技術(shù)領域

本發(fā)明屬于核環(huán)境遙操縱機器人及自動化技術(shù)領域，更具體地說是涉及一種工作在核聚變艙中的視覺觀測機構(gòu)及控制方法。

背景技術(shù)：

托卡馬克是一種利用磁約束來實現(xiàn)受控核聚變的環(huán)形容器，其中央是一個外面纏繞著線圈的環(huán)形真空室；在通電的時候托卡馬克的內(nèi)部會產(chǎn)生巨大的螺旋型磁場，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，以達到核聚變的目的。全托卡馬克裝置的內(nèi)部艙體一般被稱為核聚變反應艙，作為當代核能源產(chǎn)生和制備的核心載體，其內(nèi)部環(huán)境屬于一種典型極端環(huán)境，一方面具有強輻射、高溫、強磁場以及高真空等物理特點，另一方面，反應艙內(nèi)部設備眾多，管道錯綜復雜，通道狹隘，工作空間小，再加上艙內(nèi)的某些部件會受到放射性和有毒物質(zhì)的污染，即使在設備的維護保養(yǎng)期間維護人員也不能或不宜直接對反應艙內(nèi)部相關(guān)部件進行操作，因此需要借助于艙外遙操縱手段，通過一種智能型機電設備替代人類進入艙內(nèi)完成相應的作業(yè)任務。為了應對反應艙內(nèi)部的惡劣環(huán)境，保證核聚變反應堆的正常工作秩序，需要研制一種面向核聚變反應艙環(huán)境的視覺觀測機構(gòu)，用來執(zhí)行反應艙內(nèi)部件的日常觀測、偵察和巡檢等對各種狀態(tài)信息的采集、處理、表示和識別等任務，監(jiān)視核聚變反應堆的具體工作情況，以便為異常情況出現(xiàn)時采取相應的決策提供依據(jù)。

目前國內(nèi)外對于工作在核聚變艙中的視覺觀測機構(gòu)的公開報道為數(shù)不多。荷蘭愛思唯爾(Elsevier)科學出版公司出版的《聚變工程與設計》(Fusion Engineering and Design，83(2008)，pp:1833–1836.)中公開了一種Articulated Inspection Arm(AIA)機器人，屬是一種為實現(xiàn)核聚變艙中視覺觀測的懸空式機器人行走機構(gòu)，在其行走機構(gòu)中采用五個關(guān)節(jié)的模塊化設計，每個關(guān)節(jié)處分別有一個俯仰自由度和一個偏轉(zhuǎn)自由度，偏轉(zhuǎn)運動由安裝在模塊內(nèi)的驅(qū)動電機提供，俯仰運動由平行四邊形桿內(nèi)的螺旋千斤頂處的電機提供，各電機輸出軸的運動通過鋼索傳遞至大角度回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)索輪處，帶動機器人各模段之間產(chǎn)生相對回轉(zhuǎn)運動，該機器人可在核聚變艙物理實驗的間歇期內(nèi)進入艙內(nèi)移動，對真空室第一壁進行近距離視覺觀測，監(jiān)測全托卡馬克裝置在運行期間真空室內(nèi)的工作情況；但由于該機器人采用懸臂式結(jié)構(gòu)，一方面其動力驅(qū)動裝置分別集成在各機械臂關(guān)節(jié)內(nèi)部，增加了機器人關(guān)節(jié)臂的重量，加大了機器人末端支撐裝置的承載負擔，使得機器人總體尺寸不宜過長，從而限制了機器人在核聚變艙內(nèi)的進行視覺探測的活動范圍；另一方面由于該機器人各關(guān)節(jié)行走機構(gòu)的回轉(zhuǎn)運動需要各自驅(qū)動裝置同步協(xié)調(diào)控制，步態(tài)軌跡較難精準規(guī)劃,且受機械臂自重的干擾，機器人前端探測裝置在運行過程中容易出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，影響了系統(tǒng)的定位精度和運動穩(wěn)定性。

中國專利申請CN102233575A公開的一種用于核輻射環(huán)境下的小型應急救援及探測機器人，其行走機構(gòu)采用履帶式底盤，驅(qū)動電機放置在底盤中部，通過鏈條驅(qū)動履帶運行，底盤前端設有四自由度機械手，伽馬相機及成像系統(tǒng)位于機器人后部，可以對核環(huán)境下的輻射強度和方位進行探測，并通過機器人機械臂進行應急處理；該機器人的行走機構(gòu)雖然具備一定的通過能力，可用于核聚變艙外圍的一些非結(jié)構(gòu)化環(huán)境，但仍然無法在幾何構(gòu)造條件苛刻的核聚變艙內(nèi)部空間運行，限制了其使用范圍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種核聚變艙內(nèi)視覺探測裝置的控制方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中懸臂式方案所造成的對核聚變艙內(nèi)部空間探測范圍及定位精度有限并且運行不穩(wěn)定等缺陷，使其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，搭載視覺觀測云臺實現(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，以期降低機器人行走機構(gòu)本體對承載能力的要求，改善核環(huán)境遙操縱機器人平臺對核聚變艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)化特定環(huán)境的運動適應性。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明工作在核聚變艙中的視覺觀測機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點是：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置構(gòu)成行走機構(gòu)；

所述前體節(jié)側(cè)向定位模塊的結(jié)構(gòu)設置為：電驅(qū)動子模塊固裝于承載子模塊的內(nèi)部，并有具有相同的結(jié)構(gòu)形式的內(nèi)側(cè)對開支撐子模塊和外側(cè)對開支撐子模塊對稱設置于所述電驅(qū)動子模塊的左右兩側(cè)；所述內(nèi)側(cè)對開支撐子模塊和外側(cè)對開支撐子模塊的一端分別固聯(lián)于電驅(qū)動子模塊的左右兩側(cè)設定位置處，另一端分別沿所述電驅(qū)動子模塊的左右側(cè)向可伸縮運動并以所述承載子模塊為導軌；在所述前體節(jié)側(cè)向定位模塊的頂部，位于中央設置前體節(jié)熱控裝置，位于側(cè)部設置前體節(jié)配重系統(tǒng)，所述前體節(jié)配重系統(tǒng)處在前體節(jié)側(cè)向定位模塊中外側(cè)對開支撐子模塊的上方；在所述前體節(jié)側(cè)向定位模塊上、位于其前部設置有視覺觀測云臺；

所述后體節(jié)側(cè)向定位模塊與所述前體節(jié)側(cè)向定位模塊具有相同的結(jié)構(gòu)形式；在所述后體節(jié)側(cè)向定位模塊的頂部，位于中央設置后體節(jié)熱控裝置，位于側(cè)部設置后體節(jié)配重系統(tǒng)，所述后體節(jié)配重系統(tǒng)處在所述后體節(jié)側(cè)向定位模塊中外側(cè)對開支撐子模塊的上方；

所述中體節(jié)軸向運動模塊的結(jié)構(gòu)設置為：前節(jié)段子模塊固裝于殼體子模塊的內(nèi)部；所述前節(jié)段子模塊和后節(jié)段子模塊在殼體子模塊的內(nèi)部相聯(lián)并且相互間沿前后方向可相對運動，形成可伸縮的中體節(jié)軸向運動模塊，所述后節(jié)段子模塊突出于所述中體節(jié)軸向運動模塊的尾部端面；在所述中體節(jié)軸向運動模塊的頂部，位于中央設置中體節(jié)熱控裝置；

在所述前體節(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，在所述后體節(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)明工作在核聚變艙中的視覺觀測機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點也在于：所述視覺觀測云臺設置為并聯(lián)式視覺觀測云臺，其結(jié)構(gòu)設置為：

在所述第一矩形頂板的頂面前沿位置處固定設置“L”形總支座，視覺采集探頭安裝在探頭支座中，所述探頭支座通過三自由度冗余球面并聯(lián)機構(gòu)聯(lián)接于所述“L”形總支座；所述三自由度冗余球面并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設置為：在所述“L”形總支座的前端固裝設置定平臺，在所述定平臺的前端面上沿周向均布安裝三個電機支座，在各電機支座上分別固裝有真空伺服減速電機；三個真空伺服減速電機的輸出軸分別與對應位置上的第一弧形連桿的第一近端凸臺固聯(lián)，三個第一弧形連桿的第一遠端凸臺分別與對應位置上的第二弧形連桿的第二近端凸臺通過第一微型軸承支承的軸系轉(zhuǎn)動連接，三個第二弧形連桿的第二遠端凸臺分別與對應位置上的小支座通過第二微型軸承支承的軸系轉(zhuǎn)動連接；三個小支座沿周向均布固裝于動平臺，所述探頭支座固裝于所述動平臺上；所述動平臺與定平臺同軸正對；在所述動平臺與定平臺之間設置中心冗余支鏈，所述中心冗余支鏈由第一直連桿、第二直連桿以及第三直連桿構(gòu)成，所述第一直連桿的一端固聯(lián)于定平臺的中心，另一端與第二直連桿構(gòu)成滑動副連接，所述第三直連桿的一端固聯(lián)于動平臺的中心，另一端通過中心球面鉸鏈與第二直連桿相聯(lián)；所述三個第一弧形連桿的中心、三個第二弧形連桿的中心均與所述中心球面鉸鏈的球心重合；

以第一矩形底板為底面，以所述第一矩形頂板為頂面，在所述第一矩形底板和第一矩形頂板之間以前側(cè)板為前端面、以后側(cè)板為后端面，以內(nèi)斜板為左端面，以外斜板為右端面形成前體節(jié)矩形框架。

本發(fā)明工作在核聚變艙中的視覺觀測機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點也在于：

所述前體節(jié)側(cè)向定位模塊中承載子模塊的結(jié)構(gòu)設置為：

在所述前體節(jié)矩形框架的外部，位于所述內(nèi)斜板上設置有內(nèi)滾球支承裝置，位于所述外斜板上設置有外滾球支承裝置，以所述內(nèi)滾球支承裝置和外滾球支承裝置作為所述前體節(jié)矩形框架在左端面和右端面上的支撐件；在所述前體節(jié)矩形框架的外部，位于所述第一矩形底板上設置有萬向腳輪，以所述萬向腳輪作為所述前體節(jié)矩形框架在底面的支撐件；所述內(nèi)滾球支承裝置是以核聚變艙中大雙環(huán)形槽道的內(nèi)環(huán)壁為支撐面；所述外滾球支承裝置是以所述核聚變艙中大雙環(huán)形槽道的外環(huán)壁為支撐面；

所述前體節(jié)側(cè)向定位模塊中電驅(qū)動子模塊的結(jié)構(gòu)設置為：

在所述前體節(jié)矩形框架的內(nèi)部，位于所述第一矩形底板上并處在同軸線的位置上依次設置對開支撐子模塊固定支座、第一電機支座、第一軸承支座和第二軸承支座；在所述第一電機支座上固定安裝第一真空伺服減速電機，所述第一真空伺服減速電機的輸出軸通過第一聯(lián)軸器與第一中心滾珠絲桿相聯(lián)接；所述第一中心滾珠絲桿為階梯軸，所述階梯軸的兩端分別通過第一雙列角接觸球軸承和第一深溝球軸承支承于所述第一軸承支座和第二軸承支座之間，第一螺套以滾動螺旋配合套裝在所述第一中心滾珠絲桿的螺紋軸段上；第一移動平板固裝于所述第一螺套上；設置第一移動平板導向結(jié)構(gòu)，是在所述第一中心滾珠絲桿的兩側(cè)平行設置第一導向桿，所述第一導向桿的一端固裝于第一軸承支座上，另一端通過第一套筒固裝于第二軸承支座上，所述第一移動平板利用第一直線軸承支承在所述第一導向桿上，使所述第一移動平板在所述第一螺套的帶動下可以在第一導向桿上軸向移動；在所述第一矩形底板上、位于所述第一中心滾珠絲桿的正下方設置有第一光電開關(guān)，所述第一光電開關(guān)位于第一軸承支座和第二軸承支座之間設定位置處；

所述前體節(jié)側(cè)向定位模塊中外側(cè)對開支撐子模塊和內(nèi)側(cè)對開支撐子模塊具有如下相同的結(jié)構(gòu)形式：在所述對開支撐子模塊固定支座和第一移動平板的旁側(cè)設置大平板，在所述大平板的內(nèi)側(cè)與對開支撐子模塊固定支座的相對位置處固定安裝聯(lián)接板，在所述大平板的內(nèi)側(cè)與第一移動平板的相對位置處固定安裝滑軌，所述滑軌與第一中心滾珠絲桿的軸線平行，在所述滑軌上滑動配合有滑塊；平行設置的第一上連桿和第一下連桿在一端通過第一上鉸支座、第一下鉸支座以及第一銷軸與對開支撐子模塊固定支座相鉸接；在另一端通過雙鉸支座和第四銷軸與所述滑塊相鉸接；平行設置的第二上連桿和第二下連桿在一端通過第三上鉸支座、第三下鉸支座以及第三銷軸與安裝聯(lián)接板相鉸接，在另一端通過第二上鉸支座、第二下鉸支座以及第二銷軸與第一移動平板相鉸接；在所述內(nèi)側(cè)對開支撐子模塊中，在其大平板的外側(cè)固定設置內(nèi)楔形支架，在所述內(nèi)楔形支架的外端面上設置有內(nèi)萬向撐爪；在所述外側(cè)對開支撐子模塊中，在其大平板的外側(cè)固定設置外楔形支架，在所述外楔形支架的外端面上設置外萬向撐爪；以所述內(nèi)萬向撐爪和外萬向撐爪在核聚變艙中的大雙環(huán)形槽道的內(nèi)環(huán)壁和外環(huán)壁上形成支撐為鎖止狀態(tài)，以所述內(nèi)萬向撐爪和外萬向撐爪脫離在核聚變艙中的大雙環(huán)形槽道的內(nèi)環(huán)壁和外環(huán)壁上的支撐為解鎖狀態(tài)；

本發(fā)明工作在核聚變艙中的視覺觀測機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點也在于：所述外滾球支承裝置和內(nèi)滾球支承裝置具有如下相同的結(jié)構(gòu)形式：導向筒通過安裝板固定在內(nèi)斜板上，彈簧壓塊嵌裝于導向筒內(nèi)且與導向筒為滑動配合，在安裝板與彈簧壓塊之間套裝有波形彈簧，球鉸座與彈簧壓塊螺紋聯(lián)接，并有滾球與所述球鉸座球鉸配合。

本發(fā)明工作在核聚變艙中的視覺觀測機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點也在于：所述外萬向撐爪和內(nèi)萬向撐爪具有如下相同的結(jié)構(gòu)形式：撐爪頭部通過一萬向結(jié)與鉸支座相聯(lián)，所述萬向結(jié)由長銷軸、兩只結(jié)構(gòu)相同的半銷軸以及十字塊組成，所述十字塊通過長銷軸鉸接于鉸支座上，并通過兩只半銷軸沿十字塊的中心截面對稱鉸接于撐爪頭部，兩只半銷軸與長銷軸的中心線垂直交匯于十字塊的中心；所述鉸支座與所述內(nèi)側(cè)對開支撐子模塊中的內(nèi)楔形支架固聯(lián)；在所述撐爪頭部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。

本發(fā)明工作在核聚變艙中的視覺觀測機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點也在于：

所述中體節(jié)軸向運動模塊中的殼體子模塊的結(jié)構(gòu)設置為：

以第二矩形底板為底面，以第二矩形頂板為頂面，并在所述第二矩形底板和第二矩形頂板之間以矩形左側(cè)板和矩形右側(cè)板分別為兩側(cè)面，以矩形前側(cè)板和工字型后側(cè)板分別為兩端面形成一中體節(jié)矩形框架；

所述前節(jié)段子模塊和后節(jié)段子模塊具有如下相同的結(jié)構(gòu)形式：

在所述中節(jié)體矩形框架的內(nèi)部，位于第二矩形底板上并處在同軸線B的位置上分別設置第三軸承支座與第四軸承支座，位于第二矩形頂板上呈懸置固定設置第二電機支座，在所述第二電機支座上固定安裝第二真空伺服減速電機；第一齒輪設置在所述第二真空伺服減速電機的輸出軸上并且與第二齒輪嚙合，所述第二齒輪設置在第二中心滾珠絲桿的端部且由小圓螺母進行軸向緊固；所述第二中心滾珠絲桿為階梯軸，所述階梯軸的兩端分別通過第二雙列角接觸球軸承和第二深溝球軸承支承于所述第三軸承支座和第四軸承支座之間，第二螺套以滾動螺旋配合套裝在所述第二中心滾珠絲桿的螺紋軸段上；第二移動平板固裝于所述第二螺套上；

在所述第二移動平板的左右兩側(cè)對稱位置上分別固裝有第二直線軸承；在所述第二中心滾珠絲桿的左右兩側(cè)對稱位置上分別設置第二導向桿，所述第二導向桿的一端固裝于第三軸承支座上，另一端通過第二套筒固裝于第四軸承支座上；所述第二導向桿與第二直線軸承為滑動配合；

在所述第二移動平板的左右兩側(cè)對稱位置上分別設置有推桿,所述推桿的一端固裝于第二移動平板,另一端分別穿過所述工字型后側(cè)板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固聯(lián)；

在所述第二矩形底板上，位于所述第二中心滾珠絲桿的正下方分別設置第二光電開關(guān)和第三光電開關(guān)，所述第二光電開關(guān)和第三光電開關(guān)分處在第三軸承支座和第四軸承支座之間的不同軸向位置上。

本發(fā)明工作在核聚變艙中的視覺觀測機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點也在于：

所述前體節(jié)配重系統(tǒng)和后體節(jié)配重系統(tǒng)設置為如下相同結(jié)構(gòu)形式：將配重盒固裝于所述前體節(jié)側(cè)向定位模塊中的第一矩形頂板上表面外側(cè)，配重砝碼組中的各砝碼按陣列的形式置于配重盒中；

所述前體節(jié)熱控裝置和后體節(jié)熱控裝置設置為如下相同的結(jié)構(gòu)形式：設置第一密封腔殼體，第一復合隔熱材料層和第一相變材料層依次由外向內(nèi)封裝于所述第一密封腔殼體中；在所述第一相變材料層的內(nèi)部空間中分別引出第一氮氣冷卻管道、第一溫控模塊電源線和信號線、視覺觀測裝置電源線和信號線、第一電機控制器電源線和信號線以及第一傳感部件電源線和信號線；

所述中體節(jié)熱控裝置的結(jié)構(gòu)設置為：設置第二密封腔殼體，第二復合隔熱材料層和第二相變材料層依次由外向內(nèi)封裝于第二密封腔殼體中，在所述第二相變材料層內(nèi)部空間中分別引出第二氮氣冷卻管道、第二溫控模塊電源線和信號線、第二電機控制器電源線和信號線以及第二傳感部件電源線和信號線。

本發(fā)明工作在核聚變艙中的視覺觀測機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點也在于：

所述前雙萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)設置為：具有結(jié)構(gòu)相同的第一前節(jié)段、第一中前節(jié)段、第一中后節(jié)段和第一后節(jié)段，以及結(jié)構(gòu)相同的兩只第一前俯仰限位片和兩只第一后俯仰限位片；所述第一中前節(jié)段與第一中后節(jié)段以背靠背的形式固定聯(lián)接；第一前節(jié)段的一端通過第一前十字結(jié)與第一中前節(jié)段構(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)向定位模塊中的后側(cè)板固聯(lián)；第一后節(jié)段的一端通過第一后十字結(jié)與第一中后節(jié)段構(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)軸向運動模塊中的矩形前側(cè)板固聯(lián)；所述兩只第一前俯仰限位片分別上下對稱固裝于第一前節(jié)段的上部及下部，所述兩只第一后俯仰限位片分別上下對稱固裝于第一后節(jié)段的上部及下部；

所述后雙萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)設置為：具有結(jié)構(gòu)相同的第二前節(jié)段、第二中前節(jié)段、第二中后節(jié)段和第二后節(jié)段，以及結(jié)構(gòu)相同的兩只第二前俯仰限位片和兩只第二后俯仰限位片；所述第二中前節(jié)段與第二中后節(jié)段以背靠背的形式固定聯(lián)接；第二前節(jié)段的一端通過第二前十字結(jié)與第二中前節(jié)段構(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)軸向運動模塊中的推板固聯(lián)；第二后節(jié)段的一端通過第二后十字結(jié)與第二中后節(jié)段構(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)向定位模塊中的后側(cè)板固聯(lián)；所述兩只第二前俯仰限位片分別上下對稱固裝于第二前節(jié)段的上部及下部，所述兩只第二后俯仰限位片分別上下對稱固裝于第二后節(jié)段的上部及下部。

本發(fā)明工作在核聚變艙中的視覺觀測機構(gòu)的控制方法的特點是：

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a1：前體節(jié)側(cè)向定位模塊和后體節(jié)側(cè)向定位模塊均處于鎖止狀態(tài)，中體節(jié)軸向運動模塊處于最小縮短狀態(tài)，行走機構(gòu)定位在位置A處；視覺觀測云臺中視覺采集探頭保持在位置A處進行視覺信息采集；

步驟b1：前體節(jié)側(cè)向定位模塊設置為解鎖狀態(tài)，后體節(jié)側(cè)向定位模塊保持在鎖止狀態(tài)，中體節(jié)軸向運動模塊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，視覺觀測云臺中視覺采集探頭在由位置A往位置B的行進中進行視覺信息采集；

步驟c1：前體節(jié)側(cè)向定位模塊設置為鎖止狀態(tài)，后體節(jié)側(cè)向定位模塊設置為解鎖狀態(tài)，中體節(jié)軸向運動模塊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；視覺觀測云臺中視覺采集探頭保持在位置B處進行視覺信息采集；

步驟d1：前體節(jié)側(cè)向定位模塊保持在鎖止狀態(tài)，后體節(jié)側(cè)向定位模塊進入鎖止狀態(tài)，中體節(jié)軸向運動模塊保持在最小縮短狀態(tài)，行走機構(gòu)定位在位置B處；視覺觀測云臺中視覺采集探頭保持在位置B處對從A處至B處采集到的視覺信息進行存儲處理，完成位置A到位置B的一個前進步距的視覺信息采集及存儲處理；

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a2：前體節(jié)側(cè)向定位模塊和后體節(jié)側(cè)向定位模塊均處于鎖止狀態(tài)，中體節(jié)軸向運動模塊處于最小縮短狀態(tài)，行走機構(gòu)定位在位置A處；視覺觀測云臺中視覺采集探頭保持在位置A處進行視覺信息采集；

步驟b2：前體節(jié)側(cè)向定位模塊保持為鎖止狀態(tài)，后體節(jié)側(cè)向定位模塊設置為解鎖狀態(tài)，中體節(jié)軸向運動模塊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，視覺觀測云臺中視覺采集探頭保持在位置A處進行視覺信息采集；

步驟c2：前體節(jié)側(cè)向定位模塊設置為解鎖狀態(tài)，后體節(jié)側(cè)向定位模塊設置為鎖止狀態(tài)，中體節(jié)軸向運動模塊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；視覺觀測云臺中視覺采集探頭在由位置A往位置C的行進中進行視覺信息采集；

步驟d2：前體節(jié)側(cè)向定位模塊設置為在鎖止狀態(tài)，后體節(jié)側(cè)向定位模塊保持在鎖止狀態(tài)，中體節(jié)軸向運動模塊保持在最小縮短狀態(tài)，行走機構(gòu)定位在位置C處；視覺觀測云臺中視覺采集探頭保持在位置C處進行視覺信息采集，完成位置A到位置C的一個后退步距的視覺信息采集。

本發(fā)明工作在核聚變艙中的視覺觀測機構(gòu)的控制方法的特點也在于：設定三個真空伺服減速電機分別為電機M、電機N和電機P，對于行走機構(gòu)處在核聚變艙底部大雙環(huán)形槽道中按俯視的逆時針方向蠕動行走一個步距的動作周期T中，所述真空伺服減速電機按如下過程進行控制：

步驟c1：在0時刻的起始狀態(tài)為：第二直連桿與第三直連桿的中心軸線重合，各第一弧形連桿的第一近端凸臺的中心軸線與相應設置的第二弧形連桿的第二遠端凸臺的中心軸線重合；

步驟c2:在0～T/12的時間段中：電機M停止旋轉(zhuǎn)，電機N以轉(zhuǎn)速ω作順時針旋轉(zhuǎn)，電機P以轉(zhuǎn)速ω作逆時針旋轉(zhuǎn)；

步驟c3:在T/12～2T/12的時間段中：電機M以轉(zhuǎn)速ω作逆時針旋轉(zhuǎn)，電機N停止旋轉(zhuǎn)，電機P以轉(zhuǎn)速ω作順時針旋轉(zhuǎn)；

步驟c4:在2T/12～3T/12的時間段中：電機M以轉(zhuǎn)速ω作順時針旋轉(zhuǎn)，電機N以轉(zhuǎn)速ω作逆時針旋轉(zhuǎn)，電機P停止旋轉(zhuǎn)；

步驟c5:在3T/12～4T/12的時間段中：電機M停止旋轉(zhuǎn)，電機N以轉(zhuǎn)速ω作逆時針旋轉(zhuǎn)，電機P以轉(zhuǎn)速ω作順時針旋轉(zhuǎn)；

步驟c6:在4T/12～5T/12的時間段中：電機M以轉(zhuǎn)速ω作順時針旋轉(zhuǎn)，電機N停止旋轉(zhuǎn)，電機P以轉(zhuǎn)速ω作逆時針旋轉(zhuǎn)；

步驟c7:在5T/12～6T/12的時間段中：電機M以轉(zhuǎn)速ω作逆時針旋轉(zhuǎn)，電機N以轉(zhuǎn)速ω作順時針旋轉(zhuǎn)，電機P停止旋轉(zhuǎn)；

步驟c8:在6T/12～T的時間段中：電機M、電機N和電機P均停止旋轉(zhuǎn)。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明中行走機構(gòu)運動范圍廣闊，其行走軌跡可遍及核聚變艙底部的大雙環(huán)形槽道整周，滿足核環(huán)境遙操縱機器人對艙內(nèi)遙操縱對象涉入深度的技術(shù)要求。

2、本發(fā)明在其前體節(jié)側(cè)向定位模塊載有視覺觀測云臺，采用并聯(lián)式視覺觀測云臺可以實現(xiàn)空間三個旋轉(zhuǎn)自由度的觀測，配合仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)的周期性蠕行運動，可以完成對核聚變艙內(nèi)部D字截面環(huán)形空間的360°全方位視覺信息采集功能；又由于并聯(lián)式視覺觀測云臺采用三個相同支鏈周向均布的球面結(jié)構(gòu)形式，中心冗余支鏈的加入使得裝置具有系統(tǒng)剛度大、運動靈活度高、承載能力強、運動定位精度高、奇異位姿可控等多項優(yōu)越特性。

3、本發(fā)明針對核聚變艙內(nèi)部環(huán)境特點，考慮到耐高溫輻射材質(zhì)及真空潤滑的特定要求，對機構(gòu)內(nèi)部的機電零部件出線和電子器件等采用熱控裝置進行封裝，可以最大程度滿足機構(gòu)使用場合的高溫、真空、核輻射等極端物理條件，同時機構(gòu)前、后體節(jié)側(cè)向定位模塊采用的內(nèi)、外側(cè)對開支撐子模塊結(jié)構(gòu)形式也符合核聚變艙底部大雙環(huán)形槽道的空間構(gòu)造特性，實用性強。

4、本發(fā)明中行走機構(gòu)的周期性運動步態(tài)跟自然界的蠕蟲行走步態(tài)類似，其控制方法簡單便捷，且前體節(jié)側(cè)向定位模塊與后體節(jié)側(cè)向定位模塊中的承載子模塊均設有分別跟核聚變艙底部的大雙環(huán)形槽道內(nèi)、外環(huán)壁相配合的內(nèi)、外滾球彈性支承裝置，具有結(jié)構(gòu)自適應性，使得整個機構(gòu)的運行穩(wěn)定性好。

5、本發(fā)明中行走機構(gòu)屬于三段式串聯(lián)結(jié)構(gòu)，由于前體節(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)軸向運動模塊兩端對稱設置，故前、后體節(jié)側(cè)向定位模塊之間可以相互替換，通用性好。

6、本發(fā)明可用于核聚變裝置遙操作維護機器人系統(tǒng)工程，針對核聚變反應堆的日常工作狀態(tài)執(zhí)行偵察、監(jiān)測和巡檢等任務，有益于促進核聚變堆自動化維護技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

附圖說明

圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為核聚變艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明在核聚變艙中的總體運行示意圖；

圖4為本發(fā)明中前體節(jié)側(cè)向定位模塊及后體節(jié)側(cè)向定位模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中前體節(jié)側(cè)向定位模塊及后體節(jié)側(cè)向定位模塊中的承載子模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中前體節(jié)側(cè)向定位模塊及后體節(jié)側(cè)向定位模塊中電驅(qū)動子模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明中前體節(jié)側(cè)向定位模塊及后體節(jié)側(cè)向定位模塊中電驅(qū)動子模塊中心剖視圖；

圖8(a)、圖8(b)和圖8(c)為本發(fā)明中前體節(jié)側(cè)向定位模塊及后體節(jié)側(cè)向定位模塊中的內(nèi)側(cè)對開支撐子模塊和外側(cè)對開支撐子模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明中前體節(jié)側(cè)向定位模塊在核聚變艙內(nèi)部的接觸狀態(tài)示意圖；

圖10(a)、圖10(b)和圖10(c)為本發(fā)明中前體節(jié)側(cè)向定位模塊及后體節(jié)側(cè)向定位模塊中的承載子模塊的內(nèi)滾球彈性支承裝置結(jié)構(gòu)示意圖及其與核聚變艙底部大雙環(huán)形槽道內(nèi)壁的接觸狀態(tài)示意圖；

圖11(a)、圖11(b)、圖11(c)和圖11(d)為本發(fā)明中前體節(jié)側(cè)向定位模塊及后體節(jié)側(cè)向定位模塊中的承載子模塊的內(nèi)萬向撐爪結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為本發(fā)明中中體節(jié)軸向運動模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為本發(fā)明中中體節(jié)軸向運動模塊中的殼體子模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為本發(fā)明中中體節(jié)軸向運動模塊中的前節(jié)段子模塊和后節(jié)段子模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15為本發(fā)明中并聯(lián)式視覺觀測云臺結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16為本發(fā)明中前體節(jié)配重系統(tǒng)及后體節(jié)配重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17為本發(fā)明中前雙萬向節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖18為本發(fā)明中后雙萬向節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖19為本發(fā)明中前體節(jié)熱控裝置及后體節(jié)熱控裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖20為本發(fā)明中中體節(jié)熱控裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實施方式

參見圖1、圖2和圖3，本實施例中工作在核聚變艙中的視覺觀測機構(gòu)U1的結(jié)構(gòu)形式是：由前體節(jié)側(cè)向定位模塊1與后體節(jié)側(cè)向定位模塊3在中體節(jié)軸向運動模塊2的兩端對稱設置構(gòu)成仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)；圖4所示，前體節(jié)側(cè)向定位模塊1的結(jié)構(gòu)設置為：電驅(qū)動子模塊1B固裝于承載子模塊1A的內(nèi)部，并有具有相同的結(jié)構(gòu)形式的內(nèi)側(cè)對開支撐子模塊1C和外側(cè)對開支撐子模塊1D對稱設置于電驅(qū)動子模塊1B的左右兩側(cè)；內(nèi)側(cè)對開支撐子模塊1C和外側(cè)對開支撐子模塊1D的一端分別固聯(lián)于電驅(qū)動子模塊1B的左右兩側(cè)設定位置處，另一端分別沿電驅(qū)動子模塊1B的左右側(cè)向可伸縮運動并以承載子模塊1A為導軌；圖1所示，在前體節(jié)側(cè)向定位模塊1的頂部，位于中央設置前體節(jié)熱控裝置9，位于側(cè)部設置前體節(jié)配重系統(tǒng)7，前體節(jié)配重系統(tǒng)7處在前體節(jié)側(cè)向定位模塊1中外側(cè)對開支撐子模塊的上方；本實施例中，在前體節(jié)側(cè)向定位模塊1上、位于其前部設置有視覺觀測云臺6，用于在仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)在核聚變艙12內(nèi)部運行時對艙內(nèi)各類部件工作狀況開展空間360°全方位實時巡視和監(jiān)測任務；后體節(jié)側(cè)向定位模塊3與前體節(jié)側(cè)向定位模塊1具有相同的結(jié)構(gòu)形式；在后體節(jié)側(cè)向定位模塊3的頂部，位于中央設置后體節(jié)熱控裝置11，位于側(cè)部設置后體節(jié)配重系統(tǒng)8，后體節(jié)配重系統(tǒng)8處在后體節(jié)側(cè)向定位模塊3中外側(cè)對開支撐子模塊的上方。圖12所示，中體節(jié)軸向運動模塊2的結(jié)構(gòu)設置為：前節(jié)段子模塊2B固裝于殼體子模塊2A的內(nèi)部；前節(jié)段子模塊2B和后節(jié)段子模塊2C在殼體子模塊2A的內(nèi)部相聯(lián)并且相互間沿前后方向可相對運動，形成可伸縮的中體節(jié)軸向運動模塊2，后節(jié)段子模塊2C突出于中體節(jié)軸向運動模塊2的尾部端面；在中體節(jié)軸向運動模塊2的頂部，位于中央設置中體節(jié)熱控裝置10。在前體節(jié)側(cè)向定位模塊1與中體節(jié)軸向運動模塊2之間以前雙萬向節(jié)4相聯(lián)接，在后體節(jié)側(cè)向定位模塊3與中體節(jié)軸向運動模塊2之間以后雙萬向節(jié)5相聯(lián)接。

本實施例中，圖5所示，前體節(jié)側(cè)向定位模塊1中承載子模塊1A的結(jié)構(gòu)設置為：以第一矩形底板101為底面，以第一矩形頂板107為頂面，在第一矩形底板101和第一矩形頂板107之間以前側(cè)板106為前端面、以后側(cè)板102為后端面，以內(nèi)斜板104M為左端面，以外斜板104N為右端面形成前體節(jié)矩形框架；在前體節(jié)矩形框架的外部，位于內(nèi)斜板104M上設置有內(nèi)滾球支承裝置105M，位于外斜板104N上設置有外滾球支承裝置105N，以內(nèi)滾球支承裝置105M和外滾球支承裝置105N作為前體節(jié)矩形框架在左端面和右端面上的支撐件；在前體節(jié)矩形框架的外部，位于第一矩形底板101上設置有萬向腳輪103，以萬向腳輪103作為前體節(jié)矩形框架在底面的支撐件；這一結(jié)構(gòu)形式有利于前體節(jié)側(cè)向定位模塊及后體節(jié)側(cè)向定位模塊的系統(tǒng)減重，提高部件的通用性和互換性。

圖9所示，內(nèi)滾球支承裝置105M是以核聚變艙12中大雙環(huán)形槽道的內(nèi)環(huán)壁12M為支撐面；外滾球支承裝置105N是以核聚變艙12中大雙環(huán)形槽道的外環(huán)壁12N為支撐面。這一結(jié)構(gòu)是以前體節(jié)側(cè)向定位模塊1及后體節(jié)側(cè)向定位模塊3在核聚變艙12內(nèi)作為承重接觸端；多個內(nèi)滾球支承裝置105M及外滾球支承裝置105N在承載子模塊1A上的分布可有利于增大接觸面積，保證受力均勻。

圖6和圖7所示，前體節(jié)側(cè)向定位模塊1中電驅(qū)動子模塊1B的結(jié)構(gòu)設置為：在前體節(jié)矩形框架的內(nèi)部，位于第一矩形底板101上并處在同軸線的位置上依次設置對開支撐子模塊固定支座108、第一電機支座109、第一軸承支座110和第二軸承支座113；在第一電機支座109上固定安裝第一真空伺服減速電機122，第一真空伺服減速電機122的輸出軸通過第一聯(lián)軸器121與第一中心滾珠絲桿114相聯(lián)接；第一中心滾珠絲桿114為階梯軸，階梯軸的兩端分別通過第一雙列角接觸球軸承124和第一深溝球軸承115支承于第一軸承支座110和第二軸承支座113之間，第一螺套111以滾動螺旋配合套裝在第一中心滾珠絲桿114的螺紋軸段上，第一雙列角接觸球軸承124和第一深溝球軸承115的外圈分別由第一軸承端蓋120、第二軸承端蓋116緊固，第一雙列角接觸球軸承124和第一深溝球軸承115的內(nèi)圈分別由第一圓螺母123、第一軸用彈性擋圈125緊固；第一移動平板112固裝于第一螺套111上；設置第一移動平板112導向結(jié)構(gòu)，是在第一中心滾珠絲桿114的兩側(cè)平行設置第一導向桿118，第一導向桿118的一端固裝于第一軸承支座110上，另一端通過第一套筒117固裝于第二軸承支座113上，第一移動平板112利用第一直線軸承119支承在第一導向桿118上，使第一移動平板112在第一螺套111的帶動下可以在第一導向桿118上軸向移動；在第一矩形底板101上、位于第一中心滾珠絲桿114的正下方設置有第一光電開關(guān)126，第一光電開關(guān)126位于第一軸承支座110和第二軸承支座113之間設定位置處。

前體節(jié)側(cè)向定位模塊1中外側(cè)對開支撐子模塊1D和內(nèi)側(cè)對開支撐子模塊1C具有如下相同的結(jié)構(gòu)形式：圖8(a)所示，在對開支撐子模塊固定支座108和第一移動平板112的旁側(cè)設置大平板140，在大平板140的內(nèi)側(cè)與對開支撐子模塊固定支座108的相對位置處固定安裝聯(lián)接板132，在大平板140的內(nèi)側(cè)與第一移動平板112的相對位置處固定安裝滑軌141，滑軌141與第一中心滾珠絲桿114的軸線平行，在滑軌141上滑動配合有滑塊142；平行設置的第一上連桿144和第一下連桿146在一端通過第一上鉸支座129、第一下鉸支座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與滑塊142相鉸接；平行設置的第二上連桿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；圖8(b)所示，在內(nèi)側(cè)對開支撐子模塊1C中，在其大平板140的外側(cè)固定設置內(nèi)楔形支架133M，在內(nèi)楔形支架133M的外端面上設置有內(nèi)萬向撐爪134M；圖8(c)所示，在外側(cè)對開支撐子模塊1D中，在其大平板140的外側(cè)固定設置外楔形支架133N，在外楔形支架133N的外端面上設置外萬向撐爪134N；圖9所示，以內(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)。在內(nèi)側(cè)對開支撐子模塊1C與承載子模塊1A之間，以及在外側(cè)對開支撐子模塊1D與承載子模塊1A之間分別設置有側(cè)向?qū)蚪Y(jié)構(gòu)；圖8(a)所示，側(cè)向?qū)蚪Y(jié)構(gòu)是在大平板140上固定安裝一對“L”形小支架137，在一對“L”形小支架137上支撐小銷軸138，并有小滾輪136安裝在小銷軸138上，以小滾輪136與第一矩形底板101的頂面為滾動配合。

當?shù)谝徽婵账欧p速電機122旋轉(zhuǎn)時，帶動第一中心滾珠絲桿114旋轉(zhuǎn)，由于第一中心滾珠絲桿114與第一螺套111構(gòu)成了絲杠螺母副，配合第一導向桿118與第一直線軸承119之間的滑動導向作用，則第一螺套111帶動第一移動平板112沿著中心軸線方向直線移動；第一光電開關(guān)126用于感應第一移動平板112的位置變化并向仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)的控制系統(tǒng)發(fā)出限位命令信號，以精確控制前體節(jié)側(cè)向定位模塊1及后體節(jié)側(cè)向定位模塊3中第一移動平板112的周期性軸向移動距離；

第一移動平板112、對開支撐子模塊固定支座108、滑軌141與滑塊142、聯(lián)接板132以及上述部件之間相互鉸接的第一上連桿144、第一下連桿146、第二上連桿139和第二下連桿150共同構(gòu)成了一套剪式伸縮機構(gòu)，當?shù)谝徽婵账欧p速電機122驅(qū)動第一移動平板112沿著中心軸線方向進行往復直線移動時，分別通過兩側(cè)的剪式伸縮機構(gòu)帶動第一中心滾珠絲桿114左、右兩側(cè)的大平板140做同步側(cè)向往復直線運動，繼而分別通過內(nèi)斜板104M和外斜板104N帶動內(nèi)萬向撐爪134M和外萬向撐爪134N做同步側(cè)向伸縮運動，進而控制前體節(jié)側(cè)向定位模塊1及后體節(jié)側(cè)向定位模塊3在核聚變艙12底部大雙環(huán)形槽道的內(nèi)環(huán)壁12M與外環(huán)壁12N之間的鎖止與解鎖狀態(tài)。

當?shù)谝徽婵账欧p速電機122分別通過第一中心滾珠絲桿114左右兩側(cè)的剪式伸縮機構(gòu)驅(qū)動左、右兩側(cè)的大平板140做同步側(cè)向往復直線運動時，側(cè)向?qū)蚪Y(jié)構(gòu)可起到對剪式伸縮機構(gòu)的引導與局部支承作用，改善機構(gòu)的動態(tài)受力性能，提高前體節(jié)側(cè)向定位模塊1及后體節(jié)側(cè)向定位模塊3的內(nèi)萬向撐爪134M和外萬向撐爪134N在核聚變艙12底部大雙環(huán)形槽道的內(nèi)環(huán)壁12M與外環(huán)壁12N之間做同步側(cè)向伸縮運動的穩(wěn)定性。

本實施例中，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：圖10(a)、圖10(b)和圖10(c)所示，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與球鉸座105MD球鉸配合。這一結(jié)構(gòu)形式可以增強仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)在核聚變艙底部大雙環(huán)形槽道中運動支承導向的環(huán)境接觸自適應能力，當槽道內(nèi)、外環(huán)形壁因瓦片貼合接縫部位損傷造成的工作表面不平整等現(xiàn)象時，仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)可克服這類局部環(huán)境缺陷，保障機構(gòu)的順利運行；而內(nèi)滾球彈性支承裝置105M以及外滾球彈性支承裝置105N前端的滾球副設計，可最大程度減小仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)在運動過程中與環(huán)境壁面的摩擦阻力，優(yōu)化系統(tǒng)驅(qū)動性能，達到節(jié)省能耗的目的。

本實施例中外萬向撐爪134N和內(nèi)萬向撐爪134M具有如下相同的結(jié)構(gòu)形式：

圖11(a)、圖11(b)、圖11(c)和圖11(d)所示，撐爪頭部134ME通過一萬向結(jié)與鉸支座134MA相聯(lián)，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，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；鉸支座134MA與內(nèi)側(cè)對開支撐子模塊1C中的內(nèi)楔形支架133M固聯(lián)；在撐爪頭部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。

當仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)在核聚變艙12底部大雙環(huán)形槽道中蠕動行走時，內(nèi)萬向撐爪134M以及外萬向撐爪134N做同步側(cè)向伸縮運動，實現(xiàn)前體節(jié)側(cè)向定位模塊1及后體節(jié)側(cè)向定位模塊3與環(huán)境壁面之間的交替脹緊與松脫；由于內(nèi)萬向撐爪134M以及外萬向撐爪134N具有局部兩個正交方向的自由度，增強了仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)在核聚變艙12底部大雙環(huán)形槽道中蠕行運動的環(huán)境接觸自適應能力，當槽道內(nèi)、外環(huán)形壁因瓦片損傷或脫落造成的工作表面不規(guī)則等現(xiàn)象時，前體節(jié)側(cè)向定位模塊1及后體節(jié)側(cè)向定位模塊3可自發(fā)探尋不規(guī)則表面的最佳受力方位與受力點，從而為中體節(jié)軸向運動模塊2提供蠕動行走時的間歇后座力，保障蠕動行走的順利進行；撐爪頭部134ME圓弧外端面上粘貼的氟橡膠層既可耐環(huán)境高溫，又可增大內(nèi)萬向撐爪134M和外萬向撐爪134N與環(huán)境壁面之間的彈性變形及接觸正壓力，從而為中體節(jié)軸向運動模塊2提供蠕動行走時足夠大的間歇后座力；撐爪頭部134ME圓弧外端面上陣列均布的數(shù)片壓力傳感器件134MD，用于實時檢測內(nèi)萬向撐爪134M和外萬向撐爪134N與環(huán)境壁面之間的接觸正壓力，為精確控制前體節(jié)側(cè)向定位模塊1及后體節(jié)側(cè)向定位模塊3在核聚變艙12底部大雙環(huán)形槽道的內(nèi)環(huán)壁12M與外環(huán)壁12N之間的鎖止與解鎖狀態(tài)提供力學理論依據(jù)。

本實施例中，中體節(jié)軸向運動模塊2中的殼體子模塊2A的結(jié)構(gòu)設置為：圖12和圖13所示，以第二矩形底板201為底面，以第二矩形頂板204為頂面，并在第二矩形底板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。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：第二矩形底板201和第二矩形頂板204用于前節(jié)段子模塊2B的部件安裝及承重，矩形前側(cè)板203用于安裝中體節(jié)軸向運動模塊2與其他模塊的機械接口，工字型后側(cè)板206具有左右對稱豁口，作為前節(jié)段子模塊2B與后節(jié)段子模塊2C之間做軸向相對進給運動時的貫穿空間；矩形左側(cè)板202和矩形右側(cè)板205起到對前節(jié)段子模塊2B和后節(jié)段子模塊2C中的主要部件進行封裝和輔助支撐作用。

圖12和圖14所示，在中節(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上呈懸置固定設置第二電機支座217，在第二電機支座217上固定安裝第二真空伺服減速電機218；第一齒輪216設置在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，第二齒輪212設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；第二中心滾珠絲桿208為階梯軸，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第二中心滾珠絲桿208的螺紋軸段上；第二雙列角接觸球軸承215和第二深溝球軸承224的外圈分別由第三軸承端蓋211、第四軸承端蓋221緊固，第二雙列角接觸球軸承215和第二深溝球軸承224的內(nèi)圈分別由第二圓螺母214、第二軸用彈性擋圈223緊固；第二移動平板219固裝于第二螺套207上；在第二移動平板219的左右兩側(cè)對稱位置上分別固裝有第二直線軸承229；在第二中心滾珠絲桿208的左右兩側(cè)對稱位置上分別設置第二導向桿228，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；第二導向桿228與第二直線軸承229為滑動配合；在第二移動平板219的左右兩側(cè)對稱位置上分別設置有推桿220,推桿220的一端固裝于第二移動平板219,另一端分別穿過工字型后側(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)；在第二矩形底板201上，位于第二中心滾珠絲桿208的正下方分別設置第二光電開關(guān)209和第三光電開關(guān)227，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。

圖12、圖14所示，在中體節(jié)軸向運動模塊2中的前節(jié)段子模塊2B和后節(jié)段子模塊2C的結(jié)構(gòu)設置中，第三軸承支座210與第四軸承支座225沿前后方向平行正對設置且下端分別固定安裝于殼體子模塊2A中的第二矩形底板201的上部；在殼體子模塊2A中的第二矩形頂板204的下部通過第二電機支座217固定安裝第二真空伺服減速電機218；第一齒輪216固聯(lián)于第二真空伺服減速電機218的輸出軸上且與下方的第二齒輪212相互嚙合，第二齒輪212固聯(lián)于第二中心滾珠絲桿208的端部且由小圓螺母213進行軸向緊固；第二中心滾珠絲桿208為一階梯軸，通過分別在兩端安裝的第二雙列角接觸球軸承215和第二深溝球軸承224支承于第三軸承支座210與第四軸承支座225之間，第二螺套207以滾動螺旋配合套裝在第二中心滾珠絲桿208的螺紋軸段上；第二雙列角接觸球軸承215和第二深溝球軸承224的外圈分別由第三軸承端蓋211、第四軸承端蓋221緊固，第二雙列角接觸球軸承215和第二深溝球軸承224的內(nèi)圈分別由第二圓螺母214、第二軸用彈性擋圈223緊固；第二移動平板219固裝于第二螺套207上并與第三軸承支座210和第四軸承支座225沿前后方向平行正對設置，在第二移動平板219的左右兩側(cè)對稱位置均固裝有第二直線軸承229；在第二中心滾珠絲桿208的左右兩側(cè)對稱設置有第二導向桿228，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；第二導向桿228與第二直線軸承229為滑動配合；在第二移動平板219的左右兩側(cè)對稱設置有推桿220,推桿220的一端固裝于第二移動平板219上,另一端分別穿過工字型后側(cè)板206的左右對稱豁口空間與推板222固聯(lián)；在第二中心滾珠絲桿208的正下方分別設置有第二光電開關(guān)209和第三光電開關(guān)227，第二光電開關(guān)209和第三光電開關(guān)227均固裝于第二矩形底板201的上部并分別位于第一軸承支座110與第二軸承支座113之間靠近二者之一處。

當?shù)诙婵账欧p速電機218旋轉(zhuǎn)時，通過第一齒輪216與第二齒輪212之間的齒輪傳動副，帶動第二中心滾珠絲桿208旋轉(zhuǎn)，由于第二中心滾珠絲桿208與第二螺套207構(gòu)成了絲杠螺母副，配合第二導向桿228與第二直線軸承229之間的滑動導向作用，則第二螺套207帶動第二移動平板219沿著中心軸線方向直線移動，實現(xiàn)了前節(jié)段子模塊2B與后節(jié)段子模塊2C之間的軸向相對進給運動；第二光電開關(guān)209和第三光電開關(guān)227均用于感應第二移動平板219的位置變化并分別向仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)的控制系統(tǒng)發(fā)出前、后兩個極端位置的限位命令信號，以精確控制中體節(jié)軸向運動模塊2的周期性軸向進給距離；第一齒輪216與第二齒輪212之間的齒輪傳動副一方面用于電機驅(qū)動力矩的機械傳遞，另一方面可縮短中體節(jié)軸向運動模塊2的軸向總體長度，增強仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)在核聚變艙底部大雙環(huán)形槽道中曲線蠕行的通過能力。

本實施例中，圖16所示，前體節(jié)配重系統(tǒng)7和后體節(jié)配重系統(tǒng)8設置為如下相同結(jié)構(gòu)形式：將配重盒701固裝于前體節(jié)側(cè)向定位模塊1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，由于仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)運行于核聚變艙內(nèi)部D字截面環(huán)形空間內(nèi)，而核聚變艙底部大雙環(huán)形槽道的內(nèi)、外環(huán)壁傾角不等，在D字截面內(nèi)不呈對稱關(guān)系，使得仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)的前體節(jié)側(cè)向定位模塊1和后體節(jié)側(cè)向定位模塊3在D字截面內(nèi)承受的綜合力矩不一定滿足平衡條件，前體節(jié)配重系統(tǒng)7和后體節(jié)配重系統(tǒng)8的加入促進了系統(tǒng)綜合承載力矩的平衡，配重砝碼組702的砝碼總重可調(diào)，可隨仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)承載能力的工況變化做出相應定量調(diào)整。

本實施例中，前體節(jié)熱控裝置9和后體節(jié)熱控裝置11設置為如下相同的結(jié)構(gòu)形式：圖19所示，設置第一密封腔殼體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)封裝于第一密封腔殼體901中；在第一相變材料層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。第一密封腔殼體901、第一復合隔熱材料層902、第一相變材料層906均屬于隔熱模塊，第一密封腔殼體901采用鉛板制造，并在表面敷有一層有機硅涂料，用于將第一復合隔熱材料層902、第一相變材料層906以及內(nèi)部的其他熱控組件等進行密封存儲，同時隔離環(huán)境輻射；第一復合隔熱材料層902采用聚酰亞胺薄膜外加一層反射屏構(gòu)成，用于隔離環(huán)境高溫；第一相變材料層906可采用氟化鋰等固-液相變材料，通過相變過程吸收內(nèi)部發(fā)熱體自身熱量；在第一相變材料層906內(nèi)部空間設有傳熱模塊，由第一氮氣冷卻管道908和溫控模塊構(gòu)成；第一氮氣冷卻管道908采用不銹鋼波紋管，由第一相變材料層906內(nèi)部空間引出的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等均采用耐高溫耐輻射電纜。

在本實施例中，中體節(jié)熱控裝置10的結(jié)構(gòu)設置為：圖20所示，設置第二密封腔殼體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。第二密封腔殼體1001、第二復合隔熱材料層1007、第二相變材料層1004均屬于隔熱模塊，第二密封腔殼體1001采用鉛板制造，并在表面敷有一層有機硅涂料，用于將第二復合隔熱材料層1007、第二相變材料層1004以及內(nèi)部的其他熱控組件等進行密封存儲，同時隔離環(huán)境輻射；第二復合隔熱材料層1007采用聚酰亞胺薄膜外加一層反射屏構(gòu)成，用于隔離環(huán)境高溫；第二相變材料層1004可采用氟化鋰等固-液相變材料，通過相變過程吸收內(nèi)部發(fā)熱體自身熱量；在第二相變材料層1004內(nèi)部空間設有傳熱模塊，由第二氮氣冷卻管道1006和溫控模塊構(gòu)成；第二氮氣冷卻管道1006采用不銹鋼波紋管，由第二相變材料層1004內(nèi)部空間引出的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等均采用耐高溫耐輻射電纜。

在本實施例中，前雙萬向節(jié)4的結(jié)構(gòu)設置為：圖17所示，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；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，另一端與前體節(jié)側(cè)向定位模塊1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，另一端與中體節(jié)軸向運動模塊2中的矩形前側(cè)板203固聯(lián)；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，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。后雙萬向節(jié)5的結(jié)構(gòu)設置為：圖18所示，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；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，另一端與后體節(jié)側(cè)向定位模塊3中的后側(cè)板102固聯(lián)；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，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。前雙萬向節(jié)4及后雙萬向節(jié)5均屬于雙聯(lián)式萬向節(jié)，相比于普通單萬向節(jié)來說，雙聯(lián)式萬向節(jié)可在仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)工作過程中有效適應前體節(jié)側(cè)向定位模塊1及后體節(jié)側(cè)向定位模塊3與核聚變艙12底部大雙環(huán)形槽道的內(nèi)環(huán)壁12M與外環(huán)壁12N之間的彈性支撐力變化及重心位置變動，自適應調(diào)節(jié)中體節(jié)軸向運動模塊2與前體節(jié)側(cè)向定位模塊1及后體節(jié)側(cè)向定位模塊3之間的相對位置關(guān)系，防止機構(gòu)卡死；而前雙萬向節(jié)4中的兩只第一前俯仰限位片402以及兩只第一后俯仰限位片404可對中體節(jié)軸向運動模塊2與前體節(jié)側(cè)向定位模塊1在豎直面內(nèi)的相對位置關(guān)系起到限定作用，同時后雙萬向節(jié)5中的兩只第二前俯仰限位片502以及兩只第二后俯仰限位片504可對中體節(jié)軸向運動模塊2與后體節(jié)側(cè)向定位模塊3在豎直面內(nèi)的相對位置關(guān)系起到限定作用，防止上下相對位置偏離量過大而使得中體節(jié)軸向運動模塊2對仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)的軸向驅(qū)動性能造成影響。

本實施例中視覺觀測云臺6設置為并聯(lián)式視覺觀測云臺的結(jié)構(gòu)形式為：

圖15所示，在第一矩形頂板107的頂面前沿位置處固定設置“L”形總支座601，視覺采集探頭606安裝在探頭支座607中，探頭支座607通過三自由度冗余球面并聯(lián)機構(gòu)聯(lián)接于“L”形總支座601；三自由度冗余球面并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設置為：在“L”形總支座601的前端固裝設置定平臺615，在定平臺615的前端面上沿周向均布安裝三個電機支座613，在各電機支座613上分別固裝有真空伺服減速電機612；三個真空伺服減速電機612的輸出軸分別與對應位置上的第一弧形連桿614的第一近端凸臺614A固聯(lián)，三個第一弧形連桿614的第一遠端凸臺614B分別與對應位置上的第二弧形連桿602的第二近端凸臺602A通過第一微型軸承616支承的軸系轉(zhuǎn)動連接，三個第二弧形連桿602的第二遠端凸臺602B分別與對應位置上的小支座604通過第二微型軸承603支承的軸系轉(zhuǎn)動連接；三個小支座604沿周向均布固裝于動平臺605，探頭支座607固裝于動平臺605上；動平臺605與定平臺615同軸正對；在動平臺605與定平臺615之間設置中心冗余支鏈，中心冗余支鏈由第一直連桿611、第二直連桿610以及第三直連桿608構(gòu)成，第一直連桿611的一端固聯(lián)于定平臺615的中心，另一端與第二直連桿610構(gòu)成滑動副連接，第三直連桿608的一端固聯(lián)于動平臺605的中心，另一端通過中心球面鉸鏈609與第二直連桿610相聯(lián)；三個第一弧形連桿614的中心、三個第二弧形連桿602的中心均與中心球面鉸鏈609的球心重合。在這一結(jié)構(gòu)形式中，三自由度冗余球面并聯(lián)機構(gòu)通過“L”形總支座601裝載于仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)的前端部位，由于仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)在核聚變艙底部大雙環(huán)形槽道中蠕動行走，則三自由度冗余球面并聯(lián)機構(gòu)的工作空間可覆蓋整個核聚變艙內(nèi)部的環(huán)形空間。裝載有視覺采集探頭606的三自由度冗余球面并聯(lián)機構(gòu)形成了并聯(lián)式視覺觀測云臺，通過三個真空伺服減速電機612的聯(lián)合驅(qū)動，可實現(xiàn)空間三個正交方向旋轉(zhuǎn)自由度的觀測，配合仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)的周期性蠕行運動，可以完成對核聚變艙內(nèi)部D字截面環(huán)形空間的360°全方位視覺信息采集功能，并且具有系統(tǒng)剛度大、運動靈活度高、承載能力強、運動定位精度高、奇異位姿可控等多項優(yōu)越性能

具體實施中，為了適應核聚變反應艙內(nèi)部高溫、真空、核輻射等極端工作環(huán)境條件，前體節(jié)側(cè)向定位模塊1、中體節(jié)軸向運動模塊2、后體節(jié)側(cè)向定位模塊3、前雙萬向節(jié)4、后雙萬向節(jié)5、并聯(lián)式視覺觀測裝置6、前體節(jié)配重系統(tǒng)7以及后體節(jié)配重系統(tǒng)8主體均采用不銹鋼材料制造；前體節(jié)側(cè)向定位模塊1和后體節(jié)側(cè)向定位模塊3中的第一雙列角接觸球軸承124和第一深溝球軸承115、中體節(jié)軸向運動模塊2中的第二雙列角接觸球軸承215和第二深溝球軸承224、并聯(lián)式視覺觀測裝置6中的第一微型軸承616和第二微型軸承603均采用全陶瓷軸承；視覺采集探頭606采用耐高溫光纖成像系統(tǒng)；前體節(jié)熱控裝置9和后體節(jié)熱控裝置11中的第一密封腔殼體901、中體節(jié)熱控裝置10中的第二密封腔殼體1001均采用鉛板制造；前體節(jié)側(cè)向定位模塊1、中體節(jié)軸向運動模塊2、后體節(jié)側(cè)向定位模塊3、前雙萬向節(jié)4、后雙萬向節(jié)5以及并聯(lián)式視覺觀測云臺6均采用石墨潤滑脂或二硫化鉬高溫潤滑脂進行機械潤滑。

本實施例中基于核聚變艙的仿蠕蟲機器人行走機構(gòu)的控制方法是：

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1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；視覺觀測云臺6中視覺采集探頭606保持在位置A處進行視覺信息采集。

步驟2：前體節(jié)側(cè)向定位模塊1設置為解鎖狀態(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；視覺觀測云臺6中視覺采集探頭606在由位置A往位置B的行進中進行視覺信息采集。

步驟3：前體節(jié)側(cè)向定位模塊1設置為鎖止狀態(tài)，后體節(jié)側(cè)向定位模塊3設置為解鎖狀態(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；視覺觀測云臺6中視覺采集探頭606保持在位置B處進行視覺信息采集。

步驟4：前體節(jié)側(cè)向定位模塊1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；視覺觀測云臺6中視覺采集探頭606保持在位置B處對從A處至B處采集到的視覺信息進行存儲處理，完成位置A到位置B的一個前進步距的視覺信息采集及存儲處理。

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1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；視覺觀測云臺6中視覺采集探頭606保持在位置A處進行視覺信息采集。

步驟2：前體節(jié)側(cè)向定位模塊1保持為鎖止狀態(tài)，后體節(jié)側(cè)向定位模塊3設置為解鎖狀態(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；視覺觀測云臺6中視覺采集探頭606保持在位置A處進行視覺信息采集。

步驟3：前體節(jié)側(cè)向定位模塊1設置為解鎖狀態(tài)，后體節(jié)側(cè)向定位模塊3設置為鎖止狀態(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；視覺觀測云臺6中視覺采集探頭606在由位置A往位置C的行進中進行視覺信息采集。

步驟4：前體節(jié)側(cè)向定位模塊1設置為在鎖止狀態(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；視覺觀測云臺6中視覺采集探頭606保持在位置C處進行視覺信息采集，完成位置A到位置C的一個后退步距的視覺信息采集。

本實施例中，設定三個真空伺服減速電機612分別為電機M、電機N和電機P，對于行走機構(gòu)處在核聚變艙底部大雙環(huán)形槽道中按俯視的逆時針方向蠕動行走一個步距的動作周期T中，真空伺服減速電機612按如下過程進行控制：

步驟c1：在0時刻的起始狀態(tài)為：第二直連桿610與第三直連桿608的中心軸線重合，各第一弧形連桿614的第一近端凸臺614A的中心軸線與相應設置的第二弧形連桿602的第二遠端凸臺602B的中心軸線重合。

步驟c2:在0～T/12的時間段中：電機M停止旋轉(zhuǎn)，電機N以轉(zhuǎn)速ω作順時針旋轉(zhuǎn)，電機P以轉(zhuǎn)速ω作逆時針旋轉(zhuǎn)。

步驟c3:在T/12～2T/12的時間段中：電機M以轉(zhuǎn)速ω作逆時針旋轉(zhuǎn)，電機N停止旋轉(zhuǎn)，電機P以轉(zhuǎn)速ω作順時針旋轉(zhuǎn)。

步驟c4:在2T/12～3T/12的時間段中：電機M以轉(zhuǎn)速ω作順時針旋轉(zhuǎn)，電機N以轉(zhuǎn)速ω作逆時針旋轉(zhuǎn)，電機P停止旋轉(zhuǎn)。

步驟c5:在3T/12～4T/12的時間段中：電機M停止旋轉(zhuǎn)，電機N以轉(zhuǎn)速ω作逆時針旋轉(zhuǎn)，電機P以轉(zhuǎn)速ω作順時針旋轉(zhuǎn)。

步驟c6:在4T/12～5T/12的時間段中：電機M以轉(zhuǎn)速ω作順時針旋轉(zhuǎn)，電機N停止旋轉(zhuǎn)，電機P以轉(zhuǎn)速ω作逆時針旋轉(zhuǎn)。

步驟c7:在5T/12～6T/12的時間段中：電機M以轉(zhuǎn)速ω作逆時針旋轉(zhuǎn)，電機N以轉(zhuǎn)速ω作順時針旋轉(zhuǎn)，電機P停止旋轉(zhuǎn)。

步驟c8:在6T/12～T的時間段中：電機M、電機N和電機P均停止旋轉(zhuǎn)，完成逆時針蠕動行走一個步距的動作周期過程。

順時針蠕動行走過程與逆時針蠕動行走過程原理相同。