專利名稱：游動機器人及其運動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機器人領域，尤其是一種游動機器人。
背景技術：
體內介入檢查與治療具有安全、微創(chuàng)等優(yōu)點，迅速成為醫(yī)學工程領域的主流。目前體內介入檢查的手段包括采用微型消化道膠囊內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、血管結構及其復雜，現(xiàn)有游動機器人可能無法到達目標靶點，如受轉彎半徑限制，機器人無法迅速到達平行且不重合自身軸線的位置。因此，需要一種新的技術方案以解決上述問題。

發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有技術所產生的問題，本發(fā)明提供了一種在狹小空間內實現(xiàn)多種運動方式的游動機器人及其運動方法。為達到上述目的，本發(fā)明游動機器人可采用如下技術方案—種游動機器人，包括機身、與機身前端連接的第一前推進器及第二前推進器，該游動機器人還設有位于機身內并與第一前推進器連接以提供第一前推進器動力的第一前推進器電機、位于機身內并與第二前推進器連接以提供第二前推進器動力的第二前推進器電機；所述第一前推進器及第二前推進器傾斜于機身軸線設置，所述第一前推進器與機身軸線之間的第一夾角以及第二前推進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，設置有第一、第二前推進器，且所述第一前推進器及第二前推進器傾斜于機身軸線設置，使得控制第一、第二前推進器不同的狀態(tài)可使游動機器人在狹小的空間內實現(xiàn)不同的運動方式，如前進、后退、橫向運動、俯仰運動等，使其能夠在復雜的環(huán)境中進行作業(yè)。為達到上述目的，本發(fā)明游動機器人的運動方法可采用如下技術方案游動機器人的運動方法，包括游動機器人前進運動所述第一前推進器及第二前推進器同時產生大小相同向后的推進力，游動機器人前進；游動機器人橫向運動所述第一前推進器及第二前推進器一個工作一個關閉，游動機器人沿第一前推進器或第二前推進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器及第二前推進器分別產生向前及向后的推進力而產生力偶使游動機器人產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，通過第一前推進器、第二前推進器的不同狀態(tài)，可使游動機器人在狹小的空間內實現(xiàn)不同的運動方式，如前進、后退、橫向運動、俯仰運動等，使其能夠在復雜的環(huán)境中進行作業(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)明游動機器人轉彎運動的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
，進一步闡明本發(fā)明，應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，本領域技術人員對本發(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器31及第二后推進器32、與機身20前端連接的第一前推進器33及第二前推進器34，該游動機器人100還設有位于機身20內并與第一、第二后推進器31、32 連接以提供第一、第二后推進器31、32動力的第一、第二后推進器電機41、42、位于機身20 內并與第一、第二前推進器33、34連接以提供第一、第二前推進器33、34動力的第一、第二前推進器電機43、44，另外還具有位于機身20內并固定第一、第二后推進器電機41、42、第一、第二前推進器電機43、44的固定裝置50以及位于機身20內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。所述第一后推進器31及第二后推進器32是左右設置，而所述第一前推進器33及第二前推進器34是上下設置。所述第一前推進器33及第二前推進器34傾斜于機身20軸線設置，所述第一前推進器33與機身20軸線之間的第一夾角α以及第二前推進器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，即該第一前推進器33與第二前推進器34相對于所述機身 20軸線對稱設置。如第一、第二前推進器33、34 —樣，所述第一后推進器31及第二后推進器32同樣傾斜于機身20軸線對稱設置，即第一后推進器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。所述第一后推進器31、第二后推進器32、第一前推進器33及第二前推進器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，則轉動時，在流體介質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、旋轉速度及環(huán)境介質特性決定；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器31、第二后推進器32、第一前推進器 33及第二前推進器34不同的組合狀態(tài)而進行不同的運動，其運動方法包括1、游動機器人前進運動所述第一前推進器33及第二前推進器34同時產生大小相同向后的推進力，游動機器人前進。請參閱圖4所示，為游動機器人100前進的一個示例。當?shù)谝磺巴七M器33及第二前推進器34分別產生向后的推進力Fl、F2，分別將Fl與F2投影在X、Y軸上得到
權利要求
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器及第二前推進器，該游動機器人還設有位于機身內并與第一前推進器連接以提供第一前推進器動力的第一前推進器電機、位于機身內并與第二前推進器連接以提供第二前推進器動力的第二前推進器電機；所述第一前推進器及第二前推進器傾斜于機身軸線設置，所述第一前推進器與機身軸線之間的第一夾角以及第二前推進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有與機身后端連接的第一后推進器及第二后推進器，且所述第一、第二后推進器均傾斜于機身軸線設置，所述第一后推進器與機身軸線之間的第三夾角以及第二后推進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，該游動機器人還設有位于機身內并與第一后推進器連接以提供第一后推進器動力的第一后推進器電機、位于機身內并與第二后推進器連接以提供第二后推進器動力的第二后推進器電機。
3.根據(jù)權利要求2所述的游動機器人，其特征在于所述第一后推進器、第二后推進器、第一前推進器及第二前推進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、第二后推進器是左右設置，而所述第一前推進器及第二前推進器是上下設置。
5.根據(jù)權利要求4所述的游動機器人，其特征在于所述游動機器人還設有位于機身內并固定第一后推進器電機、第二后推進器電機、第一前推進器電機及第二前推進器電機的固定裝置。
6.根據(jù)權利要求5所述的游動機器人，其特征在于所述游動機器人還設有位于機身內并用以檢測游動機器人位姿的位姿檢測裝置。
7.根據(jù)權利要求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運動所述第一前推進器及第二前推進器同時產生大小相同向后的推進力，游動機器人前進；游動機器人橫向運動所述第一前推進器及第二前推進器一個工作一個關閉，游動機器人沿第一前推進器或第二前推進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器及第二前推進器分別產生向前及向后的推進力而產生力偶使游動機器人產生俯沖運動或上仰運動。
10.根據(jù)權利要求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有與機身后端連接的第一后推進器及第二后推進器，且所述第一、第二后推進器均傾斜于機身軸線設置，所述第一后推進器與機身軸線之間的第三夾角以及第二后推進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彎運動所述第一、第二后推進器分別產生向前及向后的推進力而產生力偶使游動機器人轉彎。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種游動機器人，該游動機器人設置有第一、第二前推進器電機，且所述第一前推進器及第二前推進器傾斜于機身軸線設置，使得控制第一、第二前推進器電機不同的狀態(tài)可使游動機器人在狹小的空間內實現(xiàn)不同的運動方式，如前進、后退、橫向運動、俯仰運動等，使其能夠在復雜的環(huán)境中進行作業(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