具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人，包括機體和并列設置于機體兩側的至少兩個變胞式機械腿；每一變胞式機械腿包括與動力部件傳動配合的基座和與基座連接的彈性腿體，彈性腿體初始形態為直形；變胞式機械腿還包括用于可使彈性腿體變胞形成弧形形態的變胞驅動機構；可自動實現機械腿在直形形態和弧形形態間的自由切換，避免在使用該機械腿的機器人兩棲作業模式下切換時的人工干預，彈性腿體在自然初始狀態下為直形形態，當需要轉換為弧形形態時，通過變胞驅動機構驅動實現，可快速轉換，方便快捷；可使機器人在水路兩棲模式切換中不需要手動換腿，更加方便，并且變胞驅動機構可提高彈性腿體的結構強度，提高其陸上越障能力。
【專利說明】
具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人
技術領域
[0001]本發明涉及機器人領域，特別涉及一種具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人。
【背景技術】
[0002]水陸兩棲機器人作為一種能夠在陸地、水中及水陸過渡地帶開展各種作業任務的有效技術手段，正吸引著全世界越來越多國家科技人員的研究和探索。
[0003]現有技術中，國外設計了一種仿昆蟲的腿是兩棲六足機器人，其六足是由聚甲醛樹脂材料制成的C形圓桿，每條腿均由單獨的電機控制，可實現不平整地面的移動，具有視覺掃描、地圖勘測及定位等功能，可在陸地上執行各種復雜任務，但由于缺乏有效的水下游動驅動機構，僅能在涉水環境中爬行;還有一種四足兩棲機器人，通過四條腿的動作配合、姿態調整實現跑步姿態、步行姿態、游泳姿態三種姿態，防水功能很好，但是不足之處是不能嵌入水中，僅能浮在水面移動;還有一種兩棲機器人，在地面上采用弧形腿實現移動，在水中則將弧形腿更換為柔性蹼，實現水中游動及浮潛，該兩棲機器人可較好地實現水陸兩棲的運動，但不足之處是需要兩套移動驅動奇偶股且需要人工更換以實現水陸兩棲環境的匹配。國內有人申請一種足-蹼復合驅動的兩棲機器人專利文件，其采用了一套繩索傳動驅動的足-蹼復合式腿式機構，在水陸過渡環境中通過改變足-蹼狀態可實現陸地輪腿式與水中蹼式游動的轉換，但切換方式復雜，不容易實現，且在陸地上不能很好的保證機械腿的高度，導致機器人陸上越障能力下降。
[0004]因此，需要對現有的兩棲機器人的機械腿進行改進，能夠很好的避免水陸模式切換時的人工干預，實現兩棲作業模式的自動快速切換，并且可極大的保證機器人的陸上通過性。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明提供一種具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人，能夠很好的避免水陸模式切換時的人工干預，實現兩棲作業模式的自動快速切換，并且可極大的保證機器人的陸上通過性。
[0006]本發明的具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人，包括機體和并列設置于機體兩側的至少兩個變胞式機械腿，還包括設置于機體上并用于驅動機械腿運動的動力部件;每一所述變胞式機械腿包括與動力部件傳動配合的基座和與基座連接的彈性腿體，所述彈性腿體初始形態為直形;變胞式機械腿還包括用于可使彈性腿體變胞形成弧形形態的變胞驅動機構。
[0007]進一步，變胞驅動機構包括動力組件、沿彈性腿體長度方向設置并用于限形的限形軌道和由動力組件驅動沿限形軌道往復移動用于使彈性腿體在直形形態和弧形形態間轉換的變胞鏈。
[0008]進一步，沿彈性腿體長度方向設置有至少兩個軌道塊，軌道塊內側形成有弧形軌道槽，限形軌道由弧形軌道槽共同形成。
[0009]進一步，變胞鏈包括至少兩個依次鉸接的弧形鏈塊，相鄰弧形鏈塊間形成鉸接副，動力組件驅動變胞鏈的鉸接副進入對應弧形軌道槽內時迫使彈性腿體由直形形態變形為弧形形態。
[0010]進一步，每一軌道塊均外套于彈性腿體形成固定。
[0011 ]進一步，動力組件包括動力裝置和絲杠螺母機構，變胞鏈的最上端弧形鏈塊與絲杠螺母機構的螺母滑塊通過連桿連接。
[0012]進一步，鉸接副包括鉸接塊，鉸接塊兩端分別通過鉸接軸與對應弧形鏈塊鉸接，鉸接塊上還設置有用于對轉動副滑入弧形軌道槽內導向的導向件。
[0013]進一步，彈性腿體為彈性鋼片。
[0014]進一步，軌道塊外側設置有彈性橡膠墊，彈性橡膠墊為并列設置的兩個，彈性橡膠墊為梯形。
[0015]進一步，機體包括底板、蓋板和設置在底板上的浮力艙，所述底板上還設置有氣瓶。
[0016]本發明的有益效果:本發明的具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人，可自動實現機械腿在直形形態和弧形形態間的自由切換，避免在使用該機械腿的機器人兩棲作業模式下切換時的人工干預，彈性腿體在自然初始狀態下為直形形態，當需要轉換為弧形形態時，通過變胞驅動機構驅動實現，且當需要由弧形形態轉換為直形形態時，彈性腿體在自身彈性下，可快速轉換，方便快捷;可使機器人在水路兩棲模式切換中不需要手動換腿，更加方便，并且變胞驅動機構可提高彈性腿體的結構強度，提高其陸上越障能力。
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
[0018]圖1為本發明的彈性腿體為弧形形態時結構示意圖；
[0019]圖2為本發明的機器人的彈性腿體為弧形形態時無蓋板結構示意圖；
[0020]圖3為本發明的彈性腿體為直形形態時結構示意圖；
[0021]圖4為本發明的機器人的彈性腿體為弧形形態時結構示意圖；
[0022]圖5為本發明的機器人的彈性腿體為直形形態時結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]圖1為本發明的彈性腿體為弧形形態時結構示意圖，圖2為本發明的機器人的彈性腿體為弧形形態時無蓋板結構示意圖，圖3為本發明的彈性腿體為直形形態時結構示意圖，圖4為本發明的機器人的彈性腿體為弧形形態時結構示意圖，圖5為本發明的機器人的彈性腿體為直形形態時結構示意圖，如圖所示:本實施例的具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人，包括機體15和并列設置于機體15兩側的至少兩個變胞式機械腿，還包括設置于機體上并用于驅動機械腿運動的動力部件，其中，變胞式機械腿可設置兩個、四個或六個，對應每一變胞式機械腿設置有一組動力部件，用于驅動機械腿轉動，動力部件包括驅動電機16和傳動軸17，傳動軸17與機械腿的基座I圓周固定;每一變胞式機械腿包括基座I和與基座I連接的彈性腿體2，彈性腿體2初始形態為直形;變胞式機械腿還包括用于可使彈性腿體2變胞形成弧形形態的變胞驅動機構;其中，基座I用于與安裝到機器人機體15上時與驅動件傳動配合，基座I還用于安裝變胞驅動機構，彈性腿體2的自然狀態為直形，當需要變形為弧形時，通變胞驅動機構迫使彈性腿體2發生變形，輕易且方便實現在腿體弧形狀態和直形狀態間的轉換;本實施例的具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人可適用于多足機器人，尤其是兩棲多足機器人。
[0024]本實施例中，變胞驅動機構包括動力組件、沿彈性腿體2長度方向設置并用于限形的限形軌道12和由動力組件驅動沿限形軌道往復移動用于使彈性腿體2在直形形態和弧形形態間轉換的變胞鏈;其中，動力組件用于提供動力并驅動變胞鏈在限形軌道內往復滑動，當變胞鏈的鉸鏈處滑入限形軌道內時，限形軌道對變胞鏈形成限形為弧形，變胞鏈沿彈性腿體2的內側長度方向設置，當變胞鏈整體在限形軌道的限形下形成整體弧形時，可強迫彈性腿體2產生變形同樣變形為弧形結構;實現結構簡單可靠，且可快速實現自由切換。
[0025]本實施例中，沿彈性腿體2長度方向設置有至少兩個軌道塊3，軌道塊3內側形成有弧形軌道槽4，限形軌道由弧形軌道槽4共同形成;軌道塊3設置兩個、三個或四個，弧形軌道槽4共同形成限形軌道，可減少機械腿整體重量。
[0026]本實施例中，變胞鏈包括至少兩個依次鉸接的弧形鏈塊5，相鄰弧形鏈塊5間形成鉸接副6，動力組件驅動變胞鏈的鉸接副6進入對應弧形軌道槽4內時迫使彈性腿體2由直形形態變形為弧形形態;弧形鏈塊5的弧形是指沿彈性腿體2的長度方向為弧形，弧形軌道槽4的弧形同樣指沿彈性腿體2的長度方向為弧形;弧形鏈塊5依次鉸接形成鉸鏈結構，即變胞鏈為鉸接結構，由于弧形軌道槽4的設置，當兩相鄰弧形鏈塊5的鉸接副6滑入弧形軌道槽4內時，相當于對兩相鄰的弧形鏈塊5形成限形定位，形成弧形結構，且不可相對轉動，從而迫使彈性腿體2跟隨產生弧形變形；當相鄰弧形鏈塊5間的鉸接副6自弧形軌道槽4內滑出時，弧形鏈塊5間可相對轉動，彈性腿體2可恢復初始狀態為直形形態。
[0027]本實施例中，每一軌道塊3均外套于彈性腿體2形成固定;軌道塊3上還設置有彈性腿體插槽22，軌道塊3通過插槽外套于彈性腿體2上形成固定，結構簡單，結構牢靠。
[0028]本實施例中，動力組件包括動力裝置7和絲杠螺母機構，變胞鏈的最上端弧形鏈塊5與絲杠螺母機構的螺母滑塊通過連桿10連接;動力裝置7為驅動電機，通過驅動電機驅動絲杠8，帶動螺母滑塊響前向后運動以將鉸接副6限制在弧形軌道槽4內，使彈性腿體2為弧形形態，絲杠螺母可形成自鎖功能，保證工作的安全性;另外，基座I上設置有用于安裝動力裝置7的安裝槽。
[0029]本實施例中，鉸接副6包括鉸接塊11，鉸接塊11兩端分別通過鉸接軸與對應弧形鏈塊5鉸接，鉸接塊11上還設置有用于對轉動副滑入弧形軌道槽4內導向的導向件13;導向件為沿弧形鏈塊5橫向設置的導向柱，導向柱兩端設置有導向輪。
[0030]本實施例中，彈性腿體2為彈性鋼片;制造容易，結構強度高，成本較低。
[0031]本實施例中，軌道塊3外側設置有彈性橡膠墊14，彈性橡膠墊為并列設置的兩個，彈性橡膠墊為梯形。
[0032]本實施例中，機體15包括底板18、蓋板19和設置在底板上的浮力艙20，所述底板上還設置有氣瓶21。
[0033]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人，其特征在于:包括機體和并列設置于機體兩側的至少兩個變胞式機械腿，還包括設置于機體上并用于驅動機械腿運動的動力部件;每一所述變胞式機械腿包括與動力部件傳動配合的基座和與基座連接的彈性腿體，所述彈性腿體初始形態為直形；還包括用于可使彈性腿體變胞形成弧形形態的變胞驅動機構。2.根據權利要求1所述的具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人，其特征在于:所述變胞驅動機構包括動力組件、沿彈性腿體長度方向設置并用于限形的限形軌道和由動力組件驅動沿限形軌道往復移動用于使彈性腿體在直形形態和弧形形態間轉換的變胞鏈。3.根據權利要求2所述的具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人，其特征在于:沿所述彈性腿體長度方向設置有至少兩個軌道塊，軌道塊內側形成有弧形軌道槽，所述限形軌道由所述弧形軌道槽共同形成。4.根據權利要求3所述的具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人，其特征在于:所述變胞鏈包括至少兩個依次鉸接的弧形鏈塊，相鄰弧形鏈塊間形成鉸接副，動力組件驅動變胞鏈的鉸接副進入對應弧形軌道槽內時迫使彈性腿體由直形形態變形為弧形形態。5.根據權利要求2所述的具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人，其特征在于:每一軌道塊均外套于彈性腿體形成固定。6.根據權利要求4所述的具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人，其特征在于:所述動力組件包括動力裝置和絲杠螺母機構，所述變胞鏈的最上端弧形鏈塊與絲杠螺母機構的螺母滑塊通過連桿連接。7.根據權利要求4所述的具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人，其特征在于:所述鉸接副包括鉸接塊，鉸接塊兩端分別通過鉸接軸與對應弧形鏈塊鉸接，所述鉸接塊上還設置有用于對轉動副滑入弧形軌道槽內導向的導向件。8.根據權利要求1-7任一權利要求所述的具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人，其特征在于:所述彈性腿體為彈性鋼片。9.根據權利要求2所述的具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人，其特征在于:所述軌道塊外側設置有彈性橡膠墊，彈性橡膠墊為并列設置的兩個，所述彈性橡膠墊為梯形。10.根據權利要求1所述的具有變胞式機械腿的兩棲多足機器人，其特征在于:所述機體包括底板、蓋板和設置在底板上的浮力艙，所述底板上還設置有氣瓶。
【文檔編號】B60F3/00GK105946483SQ201610298302
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月6日
【發明人】柏龍, 曾翊, 冉強, 李彪, 陳曉紅, 江沛, 陳銳
【申請人】重慶大學