專利名稱：游動機器人及其運動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機器人領(lǐng)域，尤其是一種游動機器人。
背景技術(shù)：
體內(nèi)介入檢查與治療具有安全、微創(chuàng)等優(yōu)點，迅速成為醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的主流。目前體內(nèi)介入檢查的手段包括采用微型消化道膠囊內(nèi)窺鏡或者游動機器人的方式等。但是，目前用于液體環(huán)境中的游動機器人大多運動方式單一，位姿可控性不高。而人體消化道、血管結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜，現(xiàn)有游動機器人可能無法到達(dá)目標(biāo)靶點，如受轉(zhuǎn)彎半徑限制，機器人無法迅速到達(dá)平行且不重合自身軸線的位置。因此，需要一種新的技術(shù)方案以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的問題，本發(fā)明提供了一種在狹小空間內(nèi)實現(xiàn)多種運動方式的游動機器人及其運動方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明游動機器人可采用如下技術(shù)方案—種游動機器人，包括機身、與機身前端連接的第一前推進(jìn)器及第二前推進(jìn)器，該游動機器人還設(shè)有位于機身內(nèi)并與第一前推進(jìn)器連接以提供第一前推進(jìn)器動力的第一前推進(jìn)器電機、位于機身內(nèi)并與第二前推進(jìn)器連接以提供第二前推進(jìn)器動力的第二前推進(jìn)器電機；所述第一前推進(jìn)器及第二前推進(jìn)器傾斜于機身軸線設(shè)置，所述第一前推進(jìn)器與機身軸線之間的第一夾角以及第二前推進(jìn)器與機身軸線之間的第二夾角均為銳角，且第一夾角等于第二夾角。本發(fā)明所述的游動機器人，設(shè)置有第一、第二前推進(jìn)器，且所述第一前推進(jìn)器及第二前推進(jìn)器傾斜于機身軸線設(shè)置，使得控制第一、第二前推進(jìn)器不同的狀態(tài)可使游動機器人在狹小的空間內(nèi)實現(xiàn)不同的運動方式，如前進(jìn)、后退、橫向運動、俯仰運動等，使其能夠在復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明游動機器人的運動方法可采用如下技術(shù)方案游動機器人的運動方法，包括游動機器人前進(jìn)運動所述第一前推進(jìn)器及第二前推進(jìn)器同時產(chǎn)生大小相同向后的推進(jìn)力，游動機器人前進(jìn)；游動機器人橫向運動所述第一前推進(jìn)器及第二前推進(jìn)器一個工作一個關(guān)閉，游動機器人沿第一前推進(jìn)器或第二前推進(jìn)器的延伸方向的反方向橫向運動；游動機器人的俯仰運動所述第一前推進(jìn)器及第二前推進(jìn)器分別產(chǎn)生向前及向后的推進(jìn)力而產(chǎn)生力偶使游動機器人產(chǎn)生俯沖運動或上仰運動。本發(fā)明所述的游動機器人的運動方法，通過第一前推進(jìn)器、第二前推進(jìn)器的不同狀態(tài)，可使游動機器人在狹小的空間內(nèi)實現(xiàn)不同的運動方式，如前進(jìn)、后退、橫向運動、俯仰運動等，使其能夠在復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)。


圖1是本發(fā)明游動機器人的立體圖。圖2是圖1所示本發(fā)明游動機器人立體圖的側(cè)視圖。圖3是本發(fā)明游動機器人的立體分解圖。圖4是本發(fā)明游動機器人前進(jìn)運動的示意圖。圖5是本發(fā)明游動機器人橫向運動的示意圖。圖6是本發(fā)明游動機器人俯仰運動的示意圖。圖7是本發(fā)明游動機器人轉(zhuǎn)彎運動的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述具體實施方式
僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。請參閱圖1至圖3所示，本發(fā)明公開一種游動機器人100，包括機身20、與機身20 后端連接的第一后推進(jìn)器31及第二后推進(jìn)器32、與機身20前端連接的第一前推進(jìn)器33及第二前推進(jìn)器34，該游動機器人100還設(shè)有位于機身20內(nèi)并與第一、第二后推進(jìn)器31、32 連接以提供第一、第二后推進(jìn)器31、32動力的第一、第二后推進(jìn)器電機41、42、位于機身20 內(nèi)并與第一、第二前推進(jìn)器33、34連接以提供第一、第二前推進(jìn)器33、34動力的第一、第二前推進(jìn)器電機43、44，另外還具有位于機身20內(nèi)并固定第一、第二后推進(jìn)器電機41、42、第一、第二前推進(jìn)器電機43、44的固定裝置50以及位于機身20內(nèi)并用以檢測游動機器人100 位姿的位姿檢測裝置60 (在本實施方式中，該位姿檢測裝置60為陀螺儀)。所述機身20包括管狀的主體部21及位于主體部21兩端的頭部22。所述第一后推進(jìn)器31及第二后推進(jìn)器32是左右設(shè)置，而所述第一前推進(jìn)器33及第二前推進(jìn)器34是上下設(shè)置。所述第一前推進(jìn)器33及第二前推進(jìn)器34傾斜于機身20軸線設(shè)置，所述第一前推進(jìn)器33與機身20軸線之間的第一夾角α以及第二前推進(jìn)器34與機身20軸線之間的第二夾角β均為銳角，且第一夾角α等于第二夾角β，即該第一前推進(jìn)器33與第二前推進(jìn)器34相對于所述機身 20軸線對稱設(shè)置。如第一、第二前推進(jìn)器33、34 —樣，所述第一后推進(jìn)器31及第二后推進(jìn)器32同樣傾斜于機身20軸線對稱設(shè)置，即第一后推進(jìn)器31與機身20軸線之間的第三夾角(未圖示)以及第二后推進(jìn)器32與機身20軸線之間的第四夾角(未圖示)均為銳角， 且第三夾角等于第四夾角。所述第一后推進(jìn)器31、第二后推進(jìn)器32、第一前推進(jìn)器33及第二前推進(jìn)器34均具有螺旋狀尾部，該螺旋狀尾部為柔性尾部或者固定螺旋狀尾部。若該尾部為柔性尾部，則轉(zhuǎn)動時，在流體介質(zhì)作用下自動形成螺旋狀尾部，螺旋形狀由尾部形狀、 材料柔度、旋轉(zhuǎn)速度及環(huán)境介質(zhì)特性決定；若尾部為固定螺旋狀尾部，其螺旋形狀由加工形成，不受介質(zhì)影響。在本實施方式中，該螺旋狀尾部選用固定螺旋狀尾部。所述游動機器人100可以依靠第一后推進(jìn)器31、第二后推進(jìn)器32、第一前推進(jìn)器 33及第二前推進(jìn)器34不同的組合狀態(tài)而進(jìn)行不同的運動，其運動方法包括1、游動機器人前進(jìn)運動所述第一前推進(jìn)器33及第二前推進(jìn)器34同時產(chǎn)生大小相同向后的推進(jìn)力，游動機器人前進(jìn)。請參閱圖4所示，為游動機器人100前進(jìn)的一個示例。當(dāng)?shù)谝磺巴七M(jìn)器33及第二前推進(jìn)器34分別產(chǎn)生向后的推進(jìn)力Fl、F2，分別將Fl與F2投影在X、Y軸上得到
權(quán)利要求
1.一種游動機器人，其特征在于包括機身、與機身前端連接的第一前推進(jìn)器及第二前推進(jìn)器，該游動機器人還設(shè)有位于機身內(nèi)并與第一前推進(jìn)器連接以提供第一前推進(jìn)器動力的第一前推進(jìn)器電機、位于機身內(nèi)并與第二前推進(jìn)器連接以提供第二前推進(jìn)器動力的第二前推進(jìn)器電機；所述第一前推進(jìn)器及第二前推進(jìn)器傾斜于機身軸線設(shè)置，所述第一前推進(jìn)器與機身軸線之間的第一夾角以及第二前推進(jìn)器與機身軸線之間的第二夾角均為銳角， 且第一夾角等于第二夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游動機器人，其特征在于所述游動機器人還設(shè)有與機身后端連接的第一后推進(jìn)器及第二后推進(jìn)器，且所述第一、第二后推進(jìn)器均傾斜于機身軸線設(shè)置，所述第一后推進(jìn)器與機身軸線之間的第三夾角以及第二后推進(jìn)器與機身軸線之間的第四夾角均為銳角，且第三夾角等于第四夾角，該游動機器人還設(shè)有位于機身內(nèi)并與第一后推進(jìn)器連接以提供第一后推進(jìn)器動力的第一后推進(jìn)器電機、位于機身內(nèi)并與第二后推進(jìn)器連接以提供第二后推進(jìn)器動力的第二后推進(jìn)器電機。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的游動機器人，其特征在于所述第一后推進(jìn)器、第二后推進(jìn)器、第一前推進(jìn)器及第二前推進(jìn)器均具有螺旋狀尾部，該螺旋狀尾部為柔性尾部或者固定螺旋狀尾部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的游動機器人，其特征在于所述第一、第二后推進(jìn)器是左右設(shè)置，而所述第一前推進(jìn)器及第二前推進(jìn)器是上下設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的游動機器人，其特征在于所述游動機器人還設(shè)有位于機身內(nèi)并固定第一后推進(jìn)器電機、第二后推進(jìn)器電機、第一前推進(jìn)器電機及第二前推進(jìn)器電機的固定裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的游動機器人，其特征在于所述游動機器人還設(shè)有位于機身內(nèi)并用以檢測游動機器人位姿的位姿檢測裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的游動機器人，其特征在于所述位姿檢測裝置為陀螺儀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游動機器人，其特征在于所述機身包括管狀的主體部及位于主體部兩端的頭部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游動機器人的運動方法，其特征在于包括游動機器人前進(jìn)運動所述第一前推進(jìn)器及第二前推進(jìn)器同時產(chǎn)生大小相同向后的推進(jìn)力，游動機器人前進(jìn)；游動機器人橫向運動所述第一前推進(jìn)器及第二前推進(jìn)器一個工作一個關(guān)閉，游動機器人沿第一前推進(jìn)器或第二前推進(jìn)器的延伸方向的反方向橫向運動；游動機器人的俯仰運動所述第一前推進(jìn)器及第二前推進(jìn)器分別產(chǎn)生向前及向后的推進(jìn)力而產(chǎn)生力偶使游動機器人產(chǎn)生俯沖運動或上仰運動。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的游動機器人的運動方法，其特征在于游動機器人還設(shè)有與機身后端連接的第一后推進(jìn)器及第二后推進(jìn)器，且所述第一、第二后推進(jìn)器均傾斜于機身軸線設(shè)置，所述第一后推進(jìn)器與機身軸線之間的第三夾角以及第二后推進(jìn)器與機身軸線之間的第四夾角均為銳角，且第三夾角等于第四夾角；該游動機器人的運動方法還包括轉(zhuǎn)彎運動所述第一、第二后推進(jìn)器分別產(chǎn)生向前及向后的推進(jìn)力而產(chǎn)生力偶使游動機器人轉(zhuǎn)彎。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種游動機器人，該游動機器人設(shè)置有第一、第二前推進(jìn)器電機，且所述第一前推進(jìn)器及第二前推進(jìn)器傾斜于機身軸線設(shè)置，使得控制第一、第二前推進(jìn)器電機不同的狀態(tài)可使游動機器人在狹小的空間內(nèi)實現(xiàn)不同的運動方式，如前進(jìn)、后退、橫向運動、俯仰運動等，使其能夠在復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)。
文檔編號A61M31/00GK102429731SQ201110316978
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者吳洪濤, 朱玉川, 李成剛, 李雅娟, 王化明, 陳柏, 陳筍 申請人:南京航空航天大學(xué)