CN114922569A - 一种海底地表移动及地下钻探双模机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及深海钻探领域领域，提供了一种海底地表移动及地下钻探双模机器人。双模机器人包括钻进体节、推进体节以及通过推进体节相连的两个双模运动体节，钻进体节设置于其中一个双模运动体节上，双模运动体节包括主体以及设置于主体周向的自动滚筒组件。具体使用过程中，自动滚筒组件既能实现机器人在海底地面上的行走，又能保证机器人在海底地层钻进过程中的支撑固定，钻进体节能够对海底地层进行钻进，推进体节既能够推动钻进体节向海底地层深处钻进，又能实现双模机器人“地面行走”和“地层钻进”两种模式的切换。在钻进体节、推进体节以及两个双模运动体节的配合下本发明提供的双模机器人既能实现“地面行走”，又能实现“地层钻进”。

Description

一种海底地表移动及地下钻探双模机器人

技术领域

本发明涉及深海钻探领域，特别是涉及一种海底地表移动及地下钻探双模机器人。

背景技术

深海地层中蕴含着许多战略性资源，如可燃冰、石油、天然气等，这些资源的勘探是我们重要的战略任务。为完成深海地层勘探的战略性任务，目前所采取的方案大多是通过移动钻井船、深海地层钻探机器人等技术方案。移动钻井船是深海地层勘探作业的传统技术方案，该方案采用大型钻机对海底地层进行钻进、取样作业，转移至地面后再对海底地层中的进行勘探分析。但是，这些勘探方案也具有许多的缺点和不足。传统的移动钻井船在作业时往往会对地层产生巨大的破坏，具有扰动大、机动性差等缺点。深海地层钻探机器人是近几年提出的，较为新颖的深海地层勘探技术方案，主要是通过海底基站将深海地层钻探机器人释放进入深海地层中，通过深海地层钻探机器人对深海地层中的原位数据进行勘探分析。近几年所提出的深海地层钻探机器人虽然可以在地层中自由钻探，但是它不能在海底地层上行走，不能在地层表面选择合适的点位进入地层，作业范围仍然具有局限性。

因此，研制出一种可用于海底地表移动及地下钻探双模机器人，将填补海底地面地层移动钻探领域技术设备的空白，具有深远的战略意义。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种海底地表移动及地下钻探双模机器人，该海底地表移动及地下钻探双模机器人既能在地层中自由钻探，又能在海底地层上行走。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种海底地表移动及地下钻探双模机器人，包括：两个同轴设置的双模运动体节，所述双模运动体节包括主体、设置于所述主体两端的两个连接机构以及设置于所述主体周向的自动滚筒组件，所述自动滚筒组件包括轴线均与所述主体的轴线相平行、并沿所述主体的周向依次设置的第一自动滚筒、第二自动滚筒、第三自动滚筒和第四自动滚筒，所述第一自动滚筒、所述第二自动滚筒、所述第三自动滚筒以及所述第四自动滚筒的轴线与所述主体轴线之间的距离相等，所述第一自动滚筒与所述第四自动滚筒相对设置，所述第二自动滚筒与所述第三自动滚筒相对设置，所述第一自动滚筒、所述第二自动滚筒、所述第三自动滚筒以及所述第四自动滚筒沿各自的轴线方向分别设置有第一螺旋叶片、第二螺旋叶片、第三螺旋叶片和第四螺旋叶片，所述第一自动滚筒、所述第二自动滚筒、所述第三自动滚筒以及所述第四自动滚筒的两端均可转动地设置于两个所述连接机构上，且所述第一自动滚筒、所述第二自动滚筒、所述第三自动滚筒以及所述第四自动滚筒均绕各自的轴线转动；钻进体节，所述钻进体节包括钻头和用于驱动所述钻头转动的驱动装置，所述钻头上设置有钻进螺旋叶片，且所述钻进体节设置于其中一个所述双模运动体节上；推进体节，所述推进体节包括自动伸缩装置和动力装置，所述自动伸缩装置的第一端可转动地设置于设置有所述钻进体节的所述双模运动体节上，所述动力装置用于驱动设置有所述钻进体节的所述双模运动体节相对于所述自动伸缩装置转动，所述自动伸缩装置的第二端固定于另一个所述双模运动体节上。

优选地，所述双模运动体节还包括双向自动伸缩机构、第五自动滚筒和第六自动滚筒，所述五自动滚筒和所述第六自动滚筒的轴线均与所述主体的轴线相平行，所述第五自动滚筒和所述第六自动滚筒沿各自的轴线方向分别设置有第五螺旋叶片和第六螺旋叶片，所述第一自动滚筒和所述第二自动滚筒对称设置于所述五自动滚筒的两侧，所述第三自动滚筒和所述第四自动滚筒对称设置于所述第六自动滚筒的两侧，所述连接机构包括第一连接件、第二连接件、第三连接件、第四连接件、第五连接件、第六连接件、第一转轴、第二转轴、第三转轴、第四转轴、第五转轴、第六转轴以及第七转轴，所述第一转轴、所述第二转轴、所述第三转轴、所述第四转轴、所述第五转轴、所述第六转轴以及所述第七转轴分别设置于所述第一自动滚筒、所述第二自动滚筒、所述第三自动滚筒、所述第四自动滚筒、所述第五自动滚筒、所述第六自动滚筒以及所述主体上，且所述第一转轴、所述第二转轴、所述第三转轴、所述第四转轴、所述第五转轴、所述第六转轴以及所述第七转轴的轴线分别与所述第一自动滚筒、所述第二自动滚筒、所述第三自动滚筒、所述第四自动滚筒、所述第五自动滚筒、所述第六自动滚筒以及所述主体的轴线相重合，所述第一连接件和所述第二连接件的中心均可转动地套设于所述第七转轴上，所述第一连接件的第一端和所述第三连接件的一端均可转动地套设于所述第一转轴上，所述第三连接件的第二端和所述第四连接件的第一端均可转动地套设于所述第五转轴上，所述第四连接件的第二端和所述第二连接件的第一端均可转动地套设于所述第二转轴上，所述第一连接件的第二端和所述第五连接件的第一端均可转动地套设于所述第三转轴上，所述第五连接件的第二端和所述第六连接件的第一端均可转动地套设于所述第六转轴上，所述第六连接件的第二端和所述第一连接件的第二端均可转动地套设于所述第四转轴上，所述双向自动伸缩机构的两端分别与所述第五转轴和所述第六转轴相连。

优选地，所述双向自动伸缩机构设置于所述主体和所述连接机构之间，所述双向自动伸缩机构设置于所述主体上，所述第五自动滚筒和所述第六自动滚筒分别绕自身轴线可转动地设置于所述双向自动伸缩机构的第一端和第二端，所述第五转轴和所述第六转轴分别设置于所述双向自动伸缩机构的第一端和第二端。

优选地，所述第一螺旋叶片和所述第二螺旋叶片的螺旋方向相同、并均与所述第五螺旋叶片的螺旋方向相反，所述第三螺旋叶片和所述第四螺旋叶片的螺旋方向相同、并均与所述第六自身滚筒的螺旋方向相反，且所述第五螺旋叶片的螺旋方向与所述第六螺旋叶片的螺旋方向相反。

优选地，所述第一连接件为第一连接杆，所述第二连接件为第二连接杆，所述第三连接件为第三连接杆，所述第四连接件为第四连接杆，所述第五连接件为第五连接杆。

优选地，所述推进体节还包括转动块、齿轮以及驱动机构，设置有所述钻进体节的所述双模运动体节的所述主体上设置有凹槽，所述凹槽的长度方向与所述自动伸缩装置的伸缩方向相重合，所述齿轮可转动地设置于所述凹槽内，所述凹槽相对的两侧二者之一与所述齿轮相接触、另一者沿所述凹槽的长度方向设置有多个用于与所述齿轮相啮合的齿，所述驱动机构设置于所述转动块上，所述驱动机构与所述齿轮传动连接、以驱动所述齿轮转动，所述动力装置设置于所述转动块上，所述动力装置与所述自动伸缩装置的第一端传动连接。

优选地，所述驱动机构包括第一电机和第一减速器，所述第一电机、所述第一减速器以及所述齿轮依次传动连接，所述动力装置包括第二电机和第二减速器，所述第二电机与所述第二减速器的输入端传动连接，所述转动块设置于所述第二减速器的输出端上，驱动装置所述为第三电机。

优选地，所述推进体节的数量为两个，且两个所述推进体节对称设置于所述主体的两侧。

优选地，所述钻进体节还包括驱动仓，所述动力装置设置于驱动仓内，所述驱动仓设置于设置有所述钻进体节的所述双模运动体节上，所述钻头设置于所述驱动仓上，且所述钻头和所述驱动仓均经过密封处理。

优选地，所述钻进螺旋叶片为等距螺旋叶片。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人包括钻进体节、推进体节以及两个双模运动体节，钻进体节设置于其中一个双模运动体节上，两个双模运动体节通过推进体节相连，双模运动体节包括主体以及设置于主体周向的自动滚筒组件。具体使用过程中，自动滚筒组件既能实现机器人在海底地面上的行走，又能保证机器人在海底地层钻进过程中的支撑固定，钻进体节能够对海底地层进行钻进，推进体节既能够推动钻进体节向海底地层深处钻进，又能实现双模机器人“地面行走”和“地层钻进”两种模式的切换。在钻进体节、推进体节以及两个双模运动体节的配合下本发明提供的双模机器人既能实现“地面行走”，又能实现“地层钻进”。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人双模运动体节的结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人推进体节的结构示意图；

图4为本发明实施例中提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人钻进体节的结构示意图；

图5为本发明实施例中提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人进行地层钻进时的第一状态图；

图6为本发明实施例中提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人进行地层钻进时的第二状态图；

图7为本发明实施例中提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人进行地层钻进时的第三状态图；

图8为本发明实施例中提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人进行地层钻进时的第四状态图；

图9为本发明实施例中提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人进行地层钻进时的第五状态图；

图10为海底地表移动及地下钻探双模机器人从“地面行走”模态切换至“地层钻进”模态过程的第一状态图；

图11为海底地表移动及地下钻探双模机器人从“地面行走”模态切换至“地层钻进”模态过程的第二状态图；

图12为海底地表移动及地下钻探双模机器人从“地面行走”模态切换至“地层钻进”模态过程的第三状态图；

图13为海底地表移动及地下钻探双模机器人从“地面行走”模态切换至“地层钻进”模态过程的第四状态图；

图14为海底地表移动及地下钻探双模机器人从“地面行走”模态切换至“地层钻进”模态过程的第五状态图。

图1-图14附图标记说明：100、海底地表移动及地下钻探双模机器人；1、双模运动体节；101、主体；1011、凹槽；1012、齿；102、双向自动伸缩机构；103、第一自动滚筒；104、第二自动滚筒；105、第三自动滚筒；106、第四自动滚筒；107、第五自动滚筒；108、第六自动滚筒；109、第一连接件；110、第二连接件；111、第三连接件；112、第四连接件；113、第五连接件；114、第六连接件；2、钻进体节；201、钻头；202、驱动仓；203、钻进螺旋叶片；3、推进体节；301、自动伸缩装置；302、动力装置；303、转动块；304、齿轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种既能在地层中自由钻探，又能在海底地层上行走的海底地表移动及地下钻探双模机器人。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1-图4所示，本实施例提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人100包括：

两个同轴设置的双模运动体节1，双模运动体节1包括主体101、设置于主体101两端的两个连接机构以及设置于主体101周向的自动滚筒组件，自动滚筒组件包括轴线均与主体101的轴线相平行、并沿主体101的周向依次设置的第一自动滚筒103、第二自动滚筒104、第三自动滚筒105和第四自动滚筒106，第一自动滚筒103的轴线与主体101轴线之间的距离、第二自动滚筒104的轴线与主体101轴线之间的距离、第三自动滚筒105的轴线与主体101轴线之间的距离以及第四自动滚筒106的轴线与主体101轴线之间的距离相等，第一自动滚筒103与第四自动滚筒106相对设置，第二自动滚筒104与第三自动滚筒105相对设置，第一自动滚筒103、第二自动滚筒104、第三自动滚筒105以及第四自动滚筒106沿各自的轴线方向分别设置有第一螺旋叶片、第二螺旋叶片、第三螺旋叶片和第四螺旋叶片，第一自动滚筒103、第二自动滚筒104、第三自动滚筒105以及第四自动滚筒106的两端均可转动地设置于两个连接机构上，且第一自动滚筒103、第二自动滚筒104、第三自动滚筒105以及第四自动滚筒106均绕各自的轴线转动；

钻进体节2，钻进体节2包括钻头201和用于驱动钻头201转动的驱动装置，钻头201上设置有钻进螺旋叶片203，钻进螺旋叶片203能在钻进过程中进行侧向排泥，降低机器人在钻进过程中遇到的阻力，钻进体节2设置于其中一个双模运动体节1上；

推进体节3，推进体节3包括自动伸缩装置301和动力装置302，自动伸缩装置301的第一端可转动地设置于设置有钻进体节2的双模运动体节1上，动力装置302用于驱动设置有钻进体节2的双模运动体节1相对于自动伸缩装置301转动，自动伸缩装置301的第二端固定于另一个双模运动体节1上。

在钻进体节2、推进体节3以及两个双模运动体节1的配合下本发明提供的双模机器人既能实现“地面行走”，又能实现“地层钻进”。

于本实施例中，如图1-图2所示，双模运动体节1还包括双向自动伸缩机构102、第五自动滚筒107和第六自动滚筒108，五自动滚筒和第六自动滚筒108的轴线均与主体101的轴线相平行，第五自动滚筒107和第六自动滚筒108沿各自的轴线方向分别设置有第五螺旋叶片和第六螺旋叶片，第一自动滚筒103和第二自动滚筒104对称设置于五自动滚筒的两侧，第三自动滚筒105和第四自动滚筒106对称设置于第六自动滚筒108的两侧，连接机构包括第一连接件109、第二连接件110、第三连接件111、第四连接件112、第五连接件113、第六连接件114、第一转轴、第二转轴、第三转轴、第四转轴、第五转轴、第六转轴以及第七转轴，第一转轴、第二转轴、第三转轴、第四转轴、第五转轴、第六转轴以及第七转轴分别设置于第一自动滚筒103、第二自动滚筒104、第三自动滚筒105、第四自动滚筒106、第五自动滚筒107、第六自动滚筒108以及主体101上，且第一转轴、第二转轴、第三转轴、第四转轴、第五转轴、第六转轴以及第七转轴的轴线分别与第一自动滚筒103、第二自动滚筒104、第三自动滚筒105、第四自动滚筒106、第五自动滚筒107、第六自动滚筒108以及主体101的轴线相重合，第一连接件109与第二连接件110交叉设置，第一连接件109和第二连接件110的中心均可转动地套设于第七转轴上，第一连接件109的第一端和第三连接件111的一端均可转动地套设于第一转轴上，第三连接件111的第二端和第四连接件112的第一端均可转动地套设于第五转轴上，第四连接件112的第二端和第二连接件110的第一端均可转动地套设于第二转轴上，第一连接件109的第二端和第五连接件113的第一端均可转动地套设于第三转轴上，第五连接件113的第二端和第六连接件114的第一端均可转动地套设于第六转轴上，第六连接件114的第二端和第一连接件109的第二端均可转动地套设于第四转轴上，双向自动伸缩机构102的两端分别与第五转轴和第六转轴相连。

于本实施例中，具体地，第一自动滚筒103、第二自动滚筒104、第三自动滚筒105、第四自动滚筒106、第五自动滚筒107以及第六自动滚筒108均为电滚筒，且具体使用过程中，设置于同一双模运动体节1的第一自动滚筒103、第二自动滚筒104、第三自动滚筒105、第四自动滚筒106、第五自动滚筒107以及第六自动滚筒108的转动方向相同、转速相等。

于本实施例中，双向自动伸缩机构102设置于主体101和连接机构之间，双向自动伸缩机构102设置于主体101上，第五自动滚筒107和第六自动滚筒108分别绕自身轴线可转动地设置于双向自动伸缩机构102的第一端和第二端，第五转轴和第六转轴分别设置于双向自动伸缩机构102的第一端和第二端。

对应地，由于第五自动滚筒107和第六自动滚筒108与连接机构之间均设置有双向自动伸缩机构102，第五自动滚筒107和第六自动滚筒108的长度均小于第一自动滚筒103、第二自动滚筒104、第三自动滚筒105以及第四自动滚筒106的长度。

于本实施例中，第一螺旋叶片和第二螺旋叶片的螺旋方向相同、并均与第五螺旋叶片的螺旋方向相反，第三螺旋叶片和第四螺旋叶片的螺旋方向相同、并均与第六自身滚筒的螺旋方向相反，且第五螺旋叶片的螺旋方向与第六螺旋叶片的螺旋方向相反。进一步地，第一螺旋叶片、第二螺旋叶片以及第六螺旋叶片的螺旋方向均为左旋，第三螺旋叶片、第四螺旋叶片以及第五螺旋叶片的螺旋方向均为右旋。

于本实施例中，第一连接件109为第一连接杆，第二连接件110为第二连接杆，第三连接件111为第三连接杆，第四连接件112为第四连接杆，第五连接件113为第五连接杆。

于本实施例中，如图3所示，推进体节3还包括转动块303、齿轮304以及驱动机构，设置有钻进体节2的双模运动体节1的主体101上设置有凹槽1011，凹槽1011的长度方向与自动伸缩装置301的伸缩方向相重合，齿轮304可转动地设置于凹槽1011内，凹槽1011相对的两侧二者之一与齿轮304相接触、另一者沿凹槽1011的长度方向设置有多个用于与齿轮304相啮合的齿1012，驱动机构设置于转动块303上，驱动机构与齿轮304传动连接、以驱动齿轮304转动，动力装置302设置于转动块303上，动力装置302与自动伸缩装置301的第一端传动连接，以驱动双模运动体节1相对于自动伸缩装置301转动，且双模运动体节1的转动轴线与齿轮304的转动轴线相平行。

于本实施例中，驱动机构包括第一电机和第一减速器，第一电机、第一减速器以及齿轮304依次传动连接，动力装置302包括第二电机和第二减速器，第二电机与第二减速器的输入端传动连接，转动块303设置于第二减速器的输出端上，驱动装置为第三电机。于本实施例中，第一减速器和第二减速器具体均为谐波减速器，谐波减速器能够在较小空间的情况下大幅增大扭矩。

于本实施例中，推进体节3的数量为两个，且两个推进体节3对称设置于主体101的两侧。

于本实施例中，钻进体节2还包括驱动仓202，动力装置302设置于驱动仓202内，驱动仓202设置于设置有钻进体节2的双模运动体节1上，钻头201设置于驱动仓202上，且钻头201和驱动仓202均经过密封处理，以防止海水对钻进体节2运动造成影响。

于本实施例中，自动伸缩装置301为单向电推杆。双向自动伸缩机构102为双向电推杆。需要说明的是自动伸缩装置301和双向自动伸缩机构102并不仅限于为电推杆，这里仅举例说明。

于本实施例中，钻进螺旋叶片203为等距螺旋叶片。

本实施例提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人100的“地面行走”模态具体包括直形运动和转向运动。处于“地面行走”模态时，通过调整双向自动伸缩机构102使各双模运动体节的第五自动滚筒107均与第一自动滚筒103和第二自动滚筒104共面，第六自动滚筒108均与第三自动滚筒105和第四自动滚筒106共面，为了便于表述，设置有钻进体节2的双模运动体节1称为“左部双模运动体节”，另一个双模运动体节1称为“右部双模运动体节”，且假定处于“地面行走”模态时，两个双模运动体节1与海底地面相接触的三个自动滚筒均为第三自动滚筒105、第四自动滚筒106和第六自动滚筒108，且直线运动及转向运动时，两个双模运动体节1的第三自动滚筒105、第四自动滚筒106以及第六自动滚筒108均工作。

当进行直行运动时，左部双模运动体节的第三自动滚筒105、第四自动滚筒106和第六自动滚筒108的转速等于右部双模运动体节的第三自动滚筒105、第四自动滚筒106和第六自动滚筒108的转速；当进行左转向运动时，左部双模运动体节的第三自动滚筒105、第四自动滚筒106和第六自动滚筒108的转速小于右部双模运动体节的第三自动滚筒105、第四自动滚筒106和第六自动滚筒108的转速；当进行右转向运动时，左部双模运动体节的第三自动滚筒105、第四自动滚筒106和第六自动滚筒108的转速大于右部双模运动体节的第三自动滚筒105、第四自动滚筒106和第六自动滚筒108的转速。

需要说明的是，进行转向运动时，第六自动滚筒108与第三自动滚筒105、和第四自动滚筒106同步工作的目的是依靠第六自动滚筒108上第六螺旋叶片与第三自动滚筒105上第三螺旋叶片以及第四自动滚筒106上第四螺旋叶片的螺旋方向不同，来抵消本实施例提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人100转向过程自带的转向扭矩。

如图5-图9所示，本实施例提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人100在“地层钻进”的运动模式为周期性运动，为了方便描述设置有钻进体节2的双模运动体节1称为“前部双模运动体节”，另一个称为“后部双模运动体节”，具体包括以下步骤：

S701，第五自动滚筒107和第六自动滚筒108转动，后部双模运动体节的双向自动伸缩机构102伸长，带动连接机构活动，推动第五自动滚筒107和第六自动滚筒108插入土层。同步地，后部双模运动体节的第一自动滚筒103、第二自动滚筒104、第三自动滚筒105和第四自动滚筒106转动，以降低阻力辅助该海底地表移动及地下钻探双模机器人100插入土层。当双向自动伸缩机构102伸长至极限时，后部双模运动体节的第一自动滚筒103、第二自动滚筒104、第三自动滚筒105、第四自动滚筒106、第五自动滚筒107和第六自动滚筒108均停止转动。第五自动滚筒107和第六自动滚筒108插入土层的目的是为了更好地固定支撑双模运动体节1，当双向自动伸缩机构102伸长至极限时，第五自动滚筒107和第六自动滚筒108停止转动的目的是避免因为转动继续破坏土壤，减弱第五自动滚筒107和第六自动滚筒108在土壤中的支撑锚定能力。S701使本实施例提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人100的形态自图5变为图6。

S702，钻进体节2开始工作，前部双模运动体节的第一自动滚筒103、第二自动滚筒104、第三自动滚筒105、第四自动滚筒106、第五自动滚筒107和第六自动滚筒108转动，使本实施例提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人100在地层中挖掘前进。前部双模运动体节工作的同时，推进体节3的自动伸缩装置301伸长，辅助机器人前进。当自动伸缩装置301伸长完全伸长时，钻进体节2、前部双模运动体节、推进体节3均停止工作。S702使本实施例提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人100的形态自图6变为图7；

S703，前部双模运动体节的双向自动伸缩机构102伸长，带动连接机构活动，推动第五自动滚筒107和第六自动滚筒108插入土层。前部双模运动体节的第五自动滚筒107和第六自动滚筒108插入土层后，后部双模运动体节的双向自动伸缩机构102收缩，带动连接机构活动，使第五自动滚筒107和第六自动滚筒108进行收缩。当后部双模运动体节的双向自动伸缩机构102收缩至极限，双向自动伸缩机构102停止收缩。S703使本实施例提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人100的形态自图7变为图8。

S704，推进体节3的自动伸缩装置301收缩，同步地，后部双模运动体节的第一自动滚筒103、第二自动滚筒104、第三自动滚筒105、第四自动滚筒106、第五自动滚筒107和第六自动滚筒108转动，以降低收缩过程中的阻力来辅助收缩。当自动伸缩装置301收缩至极限时，推进体节3和后部双模运动体节停止工作。S704使本实施例提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人100的形态自图8变为图9。

S705，前部双模运动体节的双向自动伸缩机构102收缩，带动连接机构活动，使第五自动滚筒107和第六自动滚筒108进行收缩。当前部双模运动体节的双向自动伸缩机构102收缩至极限，双向自动伸缩机构102停止收缩。S705使本实施例提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人100的形态自图9变为图5。

本实施例提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人100不断重复S701至S705这一周期性运动，进而实现在地层中的钻进运动。

如图10-图14所示，当海底地表移动及地下钻探双模机器人100从“地面行走”模态切换至“地层钻进”模态时，为了方便描述同样将设置有钻进体节2的双模运动体节1称为“前部双模运动体节”，另一个称为“后部双模运动体节”具体包括以下步骤：

S801，推进体节3的动力装置302开始工作，驱动前部双模运动体节旋转，使前部双模运动体节和钻进体节2轴线垂直于地层平面，前部双模运动体节与钻进体节2的轴线相同。步骤S801使本实施例提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人100的形态自图10变为图11；

S802，钻进体节2开始工作，具体的，在驱动装置的作用下，钻头201向地层钻进。钻头201钻进过程中，推进体节3的动力装置302同步驱动前部双模运动体节旋转，使钻进体节2完全进入地层，且后部双模运动体节轴线与前部双模运动体节轴线相垂直。步骤S802使本实施例提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人100的形态自图11变为图12；

S803，推进体节3的动力装置302驱动后部双模运动体节旋转，使前部双模运动体节和后部双模运动体节处于同一轴线。推进体节3的驱动机构驱动齿轮304旋转，使前部双模运动体节与后部双模运动体节之间的距离增大。同时，推进体节3的动力装置302同步驱动前部双模运动体节旋转，后部双模运动体节轴线与前部双模运动体节轴线重新变为同轴状态。步骤S803使本实施例提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人100的形态自图12变为图13；

S804，推进体节3的自动伸缩装置301收缩，使推进体节3完全收缩。步骤S804使本实施例提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人100的形态自图13变为图14；

在完成“地面行走”至“地层钻进”的模态切换后，钻进体节2继续工作，直至本实施例提供的海底地表移动及地下钻探双模机器人100完全进入地层。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种海底地表移动及地下钻探双模机器人，其特征在于，包括：

两个同轴设置的双模运动体节，所述双模运动体节包括主体、设置于所述主体两端的两个连接机构以及设置于所述主体周向的自动滚筒组件，所述自动滚筒组件包括轴线均与所述主体的轴线相平行、并沿所述主体的周向依次设置的第一自动滚筒、第二自动滚筒、第三自动滚筒和第四自动滚筒，所述第一自动滚筒、所述第二自动滚筒、所述第三自动滚筒以及所述第四自动滚筒的轴线与所述主体轴线之间的距离相等，所述第一自动滚筒与所述第四自动滚筒相对设置，所述第二自动滚筒与所述第三自动滚筒相对设置，所述第一自动滚筒、所述第二自动滚筒、所述第三自动滚筒以及所述第四自动滚筒沿各自的轴线方向分别设置有第一螺旋叶片、第二螺旋叶片、第三螺旋叶片和第四螺旋叶片，所述第一自动滚筒、所述第二自动滚筒、所述第三自动滚筒以及所述第四自动滚筒的两端均可转动地设置于两个所述连接机构上，且所述第一自动滚筒、所述第二自动滚筒、所述第三自动滚筒以及所述第四自动滚筒均绕各自的轴线转动；

钻进体节，所述钻进体节包括钻头和用于驱动所述钻头转动的驱动装置，所述钻头上设置有钻进螺旋叶片，且所述钻进体节设置于其中一个所述双模运动体节上；

推进体节，所述推进体节包括自动伸缩装置和动力装置，所述自动伸缩装置的第一端可转动地设置于设置有所述钻进体节的所述双模运动体节上，所述动力装置用于驱动设置有所述钻进体节的所述双模运动体节相对于所述自动伸缩装置转动，所述自动伸缩装置的第二端固定于另一个所述双模运动体节上。

2.根据权利要求1所述的海底地表移动及地下钻探双模机器人，其特征在于，所述双模运动体节还包括双向自动伸缩机构、第五自动滚筒和第六自动滚筒，所述五自动滚筒和所述第六自动滚筒的轴线均与所述主体的轴线相平行，所述第五自动滚筒和所述第六自动滚筒沿各自的轴线方向分别设置有第五螺旋叶片和第六螺旋叶片，所述第一自动滚筒和所述第二自动滚筒对称设置于所述五自动滚筒的两侧，所述第三自动滚筒和所述第四自动滚筒对称设置于所述第六自动滚筒的两侧，所述连接机构包括第一连接件、第二连接件、第三连接件、第四连接件、第五连接件、第六连接件、第一转轴、第二转轴、第三转轴、第四转轴、第五转轴、第六转轴以及第七转轴，所述第一转轴、所述第二转轴、所述第三转轴、所述第四转轴、所述第五转轴、所述第六转轴以及所述第七转轴分别设置于所述第一自动滚筒、所述第二自动滚筒、所述第三自动滚筒、所述第四自动滚筒、所述第五自动滚筒、所述第六自动滚筒以及所述主体上，且所述第一转轴、所述第二转轴、所述第三转轴、所述第四转轴、所述第五转轴、所述第六转轴以及所述第七转轴的轴线分别与所述第一自动滚筒、所述第二自动滚筒、所述第三自动滚筒、所述第四自动滚筒、所述第五自动滚筒、所述第六自动滚筒以及所述主体的轴线相重合，所述第一连接件和所述第二连接件的中心均可转动地套设于所述第七转轴上，所述第一连接件的第一端和所述第三连接件的一端均可转动地套设于所述第一转轴上，所述第三连接件的第二端和所述第四连接件的第一端均可转动地套设于所述第五转轴上，所述第四连接件的第二端和所述第二连接件的第一端均可转动地套设于所述第二转轴上，所述第一连接件的第二端和所述第五连接件的第一端均可转动地套设于所述第三转轴上，所述第五连接件的第二端和所述第六连接件的第一端均可转动地套设于所述第六转轴上，所述第六连接件的第二端和所述第一连接件的第二端均可转动地套设于所述第四转轴上，所述双向自动伸缩机构的两端分别与所述第五转轴和所述第六转轴相连。

3.根据权利要求2所述的海底地表移动及地下钻探双模机器人，其特征在于，所述双向自动伸缩机构设置于所述主体和所述连接机构之间，所述双向自动伸缩机构设置于所述主体上，所述第五自动滚筒和所述第六自动滚筒分别绕自身轴线可转动地设置于所述双向自动伸缩机构的第一端和第二端，所述第五转轴和所述第六转轴分别设置于所述双向自动伸缩机构的第一端和第二端。

4.根据权利要求2所述的海底地表移动及地下钻探双模机器人，其特征在于，所述第一螺旋叶片和所述第二螺旋叶片的螺旋方向相同、并均与所述第五螺旋叶片的螺旋方向相反，所述第三螺旋叶片和所述第四螺旋叶片的螺旋方向相同、并均与所述第六自身滚筒的螺旋方向相反，且所述第五螺旋叶片的螺旋方向与所述第六螺旋叶片的螺旋方向相反。

5.根据权利要求2所述的海底地表移动及地下钻探双模机器人，其特征在于，所述第一连接件为第一连接杆，所述第二连接件为第二连接杆，所述第三连接件为第三连接杆，所述第四连接件为第四连接杆，所述第五连接件为第五连接杆。

6.根据权利要求1所述的海底地表移动及地下钻探双模机器人，其特征在于，所述推进体节还包括转动块、齿轮以及驱动机构，设置有所述钻进体节的所述双模运动体节的所述主体上设置有凹槽，所述凹槽的长度方向与所述自动伸缩装置的伸缩方向相重合，所述齿轮可转动地设置于所述凹槽内，所述凹槽相对的两侧二者之一与所述齿轮相接触、另一者沿所述凹槽的长度方向设置有多个用于与所述齿轮相啮合的齿，所述驱动机构设置于所述转动块上，所述驱动机构与所述齿轮传动连接、以驱动所述齿轮转动，所述动力装置设置于所述转动块上，所述动力装置与所述自动伸缩装置的第一端传动连接。

7.根据权利要求6所述的海底地表移动及地下钻探双模机器人，其特征在于，所述驱动机构包括第一电机和第一减速器，所述第一电机、所述第一减速器以及所述齿轮依次传动连接，所述动力装置包括第二电机和第二减速器，所述第二电机与所述第二减速器的输入端传动连接，所述转动块设置于所述第二减速器的输出端上，所述驱动装置为第三电机。

8.根据权利要求1所述的海底地表移动及地下钻探双模机器人，其特征在于，所述推进体节的数量为两个，且两个所述推进体节对称设置于所述主体的两侧。

9.根据权利要求1所述的海底地表移动及地下钻探双模机器人，其特征在于，所述钻进体节还包括驱动仓，所述动力装置设置于驱动仓内，所述驱动仓设置于设置有所述钻进体节的所述双模运动体节上，所述钻头设置于所述驱动仓上，且所述钻头和所述驱动仓均经过密封处理。

10.根据权利要求1所述的海底地表移动及地下钻探双模机器人，其特征在于，所述钻进螺旋叶片为等距螺旋叶片。

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