[发明专利]一种具有模式转换功能的防风防浪型仿生水黾机器人

说明书

技术领域

本发明涉及仿生水黾机器人，特别涉及一种具有模式转换功能的防风防浪型仿生水黾机器人。

背景技术

水黾可以利用腿部的疏水特性在水面快速的行进和跳跃，并且对水面的干扰比较小。受水黾的启发，近几年仿生水黾机器人的发展得到很多方面的关注。由于仿生水黾机器人的机械效率高、在水面的行进快速、对水面的干扰比较小、轻便以及噪音小的优势，使得仿生水黾机器人在军事侦察、水质监测、环境数据监测、管道内壁的探查方面得到了广泛的应用。目前，仿生水黾机器人的研究主要停留在对水黾的运动仿真，然而对于自然界实际情况的应对存在较大问题，比如对风浪的适应性很弱，导致行驶稳定性不高。

例如公布号为CN104176223A的专利文献公开了一种能够在水面上滑行以及连续跳跃的仿生水黾机器人，这种机器人利用复杂的齿轮传动结构从而实现了模仿水黾在水上的运动情况，但是这种机器人自身比较笨重，无法携带更多的设备实现其他方面的作用。

公布号为CN102556318A的专利文献公开了一种仿生水黾机器人，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；所述划水腿抬腿机构为平行四边形机构；所述划水腿划水机构与所述划水腿抬腿机构串联安装，并通过控制机构相互配合运动。上述机器人的能较好的实现水黾的划水效果，但是它的缺点在于效率不高，自身震动较大，并且没有应对风浪的能力。

公开号CN 203318656 U的专利文献公开了一种腿部有储备浮力作用的新型仿生水黾机器人，由四条支撑腿、两条左右对称布置的划水腿、主体框架、舵机部件等部分组成，依靠设计的具有小水线面特点的浮力支撑腿支撑机器人漂浮于水面，在遇到小波浪时小水线面特点的浮力支撑腿可减少机器人的运动响应，提高稳定性。

上述这种机器人通过腿部的细长流线型支柱能在波浪小的时候增加机体的动力学特性，能在小波浪的时候储备浮力，具有一定的耐波特性，但对于风浪较大的情况仍无法稳定运行。

发明内容

本发明提供了一种具有模式转换功能的防风防浪型仿生水黾机器人，可以针对水体的状态对运动模式进行调节，在风浪较大地时候仍保持平稳，且运行阻力小、运动灵活。

一种具有模式转换功能的防风防浪型仿生水黾机器人，包括主体底板以及安装在主体底板上的支撑组件和划水组件，所述支撑组件包括布置在主体底板周围的四条支撑腿，

每条支撑腿包括：

横向支撑腿，一端与主体底板横向转动铰接；

纵向支撑腿，一端与横向支撑腿的自由端纵向转动铰接；

漂浮支撑腿，顶部与纵向支撑腿的自由端连接；

所述仿生水黾机器人还包括保持主体底板、横向支撑腿和纵向支撑腿之间相对位置的保持部件，以及用于驱动横向支撑腿相对主体底板横向转动、驱动纵向支撑腿相对横向支撑腿转动的第一驱动部件；

所述第一驱动部件通过驱动横向支撑腿和纵向支撑腿使所述仿生水黾机器人在四条支撑腿在相互平行且与前进方向平行、整体重心处于高位的前进模式和四条支撑腿在相互成90°夹角、整体重心处于低位的平稳模式之间转换。

本发明中，支撑仿生水黾机器人(以下简称机器人)的四条支撑腿的各段可以进行调整，分别是横向支撑腿可以相对主体底板横向转动，纵向支撑腿可以相对横向支撑腿纵向转动；并且还设有有保持部件将支撑腿保持在某个状态和位置，以及调整支撑腿状态和位置的驱动机构，从而通过第一驱动机构实现所述仿生水黾机器人在前进模式和平稳模式之间转换。

驱动横向支撑腿相对主体底板横向转动对应调整的是四条支撑腿之间的位置关系，在相互平行且与前进方向平行或是相互成90°夹角之间转换，通过第一驱动部件的调节可以实现相互转换。

驱动纵向支撑腿相对横向支撑腿转动对应调整的是每条支撑腿中纵向支撑腿相对横向支撑腿的位置关系，这个位置关系会影响整体重心的变化，将水表面作为水平面，横向支撑腿相对水平面角度是保持不变的，此时调整纵向支撑腿相对横向支撑腿转动，则调整了纵向支撑腿相对水平面的角度，纵向支撑腿相对水平面角度较大时，整体重心处于高位；纵向支撑腿相对水平面角度较小时，整体重心处于低位；