[发明专利]一种仿生水黾机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术，具体为一种可在水面上行走的仿生水黾机器人。

背景技术

仿生技术研究是当今机器人研究领域内的前沿课题，模拟各种生物在各种特定条件下的卓越功能，制造出可以代替人类从事恶劣环境下工作的仿生机器人，是研究的最终目标。

各国学者对仿水黾的水上机器人进行了大量研究。卡内基梅隆大学、哥伦比亚大学、麻省理工大学和清华大学(吴立成等，水上漂浮仿生水黾机器人，ZL200610112601.7，清华大学，2006)等都研制出了仿生水黾机器人，其划水腿和支撑腿由金属丝涂特殊防水材料弯制而成，主要利用水的表面张力支撑机器人漂浮于水面，不利于携带负载进行工作。利用水的浮力支撑机器人漂浮于水面的仿水黾机器人国内外也有所研究。河北工业大学高铁红教授课题组研制的一款仿水黾机器人(高铁红，仿水黾机器人机构及性能分析研究：[博士论文]，河北工业大学，2008)，采用了3个微小电磁铁作为驱动器，驱动三自由度输入并联解耦划水驱动机构实现划水运动，支撑腿采用聚氨酯材料制作成圆柱体，利用其所受浮力支撑机器人浮于水面。该机器人由于受到微小电磁铁行程及复位弹簧弹性恢复力的影响，划水速度受到限制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种仿生水黾机器人，该机器人模仿生物水黾的结构和运动机理设计，采用水的浮力支撑机器人，具有水上运动负载能力强，移动速度快，划水效率高等特点。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种仿生水黾机器人，其特征在于该机器人模仿生物水黾的结构布局，主要包括机架、对称安装在机架上的前后四条支撑腿和中间左右两条划水腿、舵机组件和控制电路，所述划水腿包括划水腿划水机构和划水腿抬腿机构，所述舵机组件包括划水舵机组件和抬腿舵机组件；

所述支撑腿包括依次连接的上连接杆、中连接杆和漂浮支撑腿，上连接杆与机架连接；

所述划水腿划水机构为四杆机构，包含第一划水杆、第二划水杆、第三划水杆及机架，第一划水杆的一端经划水舵机臂与划水舵机输出轴连接，第一划水杆的另一端与第二划水杆的一端、第二划水杆的另一端与第三划水杆的一端、以及第三划水杆的另一端与机架之间均为旋转副连接；

所述划水腿抬腿机构为平行四边形机构，包含第一抬腿杆、第二抬腿杆、连接板和划水板，第一抬腿杆一端经抬腿舵机臂与抬腿舵机连接，抬腿舵机经舵机支撑架与连接板连接，第一抬腿杆的另一端与划水板的一端，划水板的另一端与第二抬腿杆的一端、第二抬腿杆的另一端与连接板之间均通过旋转副连接，所述旋转副为微小轴承及销轴制作而成；

所述划水舵机组件包括划水舵机、划水舵机支撑架和划水舵机臂，划水舵机经舵机支撑架连接到机架上，划水舵机臂分别与划水腿划水机构和划水舵机连接；所述抬腿舵机组件包括抬腿舵机、抬腿舵机支撑架和抬腿舵机臂，抬腿舵机经抬腿舵机支撑架与划水腿抬腿机构连接，抬腿舵机臂分别与划水腿抬腿机构和抬腿舵机连接。

与现有技术相比，本发明仿生水黾机器人具有结构简单，水上运动负载能力强，移动速度快，划水效率高等特点。

附图说明

图1为本发明仿生水黾机器人一种实施例的整体结构主视结构示意图；

图2为本发明仿生水黾机器人一种实施例的整体结构俯视结构示意图；

图3为本发明仿生水黾机器人一种实施例的整体结构左视结构示意图；

图4为本发明仿生水黾机器人一种实施例的划水腿划水机构结构示意图，其中，图4(1)为划水腿划水机构主视结构示意图，图4(2)为划水腿划水机构主视结构中的局部结构放大示意图；图4(3)为划水腿划水机构俯视结构示意图；

图5为本发明仿生水黾机器人一种实施例的划水腿抬腿机构结构示意图，其中，图5(1)为划水腿抬腿机构主视结构图，图5(2)为划水腿抬腿机构左视结构图；图5(3)为划水腿抬腿机构左视结构中的局部结构放大示意图；

图6为本发明仿生水黾机器人一种实施例的划水腿抬腿机构中的第一抬腿杆31结构示意图；其中，图6(1)为第一抬腿杆31的主视图，图6(2)为第一抬腿杆31的左视图；

图7为本发明仿生水黾机器人一种实施例的舵机组件6中的抬腿舵机臂63结构示意图；其中，图7(1)为抬腿舵机臂63结构的主视图，图7(2)为抬腿舵机臂63结构的左视图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明：