(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210485231.0 (22)申请日 2022.05.06 (71)申请人 江苏科技大学 地址 212003 江苏省南京市京口区梦溪路2 号 (72)发明人 黄家栋　施逸群　刘志强　孙良运　 马啸天　郑嘉龙　王后连　周枫　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 张婧 (51)Int.Cl. G01N 1/08(2006.01) G01D 21/02(2006.01) G08C 17/02(2006.01) B25J 11/00(2006.01) (54)发明名称 一种土壤检测微型机 器人 (57)摘要 本发明公开了一种土壤检测微型机器人包 括依次连接的钻土组件、 转向组件、 模块化蠕动 机构、 万向节和电源组件， 所述模块化蠕动机构 为可拆卸连接的适用于砂质土的第一蠕动组件 或适用于黏质土的第二蠕动组件， 电源组件包括 两个通过万向节依次串联且用于同时供电的蓄 电池组件、 控制模块和无线通信模块， 控制模块 分别与钻土组件、 转向组件和模块化蠕动机构相 连接并控制启闭； 所述钻土组件和电源组件的外 表面上均设有贴片式温湿度传感器， 贴片式温湿 度传感器通过无线通信模块向外输出探测 信号。 本发明能够在复杂恶劣的土壤环 境下前进， 同时 进行土壤探测活动。 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 CN 114935472 A 2022.08.23 CN 114935472 A 1.一种土壤检测微型机器人， 其特征在于： 包括依次连接的钻土组件(1)、 转向组件 (2)、 模块化蠕动机构、 万 向节(5)和电源组件(6)， 所述模块化蠕动机构为可拆卸连接的适 用于砂质土的第一蠕动组件(3)或适用于黏质土的第二蠕动组件(4)， 电源组件(6)包括两 个通过万向节(5)依次串联且用于同时供电的蓄电池组件、 控制模块和无线通信模块， 控制 模块分别与钻土组件(1)、 转向组件(2)和模块化蠕动机构相连接并控制启闭； 所述钻土组 件(1)和电源组件(6)的外表 面上均设有贴片式温湿度传感器(7)， 贴片式温湿度传感器(7) 通过无线通信模块向外 输出探测信号。 2.根据权利要求1所述的一种土壤检测微型机器人， 其特征在于： 所述第一蠕动组件 (3)包括至少2节通过万向节相互连接的蠕动单元， 该蠕动单元包括前铰支座(301)、 均布铰 接于前铰支座一侧面上的多个长杆(302)、 与每一长杆相铰接且一一对应设置的短杆 (303)、 与短杆相铰接的后铰支座(304)以及固定在前铰支座与后铰支座之间的伸缩电机 (305)； 工作开始时， 伸缩电机(305)开始收缩直至电机伸缩距最小处， 使长杆(302)和短杆 (303)间夹角由平角转 化为钝角， 完成卡土 。 3.根据权利要求2所述的一种土壤检测微型机器人， 其特征在于： 初始状态下伸缩电机 (305)处于完全伸长状态， 长杆(3 02)和短杆(3 03)之间夹角为180 °。 4.根据权利要求2所述的一种土壤检测微型机器人， 其特征在于： 所述转向组件的尾部 固连有对接罩(8)， 对接罩(8)与前铰支座(3 01)螺纹连接 。 5.根据权利要求1所述的一种土壤检测微型机器人， 其特征在于： 所述第二蠕动组件 (4)包括前支撑板(401)、 固定于前支撑板内侧且输出轴穿过前支撑板并伸出的直流电机 (402)、 与直流电机输出轴相连的十字舵(403)、 间隔设置的后支撑板(404)、 均布于前、 后支 撑板之间的弹簧钢片(405)以及一端与十字舵的每一端部相连且另一端穿过前支撑板与后 支撑板相固连的细绳(406)； 当直流电机(402)启动， 带动十字舵(403)旋转， 通过四根细绳 (406)使后支撑板(404)向前支撑板(401)靠近， 使前支撑板(401)和后支撑板(404)之间的 弹簧钢片(40 5)向外弯曲， 完成卡土 。 6.根据权利要求5所述的一种土壤检测微型机器人， 其特征在于： 所述转向组件的尾部 固连有对接罩(8)， 对接罩(8)与前支撑板(401)螺纹连接， 且十字舵(403)位于对接罩(8) 内。 7.根据权利 要求5所述的一种土壤检测微型机器人， 其特征在于： 所述前支撑板(401)、 十字舵(403)和后支撑 板(404)均是由PLA材 料通过3D打印制成。 8.根据权利要求1所述的一种土壤检测微型机器人， 其特征在于： 所述钻土组件(1)包 括钻头(101)、 与钻头尾端相连的钻土仓盖(102)、 与钻土仓盖过盈配合的钻土电机仓(103) 以及位于钻土电机仓内且输出轴与钻头相连接的钻土电机(104)， 钻土电机启动后旋转带 动钻头完成松土 。 9.根据权利要求1所述的一种土壤检测微型机器人， 其特征在于： 所述转向组件(2)包 括与钻土组件相连接且沿轴向依次间隔设置的第一铰支座(201)、 第二铰支座(202)、 第三 铰支座(203)和第四铰支 座(204)、 用于连接相邻铰支 座的万向节(5)、 逆时针均布于第一铰 支座和第二铰支座之间且用于支撑相 邻铰支座的1号支撑弹簧(205)～4号支撑弹簧(208)、 逆时针均布于第二铰支座和第三铰支座之间且用于支撑相邻铰支座的5号支撑弹簧(209) ～8号支撑弹簧(212)、 逆时针均布于第三铰支 座和第四铰支 座之间且用于支撑相 邻铰支座权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114935472 A 2的9号支撑弹簧(213)～12号支撑弹簧(216)、 与第四铰支座相连的第一转向电机舱(217)、 位于第一转向电机舱内的第一转向电机(218)和第二转向电机(219)、 与第一转向电机舱相 连的第二转 向电机舱(220)以及位于第二转 向电机舱内的第三转向电机(221)和第四转 向 电机(222)， 其中第一铰支座(201)、 第二铰支座(202)、 第三铰支座(203)和第四铰支座 (204)上以轴向为中心逆时针均开设有1号绳孔(223)～4号绳孔(226)， 第一转向电机(218) 的输出轴上固连有4号尼龙绳， 该4号尼龙绳沿轴向依次穿过第四铰支 座(204)、 12号支撑弹 簧(216)、 第三铰支座(203)、 8号支撑弹簧(212)、 第二铰支座(202)和4号支撑弹簧(208)， 固 定于第一铰支座(201)的4号绳孔(226)上； 第二转向电机(219)的输出轴上固连有2号尼龙 绳， 该2号尼龙绳沿轴向依次穿过第四铰支座(204)、 10号支撑弹簧(214)、 第三铰支座 (203)、 6号支撑弹簧(210)、 第二铰支座(202)和2号支撑弹簧(206)， 固定于第一铰支座 (201)的2号绳孔(224)上； 第三转向电机(221)的输出轴上固连有1号尼龙绳， 该1号尼龙绳 沿轴向依次穿过第四铰支座(204)、 9号支撑弹簧(213)、 第三铰支座(203)、 5号支撑弹簧 (209)、 第二铰支座(202)和1号支撑弹簧(205)， 固定于第一铰支座(201)的1号绳孔(223) 上； 第四转向电机(222)的输出轴上固连有3号尼龙绳， 该3号尼龙绳沿轴向依次穿过第四铰 支座(204)、 11号支撑弹簧(215)、 第三铰支座(203)、 7号支撑弹簧(211)、 第 二铰支座(202) 和3号支撑弹簧(207)， 固定 于第一铰支座(201)的3号绳孔(2 25)上。 10.根据权利要求1所述的一种土壤检测微型机器人， 其特征在于： 所述蓄电池组件包 括电池仓(601)、 与电池仓相适配的电池仓盖(602)以及位于电池仓内的锂电池(603)， 控制 模块和无线通信模块均设置 于电池仓(6 01)内。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114935472 A 3