腔连通，所述橡胶套的两端均封闭。
14.作为本发明所述多功能蚯蚓仿生机械的一种优选方案，其中：所述营养补给管的下侧固定有第二固定套，最上端的第一气动接头固定在第二固定套下侧，连接在一起的第一气动接头和第二固定套内也安装有第一真空泵，连接在一起的第一气动接头和第二固定套内也排布有若干真空吸盘。
15.作为本发明所述多功能蚯蚓仿生机械的一种优选方案，其中：还包括检测组件，所述检测组件包括连接在营养补给管上侧且具有安装腔的连接套，所述连接套的外周开有检测口，连接套内可转动地连接有旋转门，所述旋转门的下部设有第一安装槽，第一安装槽处的旋转门上开有第一开口，所述第一安装槽下端的连接套内连接有至少一个能做往复直线移动的第一传感器和至少一个能做往复直线移动的第一土壤取样器，所述第一传感器的感应端和土壤取样器的取样端均能依次穿过第一开口后伸出检测口外。
16.作为本发明所述多功能蚯蚓仿生机械的一种优选方案，其中：所述旋转门的上部设有第二安装槽，所述第二安装槽处的旋转门上开有第二开口，所述第二安装槽上端的连接套内连接有至少一个能做往复直线移动的第二传感器和至少一个能做往复直线移动的第二土壤取样器，所述第二传感器的感应端和第二土壤取样器的取样端均能依次穿过第二开口后伸出检测口外。
17.作为本发明所述多功能蚯蚓仿生机械的一种优选方案，其中：所述第二安装槽上方的连接套上固定连接有传动电机，所述传动电机上连接有向下伸出的传动轴，所述传动轴与旋转门连接。
18.作为本发明所述多功能蚯蚓仿生机械的一种优选方案，其中：所述第一安装槽和第二安装槽之间的旋转门上具有封闭的营养液补充腔，所述旋转门的圆周上排布有若干第二喷头和第二单向阀，所述旋转门内连接有第二抽水泵，所述第二喷头的一端与第二抽水泵连接，第二喷头的另一端朝外设置且能向外喷出液体，所述第二单向阀朝外的一侧为用于进液的进液端，第二单向阀朝向营养液补充腔的一端为出液端。
19.作为本发明所述多功能蚯蚓仿生机械的一种优选方案，其中：所述连接套远离营养补给管的一端固定有第二钻头。
20.本发明的有益效果：本发明通过气动接头配合真空吸盘对蚯蚓的蠕动进行仿真，减少土壤对机械孔隙的干扰，具有较强的仿真性和可靠性；通过营养补给组件的设置，实现
对土壤某种特定元素的补充；联合检测组件，实现深层土壤的取样和土壤的检测，降低取样和检测强度，同时实现样液的补充，不需要对土壤进行取样时，取样器和传感器缩回被隐藏在旋转门内，防止蠕动过程中取样器和传感器的损坏。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
22.图1为本发明中第一个实施例的立体结构图。
23.图2为第一个实施例中隐藏掉第三橡胶套后的立体结构图。
24.图3为本发明中挖掘组件的立体结构图。
25.图4为本发明中中间座和转向电机连接在一起时的立体结构图一。
26.图5为本发明中中间座和转向电机连接在一起时的立体结构图二。
27.图6为本发明中相邻两个橡胶套连接在一起时的立体结构图。
28.图7为本发明中第二个实施例的立体结构图。
29.图8为第二个实施例的局部立体图。
30.图9为第二个实施例的主视图。
31.图10为图9中的a-a向视图。
32.图11为检测组件在检测状态下的立体结构图一。
33.图12为检测组件在检测状态下的立体结构图二。
34.图13为本发明中旋转门的立体结构图。
35.图中，100挖掘组件，101第一钻头，102中间座，103转动座，104转动电机，105连接接头，106灯箱，107摄像头，108第一电动推杆，109转向电机，110第二电动推杆，200蠕动组件，201第二气动接头，202橡胶套，203第一气动接头，204真空吸盘，205第二真空泵，206第一真空泵，300第一固定套，400第二钻头，500第二固定套，600营养补给组件，601第一喷头，602营养补给管，603第一单向阀，604第一抽水泵，700检测组件，701旋转门，701a第一开口，701b第二开口，701c第二安装槽，702连接套，702a检测口，703第二单向阀，704第二喷头，705传动轴，706第二抽水泵，707传动电机，708第一土壤取样器，709第一传感器，710第二土壤取样器，710a取样端，711第二传感器，711a感应端，712第五电动推杆，713第六电动推杆，714第四电动推杆，715第三电动推杆。
具体实施方式
36.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
37.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
38.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方
式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
39.实施例1
40.参照图1～图6，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种多功能蚯蚓仿生机械，其能实现土壤的开拓。
41.一种多功能蚯蚓仿生机械，其包括挖掘组件100，挖掘组件100包括连接接头105，连接接头105下方可转动地连接有转动电机104，转动电机104下侧连接有转动座103，转动座103下方连接有能摆动的中间座102，中间座102的上侧固定连接有转向电机109，转向电机109与转动座103的下部传动连接，中间座102的圆周方向上连接有至少一个能在径向方向上移动的灯箱106和摄像头107，中间座102的下侧固定连接有第一钻头101，连接接头105的上侧连接有若干组在轴向方向上依次连接在一起的蠕动组件200。
42.进一步的，中间座102上开有至少一个与灯箱106位置对应的第一安装槽和至少一个与摄像头107位置对应的第二安装槽701c，中间座102经第一安装槽连接有第一电动推杆108，第一电动推杆108与灯箱106连接，中间座102经第二安装槽701c连接有第二电动推杆110，第二电动推杆110与摄像头107连接。
43.进一步的，蠕动组件200包括具有能在轴向方向上伸缩的橡胶套202，橡胶套202内设有用于容纳气体的气腔，橡胶套202的上下两端分别固定有第一气动接头203和第二气动接头，连接接头105上侧固定有第一固定套300，第一固定套300和最下面的第二气动接头连接在一起，连接在一起的第一固定套300和最下面的第二气动接头内安装有第一真空泵206，第一真空泵206的输出端与最下面的橡胶套202的气腔连通，相邻两个蠕动组件200之间，上面的蠕动组件200上的第二气动接头和下面的蠕动组件200上的第一气动接头203固定连接在一起，连接在一起的第一气动接头203和第二气动接头内从下往上依次安装有第一真空泵206和第二真空泵205，第一真空泵206的输出端与下面的橡胶套202的气腔连通，第二真空泵205的输出端与上面的橡胶套202的气腔连通，连接在一起的第一气动接头203和第二气动接头的圆周方向上排布有若干真空吸盘204，第一真空泵206与真空吸盘204连接，橡胶套202的两端均封闭，第二钻头400的下侧固定有第二固定套500，最上端的第一气动接头203固定在第二固定套500下侧，连接在一起的第一气动接头203和第二固定套500内也安装有第一真空泵206，连接在一起的第一气动接头203和第二固定套500内也排布有若干真空吸盘204，最上面的第一真空泵206的输出端与最上面的橡胶套202的内腔连通，连接在一起的第一气动接头203和第一固定套300、第一气动接头203和第二气动接头以及第二气动接头和第二固定套500内存储有压缩空气。
44.摄像头107和灯箱106均与外部的主控模块连接，摄像头107将拍摄到的录像传送给主控模块，主控模块控制灯箱106的开关、第一电动推杆108和第二电动推杆110的动作，本实施例中，蠕动组件200设置有四组，从下往上依次设置的四组蠕动组件200分别为第一组蠕动组件200、第二组蠕动组件200、第三组蠕动组件200和第四组蠕动组件200，橡胶套202具有弹性，从下往上依次设置的四个橡胶套202分别为第一橡胶套202、第二橡胶套202、第三橡胶套202和第四橡胶套202；向下钻进时，转动电机104动作，转动电机104带动转动座103的转动，转动座103经中间座102带动第一钻头101的转动，第一钻头101不断钻进，实现道路的开拓，需要调节钻进角度时，转向电机109动作，中间座102绕着转动座103与转向电
机109连接处的中心转动，实现第一钻头101的钻进土壤后的角度调节，主控模块控制第一电动推杆108和第二电动推杆110动作，使摄像头107和灯箱106向外推出，对外界环境进行勘测，摄像头107实时录像；第一组蠕动组件200动作，具体为，第一组蠕动组件200中的真空泵动作，真空吸盘204吸住壁面，真空泵将气体排进下面的第一组蠕动组件200中的橡胶套202内，最下面的橡胶套202向下伸展，在原有的空间基础上进一步开拓，真空泵停止动作，真空吸盘204脱开，橡胶套202复位依靠橡胶壳自身弹力恢复原长,同时抽出最下面的橡胶套202内的气体,实现第一轮的蠕动，第二组蠕动组件200中的真空泵动作，反复重复上述步骤，开始第二轮的蠕动，第三组蠕动组件200、第四组蠕动组件200依次重复上述步骤，依次进行第三轮和第四轮的蠕动，反复进行上述蠕动步骤，实现道路的开拓；需要向上运动时，第三橡胶套202和第四橡胶套202之间的第一真空泵206动作，真空吸盘204吸附，第二真空泵205动作，压缩空气进入第四橡胶套202的气腔内，第四橡胶套202向上伸展，实现第一轮的向上蠕动，第二橡胶套202和第三橡胶套202之间的第一真空泵206动作，真空吸盘204吸附，第二真空泵205动作，压缩空气进入第三橡胶套202内，第三橡胶套202向上伸展，开始第二轮的向上蠕动，反复进行上述蠕动步骤，依次进行第三轮和第四轮的向上蠕动，待机械爬出地面，完成探索全过程。
45.实施例2
46.参照图7～图13，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种多功能蚯蚓仿生机械，其能实现对土壤某种特定元素的补充、深层土壤的取样和土壤的检测，降低取样和检测强度，检测的同时实现样液的补充。
47.一种多功能蚯蚓仿生机械，还包括连接在蠕动组件200远离连接组件一端的营养补给组件600，营养补给组件600远离蠕动组件200的一端连接有检测组件700，检测组件700远离营养补给组件600的一端设有第二钻头400。
48.进一步的，营养补给组件600包括具有存储腔的营养补给管602，营养补给管602的外周排布有若干第一单向阀603和若干第一喷头601，第一单向阀603和第一喷头601在轴向方向上间隔设置，营养补给管602内连接有第一抽水泵604，第一喷头601的一端与第一抽水泵604连接，第一喷头601的另一端朝外设置且能向外喷出液体。
49.进一步的，还包括检测组件700，检测组件700包括连接在营养补给管602上侧且具有安装腔的连接套702，第二钻头400固定在连接套702远离营养补给管602的一端，连接套702的外周开有检测口702a，连接套702内可转动地连接有旋转门701，第二安装槽701c上方的连接套702上固定连接有传动电机707，传动电机707上连接有向下伸出的传动轴705，传动轴705与旋转门701连接，旋转门701的下部设有第一安装槽，第一安装槽处的旋转门701上开有第一开口701a，第一安装槽下端的连接套702内连接有至少一个能做往复直线移动的第一传感器709和至少一个能做往复直线移动的第一土壤取样器708，具体为，第一安装槽下端的连接套702内连接有第三电动推杆715和第四电动推杆714，第三电动推杆715与第一传感器709连接，第四电动推杆714与第一土壤取样器708连接，第一传感器709的感应端711a和土壤取样器的取样端710a均能依次穿过第一开口701a后伸出检测口702a外；旋转门701的上部设有第二安装槽701c，第二安装槽701c处的旋转门701上开有第二开口701b，第二安装槽701c上端的连接套702内连接有至少一个能做往复直线移动的第二传感器711和至少一个能做往复直线移动的第二土壤取样器710，具体为，第二安装槽701c上端的连接套
702内连接有与第二传感器711对应的第五电动推杆712和与第二土壤取样器710对应的第六电动推杆713，第五电动推杆712与第二传感器711连接，第六电动推杆713与第二土壤取样器710连接，第一安装槽上端的连接套702内第二传感器711的感应端711a和第二土壤取样器710的取样端710a均能依次穿过第二开口701b后伸出检测口702a外。
50.需要对土壤进行检测护理时，第一钻头101运动到指定位置后，第一钻头101、所有真空泵停止动作，传动电机707动作，传动轴705转动，传动轴705带动旋转门701转动，使第一土壤取样器708、第二土壤取样器710、第一传感器709和第二传感器711外露，即第一开口701a或第二开口701b与检测口702a的位置对应，传动电机707停止动作，第四电动推杆714和第六电动推杆713动作，使第一土壤取样器708和第二土壤取样器710向外推出检测口702a外，土壤取样器的取样端710a插入土壤，待稳定后收回，第四电动推杆714和第六电动推杆713反向动作，土壤取样器缩回至旋转门701内，完成取样；当需要对土壤进行元素含量分析时，第三电动推杆715和第五电动推杆712动作，使第一传感器709和第二传感器711向外推出检测口702a外，使第一传感器709和第二传感器711的感应端711a插入土壤内，传感器将检测到的土壤元素信息发送给主控模块中的信息分析单元，信息采集结束，第三电动推杆715和第五电动推杆712反向动作，第一传感器709和第二传感器711缩回，旋转门701转动，使第一开口701a和第二开口701b与检测口702a错开，传感器和取样器隐藏在旋转门701内。
51.进一步的，第一安装槽和第二安装槽701c之间的旋转门701上具有封闭的营养液补充腔，旋转门701的圆周上排布有若干第二喷头704和第二单向阀703，旋转门701内连接有第二抽水泵706，第二喷头704的一端与第二抽水泵706连接，第二喷头704的另一端朝外设置且能向外喷出液体，第二单向阀703朝外的一侧为用于进液的进液端，第二单向阀703朝向营养液补充腔的一端为出液端。
52.信息分析单元分析土壤元素，当缺少特定元素时，第一抽水泵604和第二抽水泵706动作，第一喷头601和第二喷头704喷出指定元素的样液，补充结束，第一抽水泵604和第二抽水泵706停止动作，机械继续蠕动，对土壤进行指定元素的补充。
53.本发明中，通过营养补给组件600的设置，实现对土壤某种特定元素的补充；联合检测组件700，实现深层土壤的取样和土壤的检测，降低取样和检测强度，同时实现样液的补充，不需要对土壤进行取样时，取样器和传感器缩回被隐藏在旋转门701内，防止蠕动过程中取样器和传感器的损坏。
54.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。