[发明专利]一种全拟态仿形推进机构

说明书

本发明涉及拟态机器人结构领域，具体涉及一种全拟态仿形推进机构。包括由驱动电机控制的柔性生物仿形层节壳体，壳体内部固定连接有若干组仿形件，每组含有若干个仿形单件；所述的仿形单件由躯干部、躯干部顶部与壳体相连的链接块以及分布在躯干部两侧的足肢节杆组构成，所述的躯干部由体节悬杆组与其底部的中节耦合杆组构成；所述的足肢节杆组可绕躯干部摆动。在行为原生质复现的基础上，能够增加自身爬步的谐态表现，通过仿生姿态，拟合优化脊节和足组间的谐频耦合，降低作业的惯动性，提高行进的贴地性，竖直方向上降低高度，从而提高了设备的隐蔽性。

技术领域

本发明涉及拟态机器人结构领域，具体涉及一种全拟态仿形推进机构。

背景技术

多足仿生机器人的结构简单而且灵活，承载能力强，稳定性好，不仅能在复杂的非结构的路面上行走，还能轻易地跨过较大的障碍，还能以动态步态实现快速移动。多足仿生机器人可以代替人完成许多危险作业，在军事、矿山开采、核能工业等领域都有广阔的应用前景。

生物学可知，倍足类身体细长，体长2～280毫米。体形多样，或呈前后稍细的圆筒形，或呈背腹扁平的带状，或体形较短，背面拱起，将身体卷曲成球形。体节少者11节，多则几十节，可分头、胸、腹3部分。触角一对，7～8节，末节较短小，顶端有4个感觉圆椎体，少数种类的圆椎体数目更多。

对此，我们研究发现，倍足纲百脚虫的爬步行为富有稳态性，远超其他爬行昆虫。并且，该类昆虫所演化的生理运动模组，使其躯干和足肢能以最佳的调谐比率实行陆上行进运动，并且具有较高的能效转化率和机动灵活性。

现有的拟态推进机构，大多采用足部动力无耦合直驱传动或者柔性气动囊腔形变等方式，存在姿态拟合精度低、行进惯动性大、驱动足运动频率和速度偏低等缺点，并且对生物的姿态拟合性也存在较大的偏差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种全拟态仿形推进机构，使其能够在进行推进及陆上作业时，在行为原生质复现的基础上，能够增加自身爬步的谐态表现，通过仿生姿态，拟合优化脊节和足组间的谐频耦合，降低作业的惯动性，提高行进的贴地性，竖直方向上降低高度，从而提高了设备的隐蔽性。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种全拟态仿形推进机构，包括由驱动电机控制的柔性生物仿形层节壳体，壳体内部固定连接有若干组仿形件，每组含有若干个仿形单件；

所述的仿形单件由躯干部、躯干部顶部与壳体相连的链接块以及分布在躯干部两侧的足肢节杆组构成，所述的躯干部由体节悬杆组与其底部的中节耦合杆组构成；所述的足肢节杆组可绕躯干部摆动。

优选方案如下：

体节悬杆组包括脊直杆、二级摇角杆和二级摆角杆；所述脊直杆的末端与二级摇角杆的上端轴向活动相连；二级摇角杆的侧部通过二级摆角杆与脊直杆相连，从而相对于脊直杆产生机械摆动。

脊直杆末端的一侧通过调谐横杆连接有一级摇角杆，同轴的另一侧设置有一级摆角杆；一级摇角杆和一级摆角杆通过三孔连接片与二级摇角杆相连；二级摇角杆通过二级调谐横杆与二级摆角杆相连；二级摆角杆的末端一侧通过二级角型杆II、二级角型杆I与二级摇角杆相连；二级摇角杆的末端通过过渡摇杆、由电机控制的过渡驱动曲柄、斜拉杆与二级角型杆II相连。

中节耦合杆组包括同轴相连的左内撑杆、左外撑杆、右内撑杆、右外撑杆、前提摆杆、前短转杆、后短转杆和斜拉杆；所述的前提摆杆通过反叉接连杆与二级角型杆II相连；所述的左内撑杆通过左短接转杆与左外撑杆相连，所述的右外撑杆通过右短接转杆与右内撑杆相连。

足肢节杆组包括位于躯干部两侧的相同的左足肢节杆组和右足肢节杆组，每组包括有足基竖杆和可绕足基竖杆进行相对运动的肢节组。