多节伸缩式仿生关节虫结构设计

　　该伸缩关节结构采用多节嵌套铰接的设计思路，整体为可轴向伸缩的链式虫形构型，单节关节间采用销轴铰接配合，可实现多自由度的弯曲与轴向长度调节，单节铰接处预留有足够的转动间隙，可适配不同弯曲半径的走线需求，在通讯线缆布设、狭小空间探测作业场景中，可作为线缆牵引载体或者探测探头的搭载基体使用。从结构设计逻辑来看，每一节关节的内腔都做了等径的贯通设计，相邻关节的嵌套配合面采用小间隙配合，既保证伸缩滑动时的顺畅度，也避免径向晃动量过大导致整体结构卡滞，关节铰接位置的限位结构做了内嵌式处理，不会在关节外表面形成凸起，在穿过狭长缝隙或者预埋管线通道时，不会出现结构勾挂内壁的问题。在实际工程应用中，这类多节伸缩关节结构常被用于通讯线路的穿管辅助作业，

　　当需要在已预埋的弯曲管线中穿放通讯线缆时，可将牵引绳固定在关节结构的首端，利用关节可灵活弯曲、轴向可伸缩调整长度的特性，顺着管线的弯曲路径推送，相比传统的硬质穿线器，该结构可适配更小弯曲半径的管线，同时伸缩特性可适配不同长度的穿线需求，无需额外拼接多段杆件。从安装边界来看，该结构收缩状态下整体外径保持一致，没有外凸的结构件，可适配内径略大于关节外径的圆形或者异形管线，伸展状态下每一节关节的铰接转动角度都做了限位，最大弯曲角度可满足常规90度直角弯管的通过需求，不会出现关节弯折角度过大导致结构锁死的情况。结构的每一节关节都采用等强度设计，壁厚均匀，在保证整体结构刚性的前提下尽可能降低自身重量，

　　推送过程中不会因为自身重量过大导致在管线内下坠卡滞，关节间的铰接销轴采用可拆卸设计，可根据实际作业的长度需求灵活增减关节节数，适配不同长度的作业场景。在功能特性上，该结构除了轴向伸缩、多向弯曲的基础功能外，关节内腔的贯通空间可同时容纳多根细径通讯线缆或者信号传输线，当搭载微型探测摄像头时，线缆可完全收纳在关节内腔中，不会在穿行过程中被管壁剐蹭破损，关节的外表面做了光滑过渡处理，没有尖锐棱角，穿行时不会对管线内壁造成划伤，也不会勾挂管线内残留的杂物。设计过程中针对关节的伸缩阻尼做了匹配调整，相邻关节间的滑动阻力保持在合适区间，既可以在推送时顺畅伸缩，也可以在伸展到指定长度后保持形态稳定，不会出现自行回缩或者过度伸展的情况，

　　铰接位置的转动阻尼同样做了适配，弯曲到指定角度后可保持形态，无需额外支撑结构即可维持弯曲姿态，适配不同走向的管线穿行需求。针对狭小空间内的通讯设备检修场景，该结构可搭载微型检测探头，伸入到设备内部的狭窄缝隙中，通过多节关节的弯曲调整探头朝向，伸缩调整伸入深度，完成设备内部的线路检查、故障排查作业，相比传统的硬质检测杆，该结构可绕过设备内部的元器件、线路等障碍物，到达硬质杆件无法触及的检测位置。