一種仿生水陸兩棲機器人彈簧式輪足爬行裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機器人的爬行裝置，具體地說是一種仿生水陸兩棲機器人彈簧式輪足爬行裝置。
【背景技術】
[0002]隨著人類對海洋認識的深入，海洋與陸地銜接的極淺水、碎浪帶、拍岸浪區和灘涂地帶成為近年來科學研究、環境監測、調查取樣及軍事領域等方面應用和關注的重點區域之一。水陸兩棲機器人是一種能夠在陸地和水中實現特定運動或作業的特種移動機器人，它可以實現現有的水下機器人和陸地機器人所無法實現的兩棲作業任務。根據驅動機構和運動形式的不同，現有的兩棲機器人大致可以分為單一驅動型和復合驅動型兩大類。單一驅動方式的兩棲機器人，無論是多足式、波動式、輪式、履帶式等，都很難完全滿足機器人在水中或者在陸地上的速度、越障、機動性、穩定性等方面的要求。為了實現兩棲機器人分別在水中和陸地上多種模式下的高性能運動，提高機器人對兩棲復雜環境的適應能力，開發研制基于新型驅動裝置的兩棲機器人成為近年來兩棲機器人的重要研究方向和發展趨勢之一 O
【發明內容】
[0003]為了克服現有的兩棲機器人在兩棲環境下陸地運動能力較弱，快速性、機動性和穩定性等方面存在的不足，本發明的目的在于提供一種仿生水陸兩棲機器人彈簧式輪足爬行裝置。該為仿生水陸兩棲機器人提供的彈簧式輪足爬行裝置具有運動穩定性好、爬行能力強、結構緊湊、靈活可控、環境適應能力強的特點，結合兩棲機器人的仿生運動實現方法，可有效提升水陸兩棲機器人的陸地爬行運動性能。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0005]本發明包括輪足、鎖緊螺母、套筒、壓縮彈簧及轉動軸，其中轉動軸的一端與安裝在所述仿生水陸兩棲機器人內的驅動單元相連、由該驅動單元驅動旋轉，所述套筒的一端與轉動軸的另一端相連、由轉動軸帶動旋轉，所述套筒的另一端與輪足通過鎖緊螺母相連，且輪足相對于套筒往復滑動；所述套筒內容置有起減震作用的壓縮彈簧，該壓縮彈簧的兩端分別抵接于套筒筒壁及所述輪足插設于套筒內的一端。
[0006]其中:所述鎖緊螺母包括外鎖緊螺母及內鎖緊螺母，該外鎖緊螺母螺紋連接于所述套筒的另一端，輪足由所述外鎖緊螺母穿過、插入套筒內；所述內鎖緊螺母位于套筒內，插入套筒內的輪足與所述內鎖緊螺母螺紋連接；所述輪足包括足板及滑動桿，其中滑動桿由所述外鎖緊螺母的內徑穿過，所述滑動桿位于套筒內的一端與所述內鎖緊螺母的內徑螺紋連接，且與所述壓縮彈簧抵接，所述滑動桿位于套筒外的另一端設有與地面接觸的足板；所述滑動桿與外鎖緊螺母的內徑之間及內鎖緊螺母的外徑與套筒的筒壁之間均為間隙配合；所述外鎖緊螺母的下端面與套筒另一端的端面共面，所述內鎖緊螺母的上端面與滑動桿的一端端面共面；所述外鎖緊螺母、套筒、內鎖緊螺母、滑動桿及足板同軸設置；所述套筒的一端開有固定孔，轉動軸的另一端帶有螺紋孔，轉動軸的另一端由所述固定孔穿過，并通過連接鍵及鎖緊螺釘與所述套筒固連。
[0007]本發明的優點與積極效果為:
[0008]1.本發明的彈簧式輪足爬行裝置可有效提升四足兩棲機器人爬行運動的穩定性:彈簧式輪足爬行裝置中的壓縮彈簧可以有效地緩解輪足與地面接觸過程中的沖擊，減小機器人重心在垂向的變化量，保證機器人的整體穩定性。
[0009]2.本發明的彈簧式輪足爬行裝置可有效提高兩棲機器人的爬行能力:在同等穩定性要求和同等驅動條件下，本發明的彈簧式輪足在爬行過程中為一個回轉半徑可變的裝置，體現出更好的越障性能；同時與回轉半徑固定的剛性輪足相比，本發明可有效增加輪足足板與地面的接觸時間，增大機器人在一個運動周期內的爬行距離。
[0010]3.本發明的彈簧式輪足爬行裝置在結構上采用一體化的設計方法，操作維護方便，結構緊湊，減輕了機器人載體的重量，有利于仿生水陸兩棲機器人整體的小型化發展。
[0011]4.本發明的彈簧式輪足爬行裝置兼有輪式和腿式移動機構的運動特點，具有可控性能好，環境適應能力強等特點。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的彈簧式輪足爬行裝置在仿生兩棲機器人上的布局結構示意圖；
[0013]圖2為本發明的主視剖視圖；
[0014]圖3為本發明的左視圖；
[0015]圖4為本發明的立體結構示意圖；
[0016]圖5為安裝了本發明彈簧式輪足爬行裝置的仿生兩棲機器人的工作過程原理圖；
[0017]其中:1為彈簧式輪足爬行裝置，2為艏部，3為軀干，4為艉部，5為仿生尾鰭，6為輪足，7為外鎖緊螺母，8為套筒，9為內鎖緊螺母，10為壓縮彈簧，11為連接鍵，12為鎖緊螺釘，13為轉動軸，14為足板,15為滑動桿。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明作進一步詳述。
[0019]如圖2?4所示，本發明包括包括輪足6、鎖緊螺母、套筒8、壓縮彈簧10、連接鍵
11、鎖緊螺釘12及轉動軸13，其中鎖緊螺母包括外鎖緊螺母7及內鎖緊螺母9，輪足6包括足板14及滑動桿15。
[0020]轉動軸13的一端與安裝在仿生水陸兩棲機器人內的驅動單元相連、由該驅動單元驅動彈簧式輪足爬行裝置I產生繞轉動軸13的轉動，套筒8的一端開有固定孔，轉動軸13的另一端帶有螺紋孔，轉動軸13的另一端由所述固定孔穿過，并通過連接鍵11及鎖緊螺釘12與套筒8固連，套筒8由轉動軸13帶動旋轉；其中連接鍵11用于實現套筒8與轉動軸13之間的周向定位、不發生相對轉動，鎖緊螺釘12用于實現套筒8與轉動軸13之間的軸向定位。套筒8的另一端為開口端，該開口端的端部螺紋連接有外鎖緊螺母7，內鎖緊螺母9容置在套筒8的內部空腔中，該外鎖緊螺母7的下端面與套筒8另一端的端面共面，內鎖緊螺母9的外徑與套筒8內部空腔的側壁為滑動順暢的間隙配合。
[0021]滑動桿15由外鎖緊螺母7的內徑穿過、插入套筒8的空腔中，滑動桿15與外鎖緊螺母7的內徑之間為滑動順暢的間隙配合。滑動桿15位于套筒8空腔內的一端與內鎖緊螺母9的內徑螺紋連接，內鎖緊螺母9的上端面與滑動桿15的一端端面共面，滑動桿15位于套筒8外的另一端設有與地面接觸的足板14。外鎖緊螺母7、套筒8、內鎖緊螺母9、滑動桿15及足板14同軸設置。
[0022]套筒8的空腔內容置有起減震作用的壓縮彈簧10，該壓縮彈簧10的外徑小于套筒8的空腔直徑；壓縮彈簧10的一端抵接于套筒8空腔的頂壁，壓縮彈簧10的另一端抵接于滑動桿15插設于套筒8內的一端。
[0023]本發明的工作原理為:
[0024]本發明的彈簧式輪足爬行裝置兼有輪式和腿式移動機構的運動特點，下面結合圖1及圖4對其爬行工作原理進行詳細說明:
[0025]結合仿生學研究分析結果，本發明的彈簧式輪足爬行裝置在仿生兩棲機器人載體上的分布采用如圖1所示的形式，模擬水陸兩棲動物四足爬行的特點，機器人載體上配備兩對