[發明專利]一種仿生鱷魚兩棲機器人

有效

• 申請號: 201811543367.2
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109649095B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 陳俐;張柳莎;曾維亮;任寧;程小宣
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B60F3/00
• 分類號: B60F3/00;B25J15/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

本發明涉及一種仿生鱷魚兩棲機器人，包括軀干、設置于軀干前端的頭部、兩兩對稱設置于軀干兩側的四肢以及設置于軀干后端的尾部，四肢為四個可實現輪、腿和槳形狀變化的輪子結構，其中，輪子結構包括一個內側輪輻、一個外側輪輻和六個圓弧葉片，內側輪輻與外側輪輻的中心活動安裝于同一根連接軸上，每兩個圓弧葉片為一組，每組圓弧葉片的兩個自由端分別鉸接于內側輪輻和外側輪輻端部，內側輪輻與外側輪輻分別位于不同的平面，六個圓弧葉片位于同一個平面，每組圓弧葉片之間通過可開合的連接結構連接，連接結構打開后，可形成抓手。與現有技術相比，本發明可實現在復雜的水陸環境中抓取、游動、變換腿形的多樣化復雜的功能轉換。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，具體涉及一種仿生鱷魚兩棲機器人。

背景技術

水陸兩棲機器人能夠在水陸兩種環境下工作，具有較強的環境適應性，同時能夠執行類似偵查和搜索等較為復雜和多樣任務的能力。對于該類型機器人的研究重點在于研發水陸推進裝置。

當前國內外在設計大型水陸兩棲裝置時，對于推進裝置的設計主要是推進結構的簡單復合，即將陸地行進和水中行進兩種裝置的簡單疊加安裝。《水陸兩棲蛇形機器人的研制及其陸地和水下步態》(刊登在《機械工程學報》2012年5月刊)，這篇文獻介紹了由中國科學院發明的仿生水陸兩棲蛇形機器人探查者Ⅲ，其通過改變兩個電機轉動方向和轉動速度來實現俯仰和偏航運動的復合，從而實現三維步態。專利CN104773042A公開了一種可變形結構的水陸兩棲機器人，其擁有六足結構，通過改變縱橫向擺動舵機和U型架的角度變化，實現水陸行進。但是由于體積過大、結構元件(如：電機、線路等)過多、切換較耗時等缺點，其設計無法直接應用于小型的水陸兩棲機器人。因此，對于小型水陸兩棲機器人的推進裝置的設計仍需有所創新。

在已發表的文獻中，王田苗、仲啟亮、孟剛等人以鱷魚作為仿生對象進行兩棲機器人的設計與優化，該仿生鱷魚兩棲機器人模型的腰部柔性從動關節A是整個模型的主驅動關節，而腿部的運動則簡化為只有抬腿運動。爬行時機器人通過往復扭動身體，并且控制對應腳的著地與懸空實現前進；游動時以脊椎曲線帶動它所包絡的流體向后噴出，產生推力。該機器人可以實現水陸兩種環境中推進機構的復合，然而其行進方式單一，不能靈活應對環境的復雜性和多變性。

此外，對于水陸兩棲機器人的推進裝置，專利CN 102303492A運用內外側兩側輪輻，在四組切換裝置和四個可變輪槳的結構下，通過改變內外兩側輪輻的不同夾角角度實現輪、腿、槳不同運動形態的變化。通過一系列的角度變化，使得推進裝置能夠適應多種復雜的水陸環境，在面對不同環境時能自由切換行進方式，然而該專利仍然存在推進裝置單一，無法進行抓取等不足。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題而提供一種仿生鱷魚兩棲機器人，其可在平坦或崎嶇地面、灘涂、水底等多種復雜水陸環境中切換行進方式以及抓取目標。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種仿生鱷魚兩棲機器人，包括軀干、設置于所述軀干前端的頭部、兩兩對稱設置于軀干兩側的四肢以及設置于軀干后端的尾部，所述四肢為四個可實現輪、腿和槳形狀變化的輪子結構，其中，所述輪子結構包括一個內側輪輻、一個外側輪輻和六個圓弧葉片，所述內側輪輻與外側輪輻的中心活動安裝于同一根連接軸上，每兩個圓弧葉片為一組，每組圓弧葉片的兩個自由端分別鉸接于內側輪輻和外側輪輻端部，所述內側輪輻與外側輪輻分別位于不同的平面，六個圓弧葉片位于同一個平面，每組圓弧葉片之間通過可開合的連接結構連接，連接結構打開后，可形成抓手。

進一步地，所述連接結構由兩個半圓柱形電磁鐵組成，所述半圓柱形電磁鐵分別連接于圓弧葉片的端部，利用電磁性質，在通斷電的情況下實現連接于打開。

進一步地，所述半圓柱形電磁鐵通過可拉伸的連接帶與圓弧葉片端部連接，所述連接帶一端與圓弧葉片端部固接，另一端與半圓柱形電磁鐵黏貼。

進一步地，所述圓弧葉片內部設有導線，所述半圓柱形電磁鐵通過導線與外部電源連接。