[发明专利]一种用于穿地龙机器人的钻头及控制该钻头运动的方法

权利要求书

1.一种用于穿地龙机器人的钻头，包括：

壳体(10)；

冲击体(20)，位于所述壳体(10)内部且可相对于壳体(10)转动或来回冲击运动，用于对壳体(10)进行冲击；其特征在于，还包括：

空心腔(30)，倾斜设置在所述冲击体(20)内；

冲击液体(40)，装设在所述空心腔(30)内，用于在惯性作用下沿所述空心腔(30)运动带动冲击体(20)对所述壳体(10)进行二次冲击；

空气通道(50)，形成于所述空心腔(30)外部并连通所述空心腔(30)的前端和后端，用于冲击体(20)冲击壳体(10)后，冲击液体(40)在惯性力的作用下向前推进，空心腔(30)前端的空气在冲击液体(40)的推力下流经空气通道(50)到达空心腔(30)后端，冲击液体(40)对空心腔(30)前端进行二次冲击。

2.如权利要求1所述的用于穿地龙机器人的钻头，其特征在于，所述冲击体(20)和壳体(10)同轴设置，所述空心腔(30)的中心轴线的中点位于所述冲击体(20)的中心轴线上。

3.如权利要求1所述的用于穿地龙机器人的钻头，其特征在于，所述冲击液体(40)为水银，且冲击液体(40)的体积为所述空心腔(30)体积的四分之一。

4.如权利要求2所述的用于穿地龙机器人的钻头，其特征在于，所述空心腔(30)的中心轴线与所述冲击体(20)的中心轴线呈30°角度设置。

5.一种控制如权利要求1至4任一项所述的用于穿地龙机器人的钻头运动的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1、冲击体(20)相对于壳体(10)来回冲击运动对壳体(10)进行冲击；

A2、冲击体(20)冲击壳体(10)后，倾斜设置在冲击体(20)内的空心腔(30)中的冲击液体(40)在惯性作用下沿所述空心腔(30)运动带动冲击体(20)对所述壳体(10)进行二次冲击。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括冲击体(20)转动的步骤，并结合步骤A1和步骤A2，使钻头具有直线运动和定向转动两种运动状态。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，控制钻头直线运动的步骤为：

B1、将冲击体(20)内的空心腔(30)停留于初始位置；

B2、经冲击体(20)对壳体(10)的一次冲击和冲击液体(40)在惯性作用下带动冲击体(20)对壳体(10)进行二次冲击后，顺时针转动冲击体(20)；

B3、经过时间间隔(t)，重复步骤B2，直至冲击体(20)内的空心腔(30)回到初始位置；

B4、循环上述步骤B1、B2和B3，完成钻头的整个直线运动。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，控制钻头定向转动的步骤为：

C1、以R角度逆时针转动冲击体(20)；

C2、经过时间间隔(t)，经冲击体(20)对壳体(10)的一次冲击和冲击液体(40)在惯性作用下带动冲击体(20)对壳体(10)进行二次冲击后，以R/2角度顺时针转动冲击体(20)；经过时间间隔(t)，经冲击体(20)对壳体(10)的一次冲击和冲击液体(40)在惯性作用下带动冲击体(20)对壳体(10)进行二次冲击后，以R/2角度逆时针转动冲击体(20)；

C3、经过时间间隔(t)，经冲击体(20)对壳体(10)的一次冲击和冲击液体(40)在惯性作用下带动冲击体(20)对壳体(10)进行二次冲击后，以R/2角度逆时针转动冲击体(20)；经过时间间隔(t)，经冲击体(20)对壳体(10)的一次冲击和冲击液体(40)在惯性作用下带动冲击体(20)对壳体(10)进行二次冲击后，以R/2角度顺时针转动冲击体(20)；

C4、经过时间间隔(t)，重复步骤C2和C3，冲击体(20)内的空心腔(30)回到最开始冲击体(20)以R角度逆时针转动后的位置；

C5、循环上述步骤C1、C2、C3和C4，完成钻头的整个定向转动。