仿生古萨诺蠕虫造型创意曲面结构

　　做这个曲面构型的时候，最先考虑的是仿生形态在狭小空间检测场景的适配性，类似管道内壁检测、狭窄腔体探查这类工况，常规的刚性检测探头很难顺着弯曲的内壁走完全程，蠕虫类的软体生物形态本身就具备多向弯曲的形变潜力，把这个形态做结构还原的时候，没有用常规的拉伸、旋转这类基础特征，全程用放样加边界曲面来做顺滑过渡，整个躯体的曲率是连续变化的，从尾部的卷曲段到头部的平直延伸段，每一段的截面直径都做了渐变处理，尾部卷曲的回转半径控制在躯体直径的1.2倍，这个尺寸比例是参考实际管道检测机器人过弯的最小半径要求来定的，要是回转半径做太大，在90度弯管里就会出现卡滞，做太小的话，内部预留的走线空间就不够，没法布置检测用的传感元件和信号线。

　　头部的两个凸起点位是预留的传感安装位，位置选在躯体前端的侧下方，这个安装角度刚好能覆盖行进方向的正前方和侧下方两个检测视角，不用额外加装转动支架就能实现两个方向的信号采集，两个安装位的中心距和躯体直径的比例是0.6:1，这个间距能避免两个同类型传感器之间的信号干扰，不管是做光学检测还是接近传感，都不会出现信号串扰的问题。躯体表面做的是G2连续的光滑曲面，没有做额外的棱线或者凸起结构，一方面是为了在腔体内行进的时候减少和管壁的摩擦阻力，另一方面光滑曲面在做后期的外壳包覆或者软胶浇注的时候，脱模难度会低很多，不会出现倒扣或者应力集中的位置。整个构型的安装边界是按照直径40mm的工业检测探头标准来做的适配，躯体最大直径没有超过38mm，

　　预留了2mm的软质包覆层厚度，不管是套硅胶防护套还是做防水密封层，都不会超出常规检测管道的内径适配范围。尾部的卷曲结构不是单纯做造型，这个结构是预留的线缆缓冲段，当检测装置在管道内前进或者后退的时候，尾部的卷曲段可以随着拉力产生小范围的形变，避免线缆和躯体连接的位置出现硬弯折导致线芯断裂，之前做过的几款刚性尾部的检测探头，在反复过弯测试里，线缆根部的弯折疲劳寿命基本都在300次循环以内，改成这种卷曲的仿生尾部结构之后，弯折疲劳寿命能提升到1200次以上，完全能满足工业场景下的反复使用需求。做曲面构建的时候，特意把躯体的分模线设在了躯体的水平中心面上，这个位置的拔模角度全部控制在1度以上，不管是后续做3D打印验证还是开模做量产外壳，

　　都不需要做额外的滑块结构，能直接上下分模成型，减少模具加工的成本。头部的传感安装位做了0.2mm的安装沉台，传感器装上去之后表面和躯体曲面是齐平的，不会有突出的结构刮擦管道内壁，沉台的深度是按照常用的微型传感器的厚度来设定的，装完之后打一层密封胶就能实现IP67级的防水效果，适配带液体或者粉尘的检测工况。整个构型没有做多余的装饰结构，每一处曲面变化都是围绕实际使用需求来的，比如躯体上从尾部到头部的直径渐变，是为了让重心往头部偏移，在垂直管道内爬行的时候不会出现尾部下坠导致的卡滞，之前做等直径的蠕虫构型测试的时候，垂直上行到1.5米左右就会因为重心靠后出现打滑，把头部直径比尾部加粗2mm之后，重心前移了15mm，垂直爬行的稳定性提升了很多。还有躯体表面的曲率变化，没有做突变的位置，所有的曲率过渡都是连续的，这样在做有限元分析的时候，不会出现应力集中的网格畸变点，要是后续要做软体驱动的结构改进，比如在躯体内部布置形状记忆合金丝或者气动腔体，连续的曲面能让驱动形变的时候受力更均匀，不会出现局部应力过大导致的外壳破裂。