[發明專利]一種水陸兩棲仿生機器人

有效

• 申請號: 202010657075.2
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111959210B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 羅自榮;尚建忠;殷謙;蔣濤;盧鐘岳;夏明海;宋震
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: B60F3/00
• 分類號: B60F3/00;B63H1/37;B62D57/02
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 鄧宇

本發明公開了一種水陸兩棲仿生機器人，包括多個波動鰭和多個依次連接構成條形軀體的擺動模塊，相鄰兩個擺動模塊之間通過萬向連接機構相連，各擺動模塊包括基板、安裝于基板上的擺動件以及用于驅使擺動件往復擺動的擺動組件，水陸兩棲仿生機器人還包括用于驅動各擺動組件工作的擺動驅動裝置和用于驅使條形軀體彎曲轉向的轉向驅動裝置，多個波動鰭環繞條形軀體間隔布置，每個波動鰭均與各擺動模塊的擺動件相連。該水陸兩棲仿生機器人具有環境適應性好、運動穩定性高、兩棲運動性能好等優點。

技術領域

本發明涉及兩棲機器人技術領域，具體涉及一種水陸兩棲仿生機器人。

背景技術

隨著海洋資源的逐漸開發和周邊軍事戰略的需求，需要能夠適應復雜作業環境和任務需求的水陸兩棲機器人，來執行人類無法完成的近海域多種作戰任務和探測任務，因此研制既能適應陸地和近海灘涂的多變地形，又能適應復雜水下環境的兩棲機器人具有重要的使用價值和現實意義。

現有的水陸兩棲機器人基于仿生學的方法設計了多種結構型式，例如仿蟑螂、仿龍蝦、仿螃蟹、仿蛇、仿章魚等等。仿蟑螂結構機器人在實現水陸環境運動時，需要更換驅動機構，降低了機器人的實用性；仿龍蝦或仿螃蟹結構機器人能夠同時適應水陸環境，但其結構較為復雜，水下運動與地面行走效率較低，受到設計結構的影響其穩定性和行走速度很不理想；仿蛇機器人通過彎曲軀體關節使其在陸地和水下均具有一定的運動能力，但其較復雜的關節結構使其運動過程中所需能耗較高；仿章魚機器人利用柔性軀體的結構特性，能夠適應多種復雜環境，但其陸地行走效率較低。美國Pliant公司研制了一種Velox兩棲機器人，具備較好的水陸環境適應性和隱身特性，且可以單兵攜帶，但其仍然存在轉向困難、機動性較差等問題。

綜上所述，目前應用的水陸兩棲機器人普遍機動性能差、轉向困難，結構柔韌性較差、水陸行走速度較低，對于適應水陸兩棲復雜環境的運動與行進具有一定的缺陷。因此設計一款能夠適應陸地與水下環境且具有較好運動性能的水陸兩棲機器人，已經成為一項亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術存在的不足，提供一種環境適應性好、運動穩定性高、兩棲運動性能好的水陸兩棲仿生機器人。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種水陸兩棲仿生機器人，包括多個波動鰭和多個依次連接構成條形軀體的擺動模塊，相鄰兩個擺動模塊之間通過萬向連接機構相連，各擺動模塊包括基板、以擺動方式安裝在基板上的擺動件以及安裝在基板上用于驅使所述擺動件往復擺動的擺動組件，所述水陸兩棲仿生機器人還包括用于驅動各擺動組件工作的擺動驅動裝置和用于驅使條形軀體彎曲轉向的轉向驅動裝置，多個波動鰭環繞條形軀體間隔布置，每個波動鰭均與各擺動模塊的擺動件相連。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述擺動組件為共軛凸輪機構，所述共軛凸輪機構包括兩個驅動凸輪和分別鉸接安裝在基板兩側的兩根擺桿，兩個驅動凸輪轉動安裝在基板上并分別對應與兩根擺桿接觸配合，所述擺動驅動裝置與兩個驅動凸輪相連以驅使兩個驅動凸輪同步轉動，所述擺動件與兩根所述擺桿固接。

所述擺桿與對應驅動凸輪接觸的配合面為弧面。

相鄰兩個擺動模塊的驅動凸輪通過聯動機構相連以同步轉動，以任意一個擺動模塊作為驅動安裝模塊，所述擺動驅動裝置包括安裝在所述驅動安裝模塊的基板上的擺動旋轉驅動件，所述擺動旋轉驅動件的驅動端與驅動安裝模塊的驅動凸輪相連。

所述驅動安裝模塊為條形軀體一端的擺動模塊，所述擺動旋轉驅動件密封安裝在位于條形軀體端部的密封罩中。

所述聯動機構為連接相鄰兩個擺動模塊的驅動凸輪的萬向連接軸。