[發明專利]一種仿生水下蛇形機器人

有效

• 申請號: 202011451967.3
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN114619431B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 王聰;劉銅;張國偉;劉春;劉啟宇;李斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B63C11/52
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 白振宇

1.一種仿生水下蛇形機器人，其特征在于：包括頭部關節（1）、伸縮關節模塊A（3）及伸縮關節模塊B（8），尾翼關節（10）、側翼模塊（11）和多個偏轉關節模塊，其中伸縮關節模塊A（3）及伸縮關節模塊B（8）的前后兩端均連接有偏轉關節模塊，所述伸縮關節模塊A（3）的前端與一個偏轉關節模塊的平面端相連，后端與另一個偏轉關節模塊的半圓弧面連接，兩端連接偏轉關節模塊的所述伸縮關節模塊A（3）與伸縮關節模塊B（8）之間通過偏轉關節模塊相連；所述伸縮關節模塊A（3）前端連接的偏轉關節模塊的半圓弧面連接有頭部關節（1），所述伸縮關節模塊B（8）后端連接的偏轉關節模塊的平面端連接有尾翼關節（10），該尾翼關節（10）通過所連接的偏轉關節模塊的偏轉運動帶動在水中擺動，實現在水面的前進運動；兩端連接偏轉關節模塊的所述伸縮關節模塊A（3）與伸縮關節模塊B（8）之間的偏轉關節模塊的兩側對稱安裝有側翼模塊（11），用于輔助實現所述仿生水下蛇形機器人在水下的滑翔運動；

所述仿生水下蛇形機器人在自重和配重的共同作用下，整體在靜水中保持零浮力狀態；當所述仿生水下蛇形機器人向前下潛時，所述伸縮關節模塊A（3）縮短，所述伸縮關節模塊B（8）伸長，所述仿生水下蛇形機器人前半段體積縮小，后半段體積增大，重心后移較小，浮心后移較大，前半段浮力小于重力，后半段重力小于浮力，所述仿生水下蛇形機器人整體前傾向下，實現下潛；由于縮短伸長的距離相等，所述仿生水下蛇形機器人整體體積不變，浮力不變，所述仿生水下蛇形機器人以固定傾角實現下潛動作；當所述仿生水下蛇形機器人整體上浮時，所述伸縮關節模塊A（3）伸長，所述伸縮關節模塊B（8）縮短，所述仿生水下蛇形機器人前半段體積增大，后半段體積減小，重心前移較小，浮心前移較大，前半段浮力大于重力，后半段重力大于浮力，所述仿生水下蛇形機器人整體前傾向上，實現上浮；當縮短伸長的距離相等時，所述仿生水下蛇形機器人以固定傾角實現上浮；當所述仿生水下蛇形機器人需要回到水面，需要所述伸縮關節模塊A（3）和伸縮關節模塊B（8）伸長或收縮至初始位置，最終實現在水中的懸浮。

2.根據權利要求1所述的仿生水下蛇形機器人，其特征在于：各所述偏轉關節模塊的結構相同，均包括驅動舵機（12）、舵機連接盤（13）、偏轉回轉軸（14）、連接板（15）及密封腔體，該驅動舵機（12）安裝于所述密封腔體內，所述驅動舵機（12）的輸出軸通過舵機連接盤（13）與偏轉回轉軸（14）的一端相連，該偏轉回轉軸（14）的另一端與所述連接板（15）的一側連接，該連接板（15）的另一側轉動連接于所述密封腔體上。

3.根據權利要求2所述的仿生水下蛇形機器人，其特征在于：所述連接板（15）呈“U”形，該“U”形開口端的一側與所述偏轉回轉軸（14）的另一端相連，另一側通過回轉支撐軸（21）與所述密封腔體轉動連接；所述“U”形底部為半圓弧面，用于與相鄰所述偏轉關節模塊的密封腔體、伸縮關節模塊A（3）、伸縮關節模塊B（8）或頭部關節（1）連接。

4.根據權利要求2所述的仿生水下蛇形機器人，其特征在于：所述密封腔體內安裝有回轉軸承基座（17），所述偏轉回轉軸（14）的軸肩通過回轉軸承與該回轉軸承基座（17）轉動連接；所述偏轉回轉軸（14）通過旋轉密封機構（16）與密封腔體密封連接。

5.根據權利要求2所述的仿生水下蛇形機器人，其特征在于：所述密封腔體包括腔體（19）及與該腔體（19）兩端密封連接的上腔蓋（18）和下腔蓋（20），所述偏轉回轉軸（14）由上腔蓋（18）穿過，并與所述上腔蓋（18）密封連接，所述驅動舵機（12）固接在下腔蓋（20）上，所述連接板（15）的另一側與下腔蓋（20）轉動連接。