一種基于弧形足-蹼轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的兩棲推進(jìn)復(fù)合腿的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種兩棲機(jī)器人，尤其涉及一種基于弧形足-蹼轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的兩棲推進(jìn)復(fù)合腿。
【背景技術(shù)】
[0002]兩棲機(jī)器人作為一種能在陸地、水中及水陸過渡環(huán)境中有效推進(jìn)，具備極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)力的機(jī)器人載體，在農(nóng)田病蟲害監(jiān)控防治、資源探測及災(zāi)難營救等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，吸引了越來越多的科技人員的研究和探索。但是由于兩棲環(huán)境的多樣性以及過渡環(huán)境介質(zhì)中的難通過性，大多數(shù)機(jī)器人僅在陸地或水中等單一環(huán)境中表現(xiàn)出良好的適應(yīng)能力。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，也有別的機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)，但大多數(shù)采用兩套推進(jìn)機(jī)構(gòu)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種既能在陸地、水中等環(huán)境保持高機(jī)動能力，又能在水陸過渡地帶具有良好的通過性和適應(yīng)性的基于弧形足-蹼轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的兩棲推進(jìn)復(fù)合腿。
[0005]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本實(shí)用新型的基于弧形足-蹼轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的兩棲推進(jìn)復(fù)合腿，包括腿骨架，所述腿骨架的下部固定有導(dǎo)向軸，所述導(dǎo)向軸上設(shè)有滑動塊，所述滑動塊的下端通過連桿軸與弧形足的中部鉸接，所述弧形足的后端與所述腿骨架的下端鉸接，所述滑動塊上部的導(dǎo)向軸上設(shè)有縱向變形彈簧，所述滑動塊的上端設(shè)有斜面凸臺，所述腿骨架上部的兩側(cè)分別鉸接有左蹼型板和右蹼型板，所述左蹼型板與右蹼型板之間連接有橫向變形彈簧，所述左蹼型板與右蹼型板的下部設(shè)有對稱的與所述斜面凸臺的斜率吻合的楔形槽，所述滑動塊的上端設(shè)有鋼絲繩，所述鋼絲繩的另一端與驅(qū)動裝置連接。
[0007]由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于弧形足-蹼轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的兩棲推進(jìn)復(fù)合腿，由于腿骨架的下部固定有導(dǎo)向軸，導(dǎo)向軸上設(shè)有滑動塊，滑動塊的下端通過連桿軸與弧形足的中部鉸接，弧形足的后端與腿骨架的下端鉸接，滑動塊上部的導(dǎo)向軸上設(shè)有縱向變形彈簧，滑動塊的上端設(shè)有斜面凸臺，腿骨架上部的兩側(cè)分別鉸接有左蹼型板和右蹼型板，左蹼型板與右蹼型板之間連接有橫向變形彈簧，左蹼型板與右蹼型板的下部設(shè)有對稱的與斜面凸臺的斜率吻合的楔形槽，滑動塊的上端設(shè)有鋼絲繩，鋼絲繩的另一端與驅(qū)動裝置連接，既能在陸地、水中等環(huán)境保持高機(jī)動能力，又能在水陸過渡地帶具有良好的通過性和適應(yīng)性。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于弧形足-蹼轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的兩棲推進(jìn)復(fù)合腿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于弧形足-蹼轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的兩棲推進(jìn)復(fù)合腿的拆分狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中弧形足-蹼轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的弧形足狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中弧形足-蹼轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的蹼狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖中:
[0013]I為腿骨架，2為后封蓋板，3為前封蓋板，4為左蹼型板，5為滑動塊，6為連桿軸，7為弧形足，8為導(dǎo)向軸，9為縱向變形彈簧，10為右蹼型板，11為鋼絲繩，12為橫向變形彈
O
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將對本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0015]本實(shí)用新型的基于弧形足-蹼轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的兩棲推進(jìn)復(fù)合腿，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0016]包括腿骨架，所述腿骨架的下部固定有導(dǎo)向軸，所述導(dǎo)向軸上設(shè)有滑動塊，所述滑動塊的下端通過連桿軸與弧形足的中部鉸接，所述弧形足的后端與所述腿骨架的下端鉸接，所述滑動塊上部的導(dǎo)向軸上設(shè)有縱向變形彈簧，所述滑動塊的上端設(shè)有斜面凸臺，所述腿骨架上部的兩側(cè)分別鉸接有左蹼型板和右蹼型板，所述左蹼型板與右蹼型板之間連接有橫向變形彈簧，所述左蹼型板與右蹼型板的下部設(shè)有對稱的與所述斜面凸臺的斜率吻合的楔形槽，所述滑動塊的上端設(shè)有鋼絲繩，所述鋼絲繩的另一端與驅(qū)動裝置連接。
[0017]所述腿骨架的下部設(shè)有后封蓋板和前封蓋板。
[0018]本實(shí)用新型的基于弧形足-蹼轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的兩棲推進(jìn)復(fù)合腿，集成了宜于陸地行走的弧形足和利于水中推進(jìn)的蹼狀腿結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，能同時滿足兩棲機(jī)器人在陸地、水中以及水陸過渡地形等各種環(huán)境的需求，解決了現(xiàn)有的兩棲機(jī)器人大多利用兩套相互獨(dú)立的水、陸推進(jìn)機(jī)構(gòu)，地形適應(yīng)范圍窄且在復(fù)雜的水陸過渡地形中機(jī)動性不足、通過能力低下的問題，為兩棲機(jī)器人在農(nóng)田病蟲害監(jiān)控防治、資源探測及災(zāi)難營救等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一種可靠的推進(jìn)機(jī)構(gòu)策略。
[0019]本實(shí)用新型的原理是:
[0020]弧形足、腿骨架、連桿軸以及滑動塊相互之間通過銷軸鉸接形成曲柄滑塊結(jié)構(gòu)，滑動塊可以在固定于腿骨架上的導(dǎo)向軸中上下滑動；
[0021]左右蹼型板通過銷軸鉸接于腿骨架背部，在左右蹼型板上對稱切割與滑動塊上的斜面凸臺斜率相吻合的楔形槽，并將其整體嵌入后封蓋板的U型槽中從而保證蹼型板只具有一個旋轉(zhuǎn)自由度；
[0022]通過收放緊固于滑動塊上的鋼絲繩實(shí)現(xiàn)滑動塊在導(dǎo)向軸中上下滑動，從而同時完成弧形足的旋轉(zhuǎn)變形運(yùn)動及左右蹼型板的伸展收攏運(yùn)動；
[0023]當(dāng)機(jī)器人行走于陸地及水陸過渡地帶時，鋼絲繩放松，縱向變形彈簧產(chǎn)生的彈性回復(fù)力推動滑動塊向下運(yùn)動展開弧形足，同時橫向變形彈簧產(chǎn)生的彈性回復(fù)力推動左右蹼型板旋轉(zhuǎn)至收攏狀態(tài)；
[0024]當(dāng)機(jī)器人在水中游動時，鋼絲繩收緊，帶著滑動塊向上運(yùn)動促使弧形足收攏靠緊腿骨架，同時滑動塊上的斜面凸臺推動左右蹼型板旋轉(zhuǎn)至展開狀態(tài)。
[0025]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果為:
[0026]1.本實(shí)用新型采用的基于弧形足-蹼轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的兩棲推進(jìn)復(fù)合腿，集成了宜于陸地行走的弧形足和利于水中推進(jìn)的蹼狀腿結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，有效地將陸地足式推進(jìn)方式和水中蹼式推進(jìn)方式融合在一起，滿足了機(jī)器人在水陸兩棲環(huán)境下的行進(jìn)和游動等多種運(yùn)動模式的需求。
[0027]2.本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，采用模塊化設(shè)計，彼此之間互不干擾，便于維護(hù)和更換。
[0028]3.本實(shí)用新型運(yùn)動方式靈活，水陸環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。
[0029]具體實(shí)施例:
[0030]如圖1所示，本實(shí)用新型的兩棲推進(jìn)復(fù)合腿包括:腿骨架1、前(后)封蓋板3(2)、左(右)蹼型板4(10)、滑動塊5、連桿軸6、弧形足7、導(dǎo)向軸8、縱(橫)向變形彈簧9(12)、鋼絲繩11以及銷軸等零件。其中前(后)封蓋板3(2)及導(dǎo)向軸8通過螺釘螺母固定于腿骨架I上，弧形足7、腿骨架1、連桿軸6及滑動塊5相互之間通過銷軸鉸接形成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，滑動塊5可以在導(dǎo)向軸8中上下滑動；左(右)蹼型板4(10)通過銷軸安裝在腿骨架I的背部，且主體部分嵌入后封蓋板2上的U型槽中，從而確保只具有一個旋轉(zhuǎn)自由度，在左(右)蹼型板4(10)上對稱切割與滑動塊5上的斜面凸臺斜率相吻合的楔形槽；縱向變形彈簧9 一端壓在滑動塊5上，另一端壓在腿骨架I上并套入導(dǎo)向軸8中，縱向變形彈簧9預(yù)壓縮一部分以便提供足夠的載荷確保弧形足7在陸地運(yùn)行時具有足夠的剛度；橫向變形彈簧12兩端分別壓在左(右)蹼型板4 (10)上，橫向變形彈簧12預(yù)壓縮一部分確保左(右)蹼型板4(10)在陸地運(yùn)行時處于收攏狀態(tài)。
[0031]本實(shí)用新型的兩棲推進(jìn)復(fù)合腿可以實(shí)現(xiàn)水陸兩棲環(huán)境下的陸地足式運(yùn)動和水中蹼式游動兩種運(yùn)動模式。
[0032]如圖3所示陸地足式運(yùn)動模式:復(fù)合腿模塊整體在傳動軸的驅(qū)動下作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，鋼絲繩11處于放松狀態(tài)，縱向變形彈簧9產(chǎn)生的彈性回復(fù)力推動滑動塊5向下運(yùn)動展開弧形足7，同時橫向變形彈簧12產(chǎn)生的彈性回復(fù)力推動左(右)蹼型板4(10)旋轉(zhuǎn)至收攏狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)兩棲機(jī)器人的陸地行走、翻越障礙的功能，通過特定的步態(tài)設(shè)置，保證了弧形足在行進(jìn)過程中的平穩(wěn)性和快速性；
[0033]如圖4所示水中蹼式游動模式:復(fù)合腿模塊整體在傳動軸的驅(qū)動下作往復(fù)拍動運(yùn)動，鋼絲繩11收緊，帶著滑動塊5向上運(yùn)動促使弧形足7收攏靠緊腿骨架1，同時滑動塊5上的斜面凸臺推動左(右)蹼型板4 (10)旋轉(zhuǎn)至展開狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)兩棲機(jī)器人的水中游動功能，通過特定的步態(tài)設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)兩棲機(jī)器人在水中前進(jìn)、后退、上升、下潛及轉(zhuǎn)向等運(yùn)動模式。
[0034]綜上，本實(shí)用新型提出的基于弧形足-蹼轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的兩棲推進(jìn)復(fù)合腿的技術(shù)方案集成了宜于陸地行走的弧形足和利于水中推進(jìn)的蹼狀腿結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，能同時滿足兩棲機(jī)器人在陸地、水中以及水陸過渡地形等各種環(huán)境的需求。
[0035]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種基于弧形足-蹼轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的兩棲推進(jìn)復(fù)合腿，其特征在于，包括腿骨架，所述腿骨架的下部固定有導(dǎo)向軸，所述導(dǎo)向軸上設(shè)有滑動塊，所述滑動塊的下端通過連桿軸與弧形足的中部鉸接，所述弧形足的后端與所述腿骨架的下端鉸接，所述滑動塊上部的導(dǎo)向軸上設(shè)有縱向變形彈簧，所述滑動塊的上端設(shè)有斜面凸臺，所述腿骨架上部的兩側(cè)分別鉸接有左蹼型板和右蹼型板，所述左蹼型板與右蹼型板之間連接有橫向變形彈簧，所述左蹼型板與右蹼型板的下部設(shè)有對稱的與所述斜面凸臺的斜率吻合的楔形槽，所述滑動塊的上端設(shè)有鋼絲繩，所述鋼絲繩的另一端與驅(qū)動裝置連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于弧形足-蹼轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的兩棲推進(jìn)復(fù)合腿，其特征在于，所述腿骨架的下部設(shè)有后封蓋板和前封蓋板。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于弧形足-蹼轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的兩棲推進(jìn)復(fù)合腿，包括腿骨架，腿骨架的下部固定有導(dǎo)向軸并設(shè)有后封蓋板和前封蓋板，導(dǎo)向軸上設(shè)有滑動塊，滑動塊的下端通過連桿軸與弧形足的中部鉸接，弧形足的后端與腿骨架的下端鉸接，滑動塊上部的導(dǎo)向軸上設(shè)有縱向變形彈簧，滑動塊的上端設(shè)有斜面凸臺，腿骨架上部的兩側(cè)分別鉸接有左蹼型板和右蹼型板，左蹼型板與右蹼型板之間連接有橫向變形彈簧，左蹼型板與右蹼型板的下部設(shè)有對稱的與斜面凸臺的斜率吻合的楔形槽，滑動塊的上端設(shè)有鋼絲繩，鋼絲繩的另一端與驅(qū)動裝置連接。既能在陸地、水中等環(huán)境保持高機(jī)動能力，又能在水陸過渡地帶具有良好的通過性和適應(yīng)性。
【IPC分類】B60F3/00
【公開號】CN204820993
【申請?zhí)枴緾N201520565448
【發(fā)明人】張世武, 周佑丞, 鐘斌, 方濤, 許旻
【申請人】中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月28日