[发明专利]一种履带式胶囊机器人

说明书

一种履带式胶囊机器人，其特征在于：包括气囊（1）、履带模块外壳（4）和前端盖（2），气囊（1）上设有粘接面（6）和圆缺口（7），前端盖（2）上固连有若干约束管（3）和连接块（5），圆缺口（7）与约束管（3）粘接，连接块（5）与气囊（1）一端固连；履带模块外壳（4）下端与气囊（1）的粘接面（6）粘接相连。本发明具有结构简单，操控方便，能够在管径较小且管径波动大、拐弯处较多、姿态在空间内变化的软体或硬质管道内爬行。

技术领域

本发明属于机器人领域，尤其是一种肠道检查机器人，具体地说是一种履带式胶囊机器人。

背景技术

近年来，由于工业生产的多样化，各种各样的机器人陆续被研究出来以完成不同的任务。其中，胶囊机器人发展较晚，主要服务于工业用细管道、动物消化道检查等空间狭小、环境复杂的管道。由于结构尺寸的限制，现有的胶囊机器人自由度过少，难以适应复杂的环境。现有的胶囊机器人大多由电机驱动或者磁控，驱动力十分有限，并且磁控的稳定性难以提高。另外，现有的腿式主动胶囊机器人展开半径小，无法探测管径变化较大的管道，如人体结肠。现有的蛇形机器人能够胜任复杂管道探查这方面的工作，但是蛇形机器人控制复杂，制作不易，成本过高，难以实现大规模生产，且容易对软体管道造成损伤。

发明内容

本发明的目的是针对现有的胶囊机器人驱动力小、适应性差、稳定性差，安全性差等缺陷，设计一种结构简单，操控方便的履带式胶囊机器人，其能够在管径较小且管径波动大、拐弯处较多、姿态在空间内变化的软体或硬质管道内爬行，装置结构简单，易于小型化，动力强劲，能够转弯，且与管道接触时较为柔顺，不会造成管道内壁与自身结构的破坏，尤其适合于结肠疾病筛查，具有巨大的应用前景。

本发明的技术方案是：

一种履带式胶囊机器人，其特征在于：包括气囊1、履带模块外壳4和前端盖2，气囊1上设有粘接面6和圆缺口7，前端盖2上固连有若干约束管3和连接块5，圆缺口7与约束管3粘接，连接块5与气囊1一端固连；履带模块外壳4下端与气囊1的粘接面6粘接相连；履带模块外壳4上设有用于通过导线的线缆出口8；履带模块外壳4上有若干根轮轴14，轮轴14与履带模块外壳4上的孔过盈配合；每个轮轴14上安装有两个轮轴承15，轮轴承15过盈安装在从动轮9和主动轮11上；轮轴14与从动轮9和主动轮11无接触，轮轴14穿过从动轮9和主动轮11的中心孔。从动轮9和主动轮11的两侧都固连有同步带轮12，履带10套接在同步带轮12上；主动轮11的中间是蜗轮，蜗轮与蜗杆16配合，蜗杆16的中间孔与蜗杆轴17过盈配合；蜗杆轴17上串有一个蜗杆支撑轴承18，蜗杆支撑轴承18安装在蜗杆支撑支撑座22中，蜗杆支撑支撑座22与履带模块外壳4固连。电机13安装固定在电机座19中，电机座19与履带模块外壳4固连，电机13的输出轴与蜗杆16固连；限位块21与履带模块外壳4固连，以防止电机13轴向串动；履带模块外壳4两侧均固连有轮子防干涉块20以防止从动轮9和主动轮11与履带模块外壳4接触。

所述前端盖2中集成有LED灯、摄像头、惯性传感器及微型控制器，分别用于照明、摄像、测量机器人位姿及处理信息。

所述约束管3数量为三个，它们均布在前端盖2上，所述约束管3为空心结构，并且与前端盖2相通；所述约束管3用于放置气管、水管、活检钳、导线或用于给肠道充气排气、清洗肠道、活检手术、传递能源信号；约束管3须根据其中放置的物品大小，调整约束管的外径和内径，对应的气囊1上的圆缺口7也需适应性调整。

所述约束管3约束气囊1分成若干部分膨胀与收缩，这样可以保证相应数量的履带模块外壳4能沿着气囊1周围较为匀称地排布。

所述的从动轮9中间是圆弧形的，这样既能最大限度保证从动轮9的结构强度，又能保证从动轮9与管道的接触面积，以减小压强。

所述履带10为外表面带有花纹的同步带以增大摩擦。

所述气囊1的材质拉伸率较高以便于膨胀。