[發明專利]一種輪鰭配合的多地形水陸兩棲機器人

在審

• 申請號: 202110998674.5
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113619336A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 胡橋;李士杰;曾楊彬;童保成;張堂佳
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B60F3/00
• 分類號: B60F3/00;B63H1/36;B60R16/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種輪鰭配合的多地形水陸兩棲機器人，輪驅動模塊安裝在底板四個端角，柔性鰭面及鰭面驅動單元設置在底板兩側的輪驅動模塊之間。輪驅動模塊主要實現機器人的陸上運動，柔性鰭面主要實現機器人的水下運動，同時，兩者可以通過相互配合動作，實現機器人在臺階、坡道、水陸交界、水泥地、沙石地、草地等多種地形下的靈活運動。本發明的輪鰭配合的多地形水陸兩棲機器人結構簡單緊湊、成本低、可靠性高、環境適應能力強、機動性好、穩定性高等突出優點。

技術領域

本發明屬于兩棲機器人技術領域，具體涉及一種輪鰭配合的多地形水陸兩棲機器人。

背景技術

隨著現代科學技術的蓬勃發展，近海資源探索開發、濱水搜救、物資運輸、軍事偵查等領域對能夠適應多種復雜環境和任務需求的水陸兩棲機器人的需求日益明顯，但受水下洋流湍急、植被叢生，陸地溝壑縱橫、地貌多變，水陸交界泥沙遍布、地形崎嶇等實際復雜問題的束縛，目前多數水陸兩棲機器人體積龐大、結構復雜、成本高、環境適應能力不足、靈活性受限、穩定性難以得到有效提高，因此，研制一種結構簡單緊湊、成本低、可靠性高、環境適應能力強、機動性好、穩定性高的能夠適應多種復雜環境和任務需求的水陸兩棲機器人具有十分重要的應用價值和實際意義。

傳統水陸兩棲機器人多采用輪式、履帶式等推進方式，環境適應能力好，越障能力強，但存在結構復雜、效率低下、機動能力不足等缺點，尤其在植被叢生的水域很容易發生纏繞現象，另外，在波浪湍急的水域機器人也難以保持自身穩定性。除此之外，腿式、球式、輪腿式、輪槳式等推進類型，兼備了諸多優勢，但仍難以實現機器人環境適應性、機動性和穩定性之間更好的均衡。目前基于生物啟發原理的水陸兩棲機器人是一個熱點方向，眾多仿生對象之中，基于波動式推進原理的仿生推進方法為解決上述問題提供了較好的思路，仿生波動式推進方法主要通過柔性鰭面的類正弦波動式推進原理實現機器人的運動，該運動方式具備低速穩定性強的顯著特點。當前基于波動鰭式推進原理的研究成果普遍采用多組柔性鰭面組合的推進形式，本質上難以擺脫波動式推進方式特有的低速特點。

綜上所述，目前水陸兩棲機器人普遍存在結構復雜、環境適應能力不足、機動能力受限、穩定性欠佳等問題，因此設計一種兼具強環境適應性、高機動性和優穩定性的水陸兩棲機器人，對于資源探索開發、濱水搜救、物資運輸、軍事偵查等領域具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種輪鰭配合的多地形水陸兩棲機器人，環境適應能力強、機動能力好、穩定能力高。

本發明采用以下技術方案：

一種輪鰭配合的多地形水陸兩棲機器人，包括底板，底板的長邊兩側分別設置有鰭面驅動單元，鰭面驅動單元的伸出端連接有柔性鰭面，柔性鰭面用于實現多地形水陸兩棲機器人的水下運動；鰭面驅動單元兩側的底板上分別設置有輪驅動模塊，輪驅動模塊用于實現多地形水陸兩棲機器人的陸上運動；底板的前后兩端和下側分別設置有傳感器；鰭面驅動單元，輪驅動模塊和傳感器分別與底板上設置的電子艙模塊和電源連接。

具體的，鰭面驅動單元包括多組，間隔設置在底板長邊兩側的輪驅動模塊之間。

進一步的，鰭面驅動單元包括擺動驅動元件，擺動驅動元件的輸出端與擺臂的一端連接，擺臂的另一端通過鰭面夾持件與柔性鰭面連接，擺臂與鰭面夾持件共有三個方向的自由度。

進一步的，擺臂包括擺臂彈性板，擺臂彈性板的一端通過夾持件旋轉軸與鰭面夾持件連接，擺臂彈性板的另一端通過擺臂旋轉軸與擺動驅動元件連接。

進一步的，鰭面夾持件呈Y型，開口側設置有夾持件通孔，通過夾持件通孔與彈性鰭條的一端連接，彈性鰭條的另一端與柔性鰭面上的鰭面通孔對應連接。

具體的，輪驅動模塊包括旋轉驅動元件，旋轉驅動元件設置在底板前后兩端的下表面，旋轉驅動元件與驅動輪連接。

具體的，柔性鰭面的展開形狀為帶圓弧引導段的鰭面或不帶圓弧引導段的鰭面。