一下鉸支座(127)以及第一銷軸(128)與對開支撐子模塊固定支座(108)相鉸接；在另一端通過雙鉸支座(143)和第四銷軸(145)與所述滑塊(142)相鉸接；平行設(shè)置的第二上連桿(139)和第二下連桿(150)在一端通過第三上鉸支座(135)、第三下鉸支座(130)以及第三銷軸(131)與安裝聯(lián)接板(132)相鉸接，在另一端通過第二上鉸支座(147)、第二下鉸支座(149)以及第二銷軸(148)與第一移動平板(112)相鉸接；在所述內(nèi)側(cè)對開支撐子模塊(IC)中，在其大平板的外側(cè)固定設(shè)置內(nèi)楔形支架(133M)，在所述內(nèi)楔形支架(133M)的外端面上設(shè)置有內(nèi)萬向撐爪(134M);在所述外側(cè)對開支撐子模塊(ID)中，在其大平板的外側(cè)固定設(shè)置外楔形支架(133N)，在所述外楔形支架(133N)的外端面上設(shè)置外萬向撐爪(134N);以所述內(nèi)萬向撐爪(134M)和外萬向撐爪(134N)在核聚變艙(12)中的大雙環(huán)形槽道的內(nèi)環(huán)壁(12M)和外環(huán)壁(12N)上形成支撐為鎖止狀態(tài)，以所述內(nèi)萬向撐爪(134M)和外萬向撐爪(134N)脫離在核聚變艙(12)中的大雙環(huán)形槽道的內(nèi)環(huán)壁(12M)和外環(huán)壁(12N)上的支撐為解鎖狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運行在核聚變艙中的仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)，其特征是:所述外滾球支承裝置(105N)和內(nèi)滾球支承裝置(105M)具有如下相同的結(jié)構(gòu)形式:導向筒(105MB)通過安裝板(105MA)固定在內(nèi)斜板(104M)上，彈簧壓塊(105MF)嵌裝于導向筒(105MB)內(nèi)且與導向筒(105MB)為滑動配合，在安裝板(105MA)與彈簧壓塊(105MF)之間套裝有波形彈簧(105MC)，球鉸座(105MD)與彈簧壓塊(105MF)螺紋聯(lián)接，并有滾球(105ME)與所述球鉸座(105MD)球鉸配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運行在核聚變艙中的仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)，其特征是:所述外萬向撐爪(134N)和內(nèi)萬向撐爪(134M)具有如下相同的結(jié)構(gòu)形式: 撐爪頭部(134ME)通過一萬向結(jié)與鉸支座(134MA)相聯(lián)，所述萬向結(jié)由長銷軸(134MF)、兩只結(jié)構(gòu)相同的半銷軸(134MC)以及十字塊(134MB)組成，所述十字塊(134MB)通過長銷軸(134MF)鉸接于鉸支座(134MA)上，并通過兩只半銷軸(134MC)沿十字塊(134MB)的中心截面對稱鉸接于撐爪頭部(134ME)，兩只半銷軸(134MC)與長銷軸(134MF)的中心線垂直交匯于十字塊(134MB)的中心；所述鉸支座(134MA)與所述內(nèi)側(cè)對開支撐子模塊(IC)中的內(nèi)楔形支架(133M)固聯(lián)；在所述撐爪頭部(134ME)的圓弧外端面上粘貼氟橡膠層并且呈陣列式分布有壓力傳感器件(134MD)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運行在核聚變艙中的仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)，其特征是: 所述中體節(jié)軸向運動模塊(2)中的殼體子模塊(2A)的結(jié)構(gòu)設(shè)置為: 以第二矩形底板(201)為底面，以第二矩形頂板(204)為頂面，并在所述第二矩形底板(201)和第二矩形頂板(204)之間以矩形左側(cè)板(202)和矩形右側(cè)板(205)分別為兩側(cè)面，以矩形前側(cè)板(203)和工字型后側(cè)板(206)分別為兩端面形成一中體節(jié)矩形框架； 所述前節(jié)段子模塊(2B)和后節(jié)段子模塊(2C)具有如下相同的結(jié)構(gòu)形式: 在所述中節(jié)體矩形框架的內(nèi)部，位于第二矩形底板(201)上并處在同軸線B的位置上分別設(shè)置第三軸承支座(210)與第四軸承支座(225)，位于第二矩形頂板(204)上呈懸置固定設(shè)置第二電機支座(217)，在所述第二電機支座(217)上固定安裝第二真空伺服減速電機(218);第一齒輪(216)設(shè)置在所述第二真空伺服減速電機(218)的輸出軸上并且與第二齒輪(212)嚙合，所述第二齒輪(212)設(shè)置在第二中心滾珠絲桿(208)的端部且由小圓螺母(213)進行軸向緊固；所述第二中心滾珠絲桿(208)為階梯軸，所述階梯軸的兩端分別通過第二雙列角接觸球軸承(215)和第二深溝球軸承(224)支承于所述第三軸承支座(210)和第四軸承支座(225)之間，第二螺套(207)以滾動螺旋配合套裝在所述第二中心滾珠絲桿(208)的螺紋軸段上；第二移動平板(219)固裝于所述第二螺套(207)上； 在所述第二移動平板(219)的左右兩側(cè)對稱位置上分別固裝有第二直線軸承(229);在所述第二中心滾珠絲桿(208)的左右兩側(cè)對稱位置上分別設(shè)置第二導向桿(228)，所述第二導向桿(228)的一端固裝于第三軸承支座(210)上，另一端通過第二套筒(226)固裝于第四軸承支座(225)上；所述第二導向桿(228)與第二直線軸承(229)為滑動配合；在所述第二移動平板(219)的左右兩側(cè)對稱位置上分別設(shè)置有推桿(220)，所述推桿(220)的一端固裝于第二移動平板(219)，另一端分別穿過所述工字型后側(cè)板(206)的左右對稱豁口空間與處在中節(jié)體矩形框架外部的推板(222)固聯(lián)； 在所述第二矩形底板(201)上，位于所述第二中心滾珠絲桿(208)的正下方分別設(shè)置第二光電開關(guān)(209)和第三光電開關(guān)(227)，所述第二光電開關(guān)(209)和第三光電開關(guān)(227)分處在第三軸承支座(210)和第四軸承支座(225)之間的不同軸向位置上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運行在核聚變艙中的仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)，其特征是:所述前體節(jié)配重系統(tǒng)(7)和后體節(jié)配重系統(tǒng)(8)設(shè)置為如下相同結(jié)構(gòu)形式:將配重盒(701)固裝于所述前體節(jié)側(cè)向定位模塊(I)中的第一矩形頂板(107)上表面外側(cè)，配重砝碼組(702)中的各砝碼按陣列的形式置于配重盒(701)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運行在核聚變艙中的仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)，其特征是:所述前體節(jié)熱控裝置(9)和后體節(jié)熱控裝置(11)設(shè)置為如下相同的結(jié)構(gòu)形式: 設(shè)置第一密封腔殼體(901)，第一復合隔熱材料層(902)和第一相變材料層(906)依次由外向內(nèi)封裝于所述第一密封腔殼體(901)中；在所述第一相變材料層(906)的內(nèi)部空間中分別引出第一氮氣冷卻管道(908)、第一溫控模塊電源線和信號線(907)、視覺觀測裝置電源線和信號線(905)、第一電機控制器電源線和信號線(903)以及第一傳感部件電源線和信號線(904)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運行在核聚變艙中的仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)，其特征是:所述中體節(jié)熱控裝置(10)的結(jié)構(gòu)設(shè)置為: 設(shè)置第二密封腔殼體(1001)，第二復合隔熱材料層(1007)和第二相變材料層(1004)依次由外向內(nèi)封裝于第二密封腔殼體(1001)中，在所述第二相變材料層(1004)內(nèi)部空間中分別引出第二氮氣冷卻管道(1006)、第二溫控模塊電源線和信號線(1005)、第二電機控制器電源線和信號線(1002)以及第二傳感部件電源線和信號線(1003)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運行在核聚變艙中的仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)，其特征是: 所述前雙萬向節(jié)(4)的結(jié)構(gòu)設(shè)置為:具有結(jié)構(gòu)相同的第一前節(jié)段(401)、第一中前節(jié)段(407A)、第一中后節(jié)段(407B)和第一后節(jié)段(405)，以及結(jié)構(gòu)相同的兩只第一前俯仰限位片(402)和兩只第一后俯仰限位片(404);所述第一中前節(jié)段(407A)與第一中后節(jié)段(407B)以背靠背的形式固定聯(lián)接；第一前節(jié)段(401)的一端通過第一前十字結(jié)(403)與第一中前節(jié)段(407A)構(gòu)成上下俯仰及左右偏轉(zhuǎn)二維轉(zhuǎn)動連接，另一端與所述前體節(jié)側(cè)向定位模塊(I)中的后側(cè)板(102)固聯(lián)；第一后節(jié)段(405)的一端通過第一后十字結(jié)(406)與第一中后節(jié)段(407B)構(gòu)成上下俯仰及左右偏轉(zhuǎn)二維轉(zhuǎn)動連接，另一端與所述中體節(jié)軸向運動模塊(2)中的矩形前側(cè)板(203)固聯(lián)；所述兩只第一前俯仰限位片(402)分別上下對稱固裝于第一前節(jié)段(401)的上部及下部，所述兩只第一后俯仰限位片(404)分別上下對稱固裝于第一后節(jié)段(405)的上部及下部； 所述后雙萬向節(jié)(5)的結(jié)構(gòu)設(shè)置為:具有結(jié)構(gòu)相同的第二前節(jié)段(501)、第二中前節(jié)段(507A)、第二中后節(jié)段(507B)和第二后節(jié)段(505)，以及結(jié)構(gòu)相同的兩只第二前俯仰限位片(502)和兩只第二后俯仰限位片(504);所述第二中前節(jié)段(507A)與第二中后節(jié)段(507B)以背靠背的形式固定聯(lián)接；第二前節(jié)段(501)的一端通過第二前十字結(jié)(503)與第二中前節(jié)段(507A)構(gòu)成上下俯仰及左右偏轉(zhuǎn)二維轉(zhuǎn)動連接，另一端與所述中體節(jié)軸向運動模塊(2)中的推板(222)固聯(lián)；第二后節(jié)段(505)的一端通過第二后十字結(jié)(506)與第二中后節(jié)段(507B)構(gòu)成上下俯仰及左右偏轉(zhuǎn)二維轉(zhuǎn)動連接，另一端與所述后體節(jié)側(cè)向定位模塊(3)中的后側(cè)板(102)固聯(lián)；所述兩只第二前俯仰限位片(502)分別上下對稱固裝于第二前節(jié)段(501)的上部及下部，所述兩只第二后俯仰限位片(504)分別上下對稱固裝于第二后節(jié)段(505)的上部及下部。
10.一種權(quán)利要求1所述的運行在核聚變艙中的仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)的控制方法，其特征是: 所述行走機構(gòu)按如下步驟完成一個前進步距的行走過程: 步驟1:前體節(jié)側(cè)向定位模塊(I)和后體節(jié)側(cè)向定位模塊(3)均處于鎖止狀態(tài)，中體節(jié)軸向運動模塊(2)處于最小縮短狀態(tài)；行走機構(gòu)定位在位置A處； 步驟2:前體節(jié)側(cè)向定位模塊(I)設(shè)置為解鎖狀態(tài)，后體節(jié)側(cè)向定位模塊(3)保持在鎖止狀態(tài)，中體節(jié)軸向運動模塊(2)伸長直至達到最大伸長狀態(tài)，行走機構(gòu)處在由位置A向位置B的行進中； 步驟3:前體節(jié)側(cè)向定位模塊(I)設(shè)置為鎖止狀態(tài)，后體節(jié)側(cè)向定位模塊(3)設(shè)置為解鎖狀態(tài)，中體節(jié)軸向運動模塊(2)縮短直至達到最小縮短狀態(tài)，行走機構(gòu)行進到位置B處；步驟4:前體節(jié)側(cè)向定位模塊(I)保持在鎖止狀態(tài)，后體節(jié)側(cè)向定位模塊(3)進入鎖止狀態(tài)，中體節(jié)軸向運動模塊(2)保持在最小縮短狀態(tài)，行走機構(gòu)定位在位置B處； 所述行走機構(gòu)按如下步驟完成一個后退步距的行走過程: 步驟1:前體節(jié)側(cè)向定位模塊(I)和后體節(jié)側(cè)向定位模塊(3)均處于鎖止狀態(tài)，中體節(jié)軸向運動模塊(2)處于最小縮短狀態(tài)；行走機構(gòu)定位在位置A處； 步驟2:前體節(jié)側(cè)向定位模塊(I)保持為鎖止狀態(tài)，后體節(jié)側(cè)向定位模塊(3)設(shè)置為解鎖狀態(tài)，中體節(jié)軸向運動模塊(2)伸長直至達到最大伸長狀態(tài)，行走機構(gòu)處在由位置A向位置C的行進中； 步驟3:前體節(jié)側(cè)向定位模塊(I)設(shè)置為解鎖狀態(tài)，后體節(jié)側(cè)向定位模塊(3)設(shè)置為鎖止狀態(tài)，中體節(jié)軸向運動模塊(2)縮短直至達到最小縮短狀態(tài)，行走機構(gòu)行進到位置C處；步驟4:前體節(jié)側(cè)向定位模塊(I)設(shè)置為在鎖止狀態(tài)，后體節(jié)側(cè)向定位模塊(3)保持在鎖止狀態(tài)，中體節(jié)軸向運動模塊(2)保持在最小縮短狀態(tài)，行走機構(gòu)定位在位置C處。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種運行在核聚變艙中的仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)及控制方法，其特征是：由前體節(jié)側(cè)向定位模塊與后體節(jié)側(cè)向定位模塊在中體節(jié)軸向運動模塊的兩端對稱設(shè)置構(gòu)成；在前體節(jié)側(cè)向定位模塊與中體節(jié)軸向運動模塊之間以前雙萬向節(jié)相聯(lián)接，在后體節(jié)側(cè)向定位模塊與中體節(jié)軸向運動模塊之間以后雙萬向節(jié)相聯(lián)接。本發(fā)明運動軌跡可遍及整個核聚變艙底部的大雙環(huán)形槽道，運動步態(tài)類似蠕蟲行走，運行穩(wěn)定性好且控制簡單，通過搭載視覺觀測云臺可以實現(xiàn)對核聚變艙內(nèi)部空間三個自由度的全方位視覺信息采集。
【IPC分類】B25J13-00, B25J11-00
【公開號】CN104690734
【申請?zhí)枴緾N201510100680
【發(fā)明人】張強, 周玲, 劉宜, 汪增福, 蔡斌, 孫建, 高理富, 孔德義
【申請人】中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月6日