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原文传递水陆两栖仿生机器水禽

专利名称：	水陆两栖仿生机器水禽
摘要：	本实用新型公开一种水陆两栖仿生机器水禽，采用水禽为仿生模板设计，采用多种运动模式转换，环境适应力更强，灵活性更高。包括：壳体、头部单元、腿部单元和髋关节；其中头部单元采用三自由度控制和绳驱动控制，可以实现头部多自由度旋转和灵活伸缩，用于维持平衡和下潜运动。腿部单元包括辅助腿和动力腿，辅助腿用于机器水禽在不平稳环境下的辅助支撑。髋关节的曲柄连杆结构和动力腿的蜗轮蜗杆结构可以实现腿部持续、大摆角范围、高扭矩的运动，侧面弹簧‑直线轴承结构用于腿部跳跃和减震。
专利类型：	实用新型
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	石立伟;郭书祥;刘惠康;邢会明;侯夕欢;刘钰
专利状态：	有效
申请日期：	2018-05-09T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201820687224.8
公开号：	CN208789813U
代理机构：	北京理工大学专利中心
代理人：	仇蕾安;杨志兵
分类号：	B62D57/032(2006.01);B;B62;B62D;B62D57
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.水陆两栖仿生机器水禽，其特征在于：包括：壳体(1-42)、头部单元、腿部单元和髋关节；所述头部单元固定在壳体(1-42)前端面，包括三个关节，分别为头部第一关节、头部第二关节和头部第三关节；所述头部第一关节包括：头部(1-1)、头部连接件(1-3)、颈部连接件A(1-6)和颈部连接件B(1-10)；所述头部(1-1)固定在头部连接件(1-3)上，轴线平行的头部连接件(1-3)和颈部连接件B(1-10)分别通过轴承支撑在所述颈部连接件A(1-6)的两端；所述头部连接件(1-3)能够带着头部(1-1)绕头部连接件(1-3)的轴线转动，所述颈部连接件A(1-6)能够绕颈部连接件B(1-10)的轴线转动；所述颈部连接件B(1-10)与头部第二关节相连；所述头部第二关节用于为头部(1-1)绕头部连接件(1-3)的转动以及颈部连接件A(1-6)绕颈部连接件B(1-10)的转动提供动力；所述头部第三关节用于带动头部第一关节和头部第二关节整体进行俯仰运动和左右摆动；所述腿部单元包括：两个动力腿部关节，两个所述动力腿部关节对称分布在壳体(1-42)的左右两侧，所述动力腿部关节包括：动力腿第一关节和动力腿第二关节，其中包括：脚部(3-1)以及带动脚部(3-1)运动以改变脚部(3-1)与地面之间夹角的动力腿第一关节动力及传动机构；所述动力腿第二关节用于带动动力腿第一关节整体前后摆动，实现陆地行走；所述髋关节为两个，对称安装在壳体(1-42)左右两侧板上，所述动力腿部关节和与之对应侧的髋关节相连，髋关节用于使与之相连的动力腿部关节前后摆动。 2.如权利要求1所述的水陆两栖仿生机器水禽，其特征在于：所述腿部单元还包括辅助腿部关节，所述辅助腿部关节安装在壳体(1-42)底板前侧，包括：左右两个辅助腿以及带动左右两个辅助腿弯曲/伸展的辅助腿动力及传动机构，当所述辅助腿伸展时通过万向轮(2-16)与地面接触。 3.如权利要求1或2所述的水陆两栖仿生机器水禽，其特征在于，所述头部第二关节具有包括：颈部第一电机(1-23)、转动轴(1-16)和绳驱动单元；所述绳驱动单元包括：线驱动柱(1-19)、线驱动圆盘(1-26)、同轴固定在所述头部连接件(1-3)的线传动圆盘A(1-7)、同轴空套在颈部连接件B(1-10)两端与颈部连接件A(1-6)固接的线传动圆盘B(1-11)、同轴空套在连接件B(1-10)两端的线驱动转动轮(1-12)；所述颈部第一电机(1-23)固定在颈部第一电机壳(1-24)内，颈部第一电机连接架(1-15)一端与所述颈部连接件B(1-10)固接，另一端与颈部第一电机壳(1-24)固接；所述转动轴(1-16)的两端分别通过轴承支撑在所述颈部第一电机连接架(1-15)上；所述转动轴(1-16)的两端分别同轴固接有线驱动柱(1-19)；所述线驱动圆盘(1-26)与同轴固接在颈部第一电机(1-23)输出轴上的颈部第一电机舵盘(1-25)同轴固接，所述线驱动圆盘(1-26)通过绳驱动线驱动柱(1-19)，所述线驱动柱(1-19)分别通过绳驱动线传动圆盘B(1-11)和线驱动转动轮(1-12)，所述线驱动转动轮(1-12)通过绳驱动线传动圆盘A(1-7)。 4.如权利要求1或2所述的水陆两栖仿生机器水禽，其特征在于，所述头部第三关节具体包括：颈部连接架(1-35)以及固定在颈部第二电机壳(1-30)内的颈部第二电机(1-29)、固定在颈部第三电机壳(1-37)内的颈部第三电机(1-36)；所述颈部第二电机(1-29)的输出轴上同轴固定有颈部第二电机舵盘(1-32)；所述头部第二关节与颈部第二电机连接架(1-28)固接，所述颈部第二电机连接架(1-28)一端与所述颈部第二电机舵盘(1-32)固接，另一端通过轴承支撑在所述颈部第二电机壳(1-30)上，由此通过所述颈部第二电机(1-29)带动头部第一关节和头部第二关节整体进行俯仰运动；所述颈部第三电机(1-36)输出轴沿竖直方向，颈部第三电机舵盘(1-39)同轴固接在所述颈部第三电机(1-36)输出轴上；所述颈部第二电机壳(1-30)与颈部连接架(1-35)固接，所述颈部连接架(1-35)一端与所述颈部第三电机舵盘(1-39)固接，另一端通过轴承支撑在所述颈部第三电机壳(1-37)上，由此通过所述颈部第三电机(1-36)带动头部第一关节和头部第二关节整体进行左右摆动；所述颈部第三电机壳(1-37)固定在壳体(1-42)前端面。 5.如权利要求2所述的水陆两栖仿生机器水禽，其特征在于，所述辅助腿动力及传动机构包括：固定在辅助腿电机壳(2-2)内的辅助腿电机(2-1)、电机传动齿轮(2-6)和横向支撑杆(2-8)；所述辅助腿电机壳(2-2)固定在壳体(1-42)底板前侧；所述辅助腿电机(2-1)输出轴上同轴固接辅助腿电机舵盘(2-5)，与所述辅助腿电机舵盘(2-5)同轴固接的电机传动齿轮(2-6)与同轴固定在横向支撑杆(2-8)一端的杆上轴向齿轮(2-7)相啮合；所述横向支撑杆(2-8)的两端分别通过轴承支撑在辅助腿部连接支架(2-13)上；两个辅助腿对称安装在横向支撑杆(2-8)轴向的两端；所述辅助腿包括竖向支撑杆(2-14)和万向轮(2-16)，所述竖向支撑杆(2-14)的一端与所述横向支撑杆(2-8)固接，另一端安装万向轮(2-16)。 6.如权利要求1或2所述的水陆两栖仿生机器水禽，其特征在于，所述动力腿第一关节动力及传动机构包括：固定在动力腿第一电机壳(3-7)内的动力腿第一电机(3-11)、由第一蜗轮(3-8)和第一蜗杆(3-9)组成的第一蜗轮蜗杆传动机构；其连接关系为：所述脚部(3-1)固定在第一直杆(3-2)上，所述第一直杆(3-2)的两端分别通过轴承支撑在动力腿第一电机壳(3-7)的底部；竖直设置的所述第一蜗杆(3-9)与同轴固接在第一直杆(3-2)中部第一蜗轮(3-8)啮合；所述第一蜗杆(3-9)顶部通过第一蜗杆连接盘(3-10)和与动力腿第一电机(3-11)输出轴同轴固接的动力腿第一电机舵盘(3-12)固接。 7.如权利要求6所述的水陆两栖仿生机器水禽，其特征在于，所述动力腿第二关节包括：固定在动力腿第二电机壳(3-27)内的动力腿第二电机(3-14)、由第二蜗轮(3-18)和第二蜗杆(3-17)组成的第二蜗轮蜗杆传动机构；所述动力腿第二电机(3-14)输出轴与动力腿第一电机(3-11)输出轴垂直，所述第二蜗杆(3-17)通过第二蜗杆连接盘(3-16)与同轴固接在动力腿第二电机(3-14)输出轴上的动力腿第二电机舵盘(3-15)固接，与第一蜗轮(3-8)轴线平行的第二蜗轮(3-18)与第二蜗杆(3-17)啮合，第二蜗轮(3-18)同轴固接在第二直杆(3-19)中部；所述第二直杆(3-19)的两端分别通过轴承支撑在动力腿第一电机壳(3-7)的上端，所述第二直杆(3-19)的两端分别同轴固接电机传动连接盘A(3-24)和电机传动连接盘B(3-25)，所述电机传动连接盘A(3-24)和电机传动连接盘B(3-25)分别和与之对应侧的动力腿第一电机壳(3-7)固定。 8.如权利要求7所述的水陆两栖仿生机器水禽，其特征在于，所述髋关节包括：动力腿第三电机(3-31)、动力腿第四电机(3-41)、曲柄(3-32)以及由第三蜗杆(3-44)和蜗轮摆杆(3-45)组成的蜗轮蜗杆传动机构；所述动力腿第三电机(3-31)固定在壳体(1-42)的侧板上，其输出轴垂直于壳体(1-42)的侧板；所述曲柄(3-32)与所述动力腿第三电机(3-31)的输出轴固接；滑杆(3-33)的一端与曲柄(3-32)销接，另一端套在动力腿第二电机壳(3-27)下端矩形空心管内，并与固定在动力腿第二电机壳(3-27)下端矩形空心管内的直线轴承配合，形成曲柄摇块结构；所述动力腿第二电机壳(3-27)与壳体(1-42)侧板相对的一侧设置有旋转轴(3-47)，所述旋转轴(3-47)的一端与所述动力腿第二电机壳(3-27)相连，另一端与直线轴承连接板(3-37)连接，所述直线轴承连接板(3-37)与直线轴承C(3-38)固定；在所述壳体(1-42)的侧板上设置有凹槽，弹簧(3-39)和直线轴承C(3-38)套装在位于壳体(1-42)侧板凹槽内的固定杆(3-40)上，其中所述弹簧(3-39)的底部与直线轴承C(3-38)连接，顶部与壳体(1-42)侧板凹槽的内顶部相连；所述动力腿第四电机(3-41)固定在壳体(1-42)侧板的凹槽内，所述第三蜗杆(3-44)通过第三蜗杆连接盘(3-43)与同轴固接在动力腿第四电机(3-41)的输出轴上的动力腿第四电机舵盘(3-42)固接；所述第三蜗杆(3-44)与设置在蜗轮摆杆(3-45)中部的蜗轮啮合，其中蜗轮摆杆(3-45)位于第三蜗杆(3-44)下方；所述蜗轮摆杆(3-45)的一端与通过轴承支撑在在壳体(1-42)侧板上的第三直杆(3-46)固接，另一端设置有与动力腿第二电机壳(3-27)侧面旋转轴(3-47)相配合的摆杆，当所述蜗轮摆杆(3-45)转动设定角度时，向上拨动旋转轴(3-47)压缩弹簧(3-39)，蜗轮摆杆(3-45)的长度保证在所述弹簧(3-39)达到最大压缩时蜗轮摆杆(3-45)能够与旋转轴(3-47) 脱离接触。
所属类别：	实用新型