一種足槳耦合驅動的兩棲多足機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于水陸兩棲機器人領域，具體涉及足槳耦合驅動的兩棲多足機器人。
【背景技術】
[0002]按照推進方式的不同，可以把機器人歸為輪式，履帶式和足式三類。輪式機器人和履帶式機器人在平坦連續的路面上能夠高速穩定地運動，但想要把機器人真正投入實際應用中，它所要面臨的環境顯然要復雜的多。真實的自然環境復雜多變，為了適應這種非結構環境，在不斷探索之下，人類以仿生為基礎研發了足式機器人。足式機器人離散的落腳點大大提高了環境適應能力。仿生足式機器人近年來發展迅速，人們研制出了四足，六足，八足甚至五足機器人，驅動方式不僅包括傳統的模塊驅動，液壓驅動，甚至有氣動推進和記憶合金驅動等。
[0003]隨著海洋戰略地位和研宄價值的上升，機器人逐漸被應用于海洋探索。目前國內外研宄的水下機器人運動方式主要包括浮游和爬行，但均局限于淺水和深水海域，對于海洋與陸地銜接的極淺水、碎浪帶、拍岸浪區和灘涂地帶，其作業能力差強人意；陸地應用的機器人更是束手無策。
[0004]傳統機器蟹多采用整體包裹式防水密封，即當機器人下水前給機器人穿上一層防水橡膠外衣。當機器人處于深水中時此種密封方式的密封外衣受到水壓作用會發生嚴重變形，從而限制了機器人關節的運動行程，而且橡膠外衣極易受到海水的腐蝕，易破損漏水；在水下依然采用爬行的二維空間運動方式，效率低下，受介質因素影響較大，不適合作為水下搭載平臺。
【發明內容】
[0005]本發明的目的之一在于解決上述難題，提供一種以生物海蟹為仿生原型的具有較強作業能力與機動性以及較好的穩定性與越障能力的足槳耦合驅動的兩棲多足機器人。
[0006]本發明提供一種足槳耦合驅動的兩棲多足機器人，包括軀干、游泳槳單元和步行足單元；所述軀干包括上結構板和下結構板；所述步行足單元固定在所述上結構板與所述下結構板之間，呈星形分三組對稱布置在所述軀干的兩側；所述游泳槳單元對稱安裝在所述下結構板的末端。
[0007]進一步的，所述軀干還包括連接件，浮筒和密封箱體，所述上結構板和所述下結構板使用二者之間均布的所述連接件固定在一起，所述密封箱體位于所述軀干的中央，穿過所述上結構板，經由固定架固定在所述下結構板上；所述密封箱體內含電源系統，控制系統和浮力調節系統及水密接頭；所述密封箱體的兩側加工有用來放置水密接頭和水泵入口管道的安裝孔，所述密封箱體頂端加工有觀察孔和通氣設備連接孔，所述浮筒布置在所述密封箱體兩側，固定在所述上結構板上。
[0008]進一步的，所述浮力調節系統包括水泵，電磁閥，浮筒，水囊和水管；所述水泵的一端與外界連通，另一端與電磁閥連接，所述電磁閥的出口連接所述水囊，所述水囊密封在所述浮筒內。
[0009]進一步的，所述游泳槳單元包括游泳槳關節驅動電機、支架、搖動傳遞機構、桁架、類桁架、轉動機構、長翼片和尾翼，各關節依次串聯，由所述游泳槳關節驅動電機驅動，所述游泳槳關節驅動電機均固定在各自支架上；所述游泳槳關節驅動電機包括:游泳槳第一關節驅動電機、游泳槳第二關節驅動電機、游泳槳第三關節驅動電機及游泳槳第四關節驅動電機；所述搖動傳遞機構包括模塊片、搖動桿、固件、傳遞件、滑塊及轉動套，所述模塊片的一端與游泳槳第一關節驅動電機輸出端固聯在一起，另一端固定著所述滑塊，所述轉動套插入并固定在所述下結構板上，所述轉動機構包括所述搖動桿和傳遞件；所述搖動桿和所述傳遞件分別從所述轉動套的兩端插入，并連接在一起，所述傳遞件固定在所述桁架上。
[0010]進一步的，所述游泳槳第一關節驅動電機經由所述支架固定在所述下結構板上；所述游泳槳第二關節驅動電機的輸出軸與模塊圓盤固連，并安裝在所述桁架上，另一端則套入軸承行形成轉動副；所述游泳槳第三關節驅動電機和所述游泳槳第二關節驅動電機的輸出軸垂直布置，兩者通過各自的支架連接在一起，所述游泳槳第三關節驅動電機輸出端經由所述模塊圓盤和所述類桁架固連，另一端通過軸承形成轉動副；在所述類桁架上固定著所述游泳槳第四關節驅動電機，其輸出端和模塊臂固連在一起，所述模塊臂的兩端各連接一根連桿，所述連桿的另一端與尾翼形成鉸鏈，所述類桁架與長翼片連接在一起，所述長翼片的末端與所述尾翼經由插入的軸承形成轉動副。
[0011]進一步的，所述的步行足單元包括步行足關節、步行足關節驅動模塊、支架及脛節片；所述步行足關節驅動電機，支架和脛節片固定在一起；所述步行足關節包括步行足第一關節、步行足第二關節及步行足第三關節，并依次串聯而成，各關節由步行足關節驅動電機驅動；所述步行足關節驅動電機包括步行足第一關節驅動電機、步行足第二關節驅動電機及步行足第三關節驅動電機；所述步行足關節驅動電機均固定在各自的支架上。
[0012]進一步的，所述步行足第一關節驅動電機通過模塊圓盤與所述上結構板連接，所述支架和所述下結構板之間添加墊片；所述步行足第二關節驅動電機輸出軸和所述步行足第一關節驅動電機輸出軸垂直布置，二者通過各自的支架連接在一起；所述步行足第三關節驅動電機和所述步行足第二關節驅動電機輸出軸平行布置，二者并通過兩側的股節片連接在一起，所述步行足第三關節驅動電機的輸出端與模塊圓盤固連在一起，所述模塊圓盤與所述股節片相連。
[0013]本發明的有益效果在于:本發明提供的機器人，陸地、水下狀態可以直接切換，大大提高了環境適應能力。所獨有的游泳槳結構十分貼近生物本體，能夠在較大程度上模仿生物海蟹游泳槳的運動規律，可以使用多自由度游泳槳靈活控制機器人在水下的姿態和運動，解決了傳統水下多足機器人只能水底爬行的單一性，實現了水下三維空間運動。同時該機器人繼承了以往多足機器人優越的陸地行走能力，能夠使用游泳槳和步行足實現水底爬行、水中浮游和足槳耦合驅動“蹬踏-游動”，豐富了兩棲機器人的運動方式。運動模式的多樣化不僅使得該機器人兼具水下機器人和陸地機器人的特性，而且針對對特殊的的淺灘碎浪帶、極淺水、灘涂區域也擁有良好的探索能力。
【附圖說明】
[0014]圖1所示為仿蟹機器人整體結構側視圖。
[0015]圖2所示為仿蟹機器人整體結構軸測圖。
[0016]圖3所示為步行足結構正視圖。
[0017]圖4所示為游泳槳結構軸測圖。
[0018]圖5所示為游泳槳曲柄搖擺結構局部剖視圖。
[0019]圖6所示為浮力調節系統結構圖。
[0020]圖7所示為游泳槳關節運動圖。
[0021 ]圖8所示為機器人前進游動示意圖。
[0022]圖9所示為機器人蹬踏-游動示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下文將結合具體附圖詳細描述本發明具體實施例。應當注意的是，下述實施例中描述的技術特征或者技術特征的組合不應當被認為是孤立的，它們可以被相互組合從而達到更好的技術效果。在下述實施例的附圖中，各附圖所出現的相同標號代表相同的特征或者部件，可應用于不同實施例中。
[0024]圖1所示為仿蟹機器人整體結構側視圖。
[0025]圖2所示為仿蟹機器人整體結構軸測圖。
[0026]圖3所示為步行足結構正視圖。
[0027]圖4所示為游泳槳結構軸測圖。
[0028]圖5所示為游泳槳曲柄搖擺結構局部剖視圖。
[0029]圖6所示為浮力調節系統結構圖。
[0030]圖7所示為游泳槳關節運動圖。
[0031 ] 圖8所示為機器人前進游動示意圖。
[0032]圖9所示為機器人蹬踏-游動示意圖。
[0033]如圖1-2所示，本發明提供一種足槳耦合驅動的兩棲多足機器人，包括軀干100、游泳槳單元200和步行足單元300 ;所述軀干100包括上結構板101和下結構板102 ;所述步行足單元300固定在所述上結構板101與所述下結構板102之間，呈星形分三組對稱布置在所述軀干100的兩側；所述游泳槳單元200對稱安裝在所述下結構板102的末端。
[0034]進一步的，所述軀干100還包括連接件103，浮筒104和密封箱體105，所述上結構板101和所述下結構板102使用二者之間均布的所述連接件103固定在一起，所述密封箱體105位于所述軀干100的中央，穿過所述上結構板101，經由固定架106固定在所述下結構板102上；所述密封箱體105的兩側加工有用來放置水密接頭109和水泵入口管道的安裝孔，所述密封箱體105頂端加工有觀察孔和通氣設備連接孔，所述浮筒104布置在所述密封箱體105兩側，固定在所述上結構板101上。
[0035]進一步的，如圖6所示，所述浮力調節系統120包括水泵121，電磁閥122，浮筒104，水囊124和水管125 ;所述水泵121的一端與外界連通，另一端與電磁閥122連接，所述電磁閥122的出口連接所述水囊124，所述水囊124密封在所述浮筒104內。
[0036]進一步的，如圖4-5所示，所述游泳槳單元200包括游泳槳關節驅動電機、游泳槳支架201、搖動傳遞機構、桁架203、類桁架204、轉動機構、長翼片206和尾翼207，各關節依次串聯，由所述游泳槳關節驅動電機驅動，所述游泳槳關節驅動電機固定在所述游泳槳支架201上；所述游泳槳關節驅動電機包括:游泳槳第一關節驅動電機211、游泳槳第二關節驅動電機212、游泳槳第三關節驅動電機213及游泳槳第四關節驅動電機214 ;所述搖動傳遞機構包括模塊片、搖動桿222、固件223、傳遞件224、滑塊225及轉動套226，所述模塊片的一端與游泳槳第一關節驅動電機211輸出端固聯在一起，另一端固定著所述滑塊225，所述轉動套226插入并固定在所述下結構板102