一种基于弧形足-蹼转换机构的两栖推进复合腿

摘要

本发明公开了一种基于弧形足-蹼转换机构的两栖推进复合腿，包括腿骨架，腿骨架的下部固定有导向轴并设有后封盖板和前封盖板，导向轴上设有滑动块，滑动块的下端通过连杆轴与弧形足的中部铰接，弧形足的后端与腿骨架的下端铰接，滑动块上部的导向轴上设有纵向变形弹簧，滑动块的上端设有斜面凸台，腿骨架上部的两侧分别铰接有左蹼型板和右蹼型板，左蹼型板与右蹼型板之间连接有横向变形弹簧，左蹼型板与右蹼型板的下部设有对称的与斜面凸台的斜率吻合的楔形槽，滑动块的上端设有钢丝绳，钢丝绳的另一端与驱动装置连接。既能在陆地、水中等环境保持高机动能力，又能在水陆过渡地带具有良好的通过性和适应性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种两栖机器人，尤其涉及一种基于弧形足-蹼转换机构的两栖推进复合 腿。

背景技术

两栖机器人作为一种能在陆地、水中及水陆过渡环境中有效推进，具备极强的环境 适应力的机器人载体，在农田病虫害监控防治、资源探测及灾难营救等领域有广阔的应 用前景，吸引了越来越多的科技人员的研究和探索。但是由于两栖环境的多样性以及过 渡环境介质中的难通过性，大多数机器人仅在陆地或水中等单一环境中表现出良好的适 应能力。

现有技术中，也有别的机构能实现，但大多数采用两套推进机构。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能在陆地、水中等环境保持高机动能力，又能在水陆过 渡地带具有良好的通过性和适应性的基于弧形足-蹼转换机构的两栖推进复合腿。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的基于弧形足-蹼转换机构的两栖推进复合腿，包括腿骨架，所述腿骨架的下 部固定有导向轴，所述导向轴上设有滑动块，所述滑动块的下端通过连杆轴与弧形足的 中部铰接，所述弧形足的后端与所述腿骨架的下端铰接，所述滑动块上部的导向轴上设 有纵向变形弹簧，所述滑动块的上端设有斜面凸台，所述腿骨架上部的两侧分别铰接有 左蹼型板和右蹼型板，所述左蹼型板与右蹼型板之间连接有横向变形弹簧，所述左蹼型 板与右蹼型板的下部设有对称的与所述斜面凸台的斜率吻合的楔形槽，所述滑动块的上 端设有钢丝绳，所述钢丝绳的另一端与驱动装置连接。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的基于弧形足-蹼转换机 构的两栖推进复合腿，由于腿骨架的下部固定有导向轴，导向轴上设有滑动块，滑动块 的下端通过连杆轴与弧形足的中部铰接，弧形足的后端与腿骨架的下端铰接，滑动块上 部的导向轴上设有纵向变形弹簧，滑动块的上端设有斜面凸台，腿骨架上部的两侧分别 铰接有左蹼型板和右蹼型板，左蹼型板与右蹼型板之间连接有横向变形弹簧，左蹼型板 与右蹼型板的下部设有对称的与斜面凸台的斜率吻合的楔形槽，滑动块的上端设有钢丝 绳，钢丝绳的另一端与驱动装置连接，既能在陆地、水中等环境保持高机动能力，又能 在水陆过渡地带具有良好的通过性和适应性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于弧形足-蹼转换机构的两栖推进复合腿的结构示意 图；

图2为本发明实施例提供的基于弧形足-蹼转换机构的两栖推进复合腿的拆分状态结 构示意图；

图3为本发明实施例中弧形足-蹼转换机构的弧形足状态结构示意图；

图4为本发明实施例中弧形足-蹼转换机构的蹼状态结构示意图；

图中：

1为腿骨架，2为后封盖板，3为前封盖板，4为左蹼型板，5为滑动块，6为连杆轴， 7为弧形足，8为导向轴，9为纵向变形弹簧，10为右蹼型板，11为钢丝绳，12为横向变 形弹簧。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的基于弧形足-蹼转换机构的两栖推进复合腿，其较佳的具体实施方式是：

包括腿骨架，所述腿骨架的下部固定有导向轴，所述导向轴上设有滑动块，所述滑 动块的下端通过连杆轴与弧形足的中部铰接，所述弧形足的后端与所述腿骨架的下端铰 接，所述滑动块上部的导向轴上设有纵向变形弹簧，所述滑动块的上端设有斜面凸台， 所述腿骨架上部的两侧分别铰接有左蹼型板和右蹼型板，所述左蹼型板与右蹼型板之间 连接有横向变形弹簧，所述左蹼型板与右蹼型板的下部设有对称的与所述斜面凸台的斜 率吻合的楔形槽，所述滑动块的上端设有钢丝绳，所述钢丝绳的另一端与驱动装置连 接。

所述腿骨架的下部设有后封盖板和前封盖板。

本发明的基于弧形足-蹼转换机构的两栖推进复合腿，集成了宜于陆地行走的弧形足 和利于水中推进的蹼状腿结构的优点，能同时满足两栖机器人在陆地、水中以及水陆过 渡地形等各种环境的需求，解决了现有的两栖机器人大多利用两套相互独立的水、陆推 进机构，地形适应范围窄且在复杂的水陆过渡地形中机动性不足、通过能力低下的问 题，为两栖机器人在农田病虫害监控防治、资源探测及灾难营救等领域的应用提供了一 种可靠的推进机构策略。

本发明的原理是：

弧形足、腿骨架、连杆轴以及滑动块相互之间通过销轴铰接形成曲柄滑块结构，滑 动块可以在固定于腿骨架上的导向轴中上下滑动；

左右蹼型板通过销轴铰接于腿骨架背部，在左右蹼型板上对称切割与滑动块上的斜 面凸台斜率相吻合的楔形槽，并将其整体嵌入后封盖板的U型槽中从而保证蹼型板只具有 一个旋转自由度；

通过收放紧固于滑动块上的钢丝绳实现滑动块在导向轴中上下滑动，从而同时完成 弧形足的旋转变形运动及左右蹼型板的伸展收拢运动；

当机器人行走于陆地及水陆过渡地带时，钢丝绳放松，纵向变形弹簧产生的弹性回 复力推动滑动块向下运动展开弧形足，同时横向变形弹簧产生的弹性回复力推动左右蹼 型板旋转至收拢状态；

当机器人在水中游动时，钢丝绳收紧，带着滑动块向上运动促使弧形足收拢靠紧腿 骨架，同时滑动块上的斜面凸台推动左右蹼型板旋转至展开状态。

本发明的优点和积极效果为：

1.本发明采用的基于弧形足-蹼转换机构的两栖推进复合腿，集成了宜于陆地行走的 弧形足和利于水中推进的蹼状腿结构的优点，有效地将陆地足式推进方式和水中蹼式推 进方式融合在一起，满足了机器人在水陆两栖环境下的行进和游动等多种运动模式的需 求。

2.本发明结构简单，采用模块化设计，彼此之间互不干扰，便于维护和更换。

3.本发明运动方式灵活，水陆环境适应能力强。

具体实施例：

如图1所示，本发明的两栖推进复合腿包括：腿骨架1、前(后)封盖板3(2)、左 (右)蹼型板4(10)、滑动块5、连杆轴6、弧形足7、导向轴8、纵(横)向变形弹簧9 (12)、钢丝绳11以及销轴等零件。其中前(后)封盖板3(2)及导向轴8通过螺钉螺母 固定于腿骨架1上，弧形足7、腿骨架1、连杆轴6及滑动块5相互之间通过销轴铰接形成曲 柄滑块机构，滑动块5可以在导向轴8中上下滑动；左(右)蹼型板4(10)通过销轴安装 在腿骨架1的背部，且主体部分嵌入后封盖板2上的U型槽中，从而确保只具有一个旋转自 由度，在左(右)蹼型板4(10)上对称切割与滑动块5上的斜面凸台斜率相吻合的楔形 槽；纵向变形弹簧9一端压在滑动块5上，另一端压在腿骨架1上并套入导向轴8中，纵向 变形弹簧9预压缩一部分以便提供足够的载荷确保弧形足7在陆地运行时具有足够的刚 度；横向变形弹簧12两端分别压在左(右)蹼型板4(10)上，横向变形弹簧12预压缩一 部分确保左(右)蹼型板4(10)在陆地运行时处于收拢状态。

本发明的两栖推进复合腿可以实现水陆两栖环境下的陆地足式运动和水中蹼式游动 两种运动模式。

如图3所示陆地足式运动模式：复合腿模块整体在传动轴的驱动下作回转运动，钢丝 绳11处于放松状态，纵向变形弹簧9产生的弹性回复力推动滑动块5向下运动展开弧形足 7，同时横向变形弹簧12产生的弹性回复力推动左(右)蹼型板4(10)旋转至收拢状 态，从而实现两栖机器人的陆地行走、翻越障碍的功能，通过特定的步态设置，保证了 弧形足在行进过程中的平稳性和快速性；

如图4所示水中蹼式游动模式：复合腿模块整体在传动轴的驱动下作往复拍动运动， 钢丝绳11收紧，带着滑动块5向上运动促使弧形足7收拢靠紧腿骨架1，同时滑动块5上的 斜面凸台推动左(右)蹼型板4(10)旋转至展开状态，从而实现两栖机器人的水中游动 功能，通过特定的步态设置，可以实现两栖机器人在水中前进、后退、上升、下潜及转 向等运动模式。

综上，本发明提出的基于弧形足-蹼转换机构的两栖推进复合腿的技术方案集成了宜 于陆地行走的弧形足和利于水中推进的蹼状腿结构的优点，能同时满足两栖机器人在陆 地、水中以及水陆过渡地形等各种环境的需求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替 换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的 保护范围为准。