[发明专利]一种基于仿生学的钻掘装置

权利要求书

1.一种基于仿生学的钻掘装置，其特征在于：包括钻掘头部、躯干部、第一万向连接件和第一转向机构，所述钻掘头部与所述躯干部通过所述第一万向连接件连接，所述第一转向机构用于调节所述钻掘头部与所述躯干部之间的偏角；

所述钻掘头部包括：

头部支座，其具有呈空心结构的中心轴体，所述中心轴体同轴布置在所述头部支座背离所述躯干部的一侧；

第一轴体，其转动套设在所述中心轴体外；

头部旋转驱动机构，其用于驱动所述第一轴体旋转；

第二轴体，其套设在所述第一轴体外，所述第二轴体与所述第一轴体之间可相对滑动且无相对转动；

第三轴体，其套设在所述第二轴体外，所述第三轴体与所述第二轴体之间可相对滑动且无相对转动；

多个钻头单元，分别与所述第二轴体和所述第三轴体铰接，多个所述钻头单元沿所述中心轴体的轴线呈环形阵列布置；

钻头驱动机构，其用于同步驱动所有所述钻头单元旋转；

扩缩驱动机构，其用于同步驱动所有所述钻头单元间歇性做扩张或收缩动作；

冲击驱动机构，其用于驱动所述第二轴体沿其轴向做往复冲击运动；

头部外壳，其转动套设在所述头部支座和所述第三轴体外；以及

第一外壳旋转驱动机构，其用于驱动所述头部外壳旋转，以使所述头部外壳与所述第一轴体的旋转方向相反；

所述第一轴体的周向外壁设置有多个第一止转凸起，所述第一轴体远所述头部支座的一端设置有第一环形凸台，所述第二轴体位于所述第一环形凸台与所述头部支座之间，所述第一轴体近所述头部支座的一端设置有第一延伸部；

所述冲击驱动机构包括第一冲击端面凸轮、第二冲击端面凸轮、第一复位弹簧、第二复位弹簧、冲击从动齿轮和冲击驱动电机；所述第一冲击端面凸轮转动套设在所述第一延伸部外，所述第二冲击端面凸轮套设在所述第一轴体外并位于所述第二轴体背离所述第一环形凸台的一侧，所述第二冲击端面凸轮的内壁设置有与所述第一止转凸起相配合第一止转滑槽，所述第二冲击端面凸轮的凸轮面与所述第一冲击端面凸轮的凸轮面相对设置；

所述第一复位弹簧套设在所述第一轴体外，所述第一复位弹簧分别连接所述第二冲击端面凸轮与所述第二轴体；所述第二复位弹簧套设在所述第一轴体外，所述第二复位弹簧分别连接所述第二轴体与所述第一环形凸台；所述冲击从动齿轮固定套设在所述第一冲击端面凸轮外，所述冲击驱动电机安装在所述头部支座上，所述冲击驱动电机的输出轴设置有与所述冲击从动齿轮相啮合的冲击驱动齿轮；

所述第二轴体的内壁上设置有第二环形凸台，所述第二轴体的外壁上设置有多个第二止转凸起，所述第二轴体远所述头部支座的一端设置有第三环形凸台，所述第三环形凸台上设置有多个第一铰座；

还包括内筒，所述内筒固定在所述第二环形凸台的内壁上，所述内筒的内壁设置有多个第二止转滑槽，所述第二止转滑槽与所述第一止转凸起滑动配合；所述第一复位弹簧的两端分别连接所述第二冲击端面凸轮与所述第二环形凸台近所述第二冲击端面凸轮的一面；所述第二复位弹簧的两端分别连接所述第一环形凸台与所述第二环形凸台背离所述第二冲击端面凸轮的一面；

所述第三轴体的内壁设置有多个第三止转滑槽，所述第三止转滑槽与所述第二止转凸起滑动配合，所述第三轴体的外壁设置有环形支撑台，所述第三轴体远所述头部支座的一端设置有多个第二铰座；

所述扩缩驱动机构包括第一扩缩端面凸轮、第二扩缩端面凸轮、第三复位弹簧、扩缩从动齿轮和扩缩驱动电机，所述第一扩缩端面凸轮转动套设在所述第一冲击端面凸轮外；所述第二扩缩端面凸轮固定在所述第三轴体上，所述第二扩缩端面凸轮的凸轮面与所述第一扩缩端面凸轮的凸轮面相对设置；

所述第三复位弹簧套设在所述第二轴体外，所述第三复位弹簧的两端分别连接所述第三止转滑槽与所述第三环形凸台；所述扩缩从动齿轮固定套设在所述第一扩缩端面凸轮外，所述扩缩驱动电机安装在所述头部支座上，所述扩缩驱动电机的输出轴设置有与所述扩缩从动齿轮相啮合的扩缩驱动齿轮；

所述钻头单元包括第一转轴、钻头本体、第二转轴和第一万向节，所述第一转轴套设有轴套，所述轴套分别与所述第一铰座和所述第二铰座铰接，所述第一转轴远所述头部支座的一端朝所述中心轴体的轴线倾斜；所述钻头本体固定在所述第一转轴的一端，所述第二转轴转动配合在所述环形支撑台上，所述第二转轴的轴线与所述第三轴体的轴线平行，所述第一万向节分别与所述第一转轴和所述第二转轴传动连接；

所述钻头驱动机构包括钻头旋转传动齿轮、多个钻头旋转从动齿轮和钻头旋转驱动电机；所述钻头旋转传动齿轮转动套设在所述第三轴体外，所述钻头旋转传动齿轮与所述第二铰座分别布置在所述环形支撑台的两侧；多个所述钻头旋转从动齿轮与所述第二转轴相对应，所述钻头旋转从动齿轮固定在所述第二转轴近所述钻头旋转传动齿轮的一端，并与所述钻头旋转传动齿轮相啮合；所述钻头旋转驱动电机安装在所述头部支座上，所述钻头旋转驱动电机的输出轴上设置有钻头旋转驱动齿轮，所述钻头旋转驱动齿轮与所述钻头旋转传动齿轮相啮合。