[發明專利]一種水陸兩棲仿生機器人

在審

• 申請號: 202011243684.X
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112356629A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 白穎;戰崇玉;馬仕麟
• 申請（專利權）人: 常州機電職業技術學院
• 主分類號: B60F3/00
• 分類號: B60F3/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉;戴風友

本發明屬于特種機器人技術領域，涉及一種水陸兩棲仿生機器人。所述的仿生機器人的頭部、腹部和尾部依次相連，所述頭部包括鴨腳結構、頭部殼體和傳動裝置；所述鴨腳結構為仿鴨蹼的被動鉸鏈式結構，包括鴨腳架和鴨腳掌；所述鴨腳掌對稱通過鉸鏈安裝在鴨腳架上；鴨腳結構通過腿部結構固定在頭部殼體的兩側，所述頭部殼體為圓柱形封閉空殼，內部含有傳動裝置；所述傳動裝置包括驅動電機、主動錐齒輪和被動錐齒輪，驅動電機通過錐齒輪組將動力傳至連桿以控制鴨腳結構運動。本發明的水陸兩棲仿生機器人解決了水下動作難，結構復雜，成本過高等問題，給相關工作人員提供了很大的幫助，節省很多時間，成本低，機器人運行精度高，靈敏性好。

技術領域

本發明屬于特種機器人技術領域，涉及一種水陸兩棲仿生機器人。

背景技術

在脊椎動物的發展進化歷程中，水陸兩棲動物的發展歷史最為悠久。由于它們是較早的從水下走出并在陸地上生活的脊椎動物，所以成為了由單棲過渡至兩棲動物的典型代表。長久的進化發展使得兩棲動物不僅能夠在陸地上爬行，而且能在水中游動。他們既保存有來自魚類祖先的水下生活性狀，又有適應陸地生活的新性狀，并且具備著強大的環境適應能力。所以，向自然界中的生物學習，采用仿生學原理，設計、研制新型的機器、設備、材料和完整的仿生系統，是近年來快速發展的研究領域之一。

近年來，隨著海洋的戰略地位愈發重要，水陸兩棲機器人得到了極大的發展。由于海洋的環境復雜多變難以探索，所以如何設計出結構簡單靈巧且適應性強的水陸兩棲機器人成為機器人研究中的重中之重?？茖W家通過將仿生學和機器人兩大學科相結合，提出了新的想法：水陸兩棲仿生機器人。水陸兩棲仿生機器人根據兩棲生物的生理結構和運動方式進行設計。由于生物經過了億萬年的進化與演繹，其生物體模型對海洋和陸地環境的適應性強，所以水陸兩棲仿生機器人將會更容易完成指定的水下工作。相比于單一的水下或陸地機器人，水陸兩棲機器人具備陸地和水下兩種運動方式，因此可以完成更多、更復雜的任務。

基于以上背景，針對國內外對兩棲仿生機器人的需求，結合仿生學知識，提取了蛇、鴨的生物學特點，設計一種兩棲仿生機器人，期望解決現有的問題。

發明內容

本發明的目的在于滿足現在水下探測任務的高要求性，提供一種水陸兩棲仿生機器人，能夠靈活高效的完成水下任務。

本發明的技術方案如下：

一種水陸兩棲仿生機器人，包括頭部、尾部和腹部；

所述的頭部、腹部和尾部依次相連，所述的腹部可根據實際要求安裝一個或多個。

所述頭部包括鴨腳結構、頭部殼體和傳動裝置；

所述鴨腳結構為仿鴨蹼的被動鉸鏈式結構，包括鴨腳架和鴨腳掌；所述鴨腳掌對稱通過鉸鏈安裝在鴨腳架上，能以90°角進行開合運動；鴨腳結構通過腿部結構固定在頭部殼體的兩側，所述頭部殼體為圓柱形封閉空殼，內部含有傳動裝置；所述傳動裝置包括驅動電機、主動錐齒輪和被動錐齒輪；驅動電機的輸出端通過主動錐齒輪與被動錐齒輪齒合；被動錐齒輪與腿部結構相連，驅動電機通過錐齒輪組將動力傳至連桿以控制鴨腳結構運動；所述腿部結構采用六個連桿構成的Klann連桿。

所述尾部包括鴨腳結構、尾部殼體、傳動裝置和螺旋槳；

所述尾部的鴨腳結構和傳動裝置與頭部的相同；所述尾部殼體為圓柱形封閉空殼，內部設有傳動裝置；所述螺旋槳固定在尾部殼體的尾部，由傳動裝置的電機直接驅動，用于水下直線加速。

所述腹部包括腹部殼體和轉彎裝置；轉彎裝置固定在腹部殼體的上表面。所述腹部殼體為圓柱形封閉殼體，內部設有轉彎裝置的驅動模塊和電源。所述的轉彎裝置包括舵機架A、舵機架B、舵機A和舵機B；所述的舵機架A固定在腹部殼體的上表面，舵機架A上固定舵機A，舵機A的另一端固定舵機架B，舵機架B上固定舵機B，舵機B的另一端固定舵機架C，舵機架A與舵機架B垂直，舵機架C與舵機架B平行。舵機的輸出軸垂直安裝，實現俯仰和偏航運動。