[发明专利]一种仿河狸后肢的脚蹼推进装置

说明书

本发明属于机器人技术领域。目的是提供一种仿河狸后肢的脚蹼装置，该装置应具有结构简单、推进效率高的特点。技术方案是：一种仿河狸后肢的脚蹼装置，其特征在于：该装置包括连杆机构以及铰接于连杆机构的脚蹼；所述脚蹼包括两个舵机、可供舵机固定的脚蹼支架、结构相同且均分别可摆动地铰接在脚蹼支架上的四个足指组件以及与四个足指组件连接以利于划水的薄膜。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体是涉及一种仿河狸后肢的脚蹼推进装置。

背景技术

在我们所熟知的传统意义下的水下机器人，采用的是螺旋桨的方式产生推进力；我们知道，通过螺旋桨旋转的推进方式会产生大的能源消耗，并且存在可靠性低、推进效率比较低、其能量效率不到40％，还会产生涡流等一系列问题，对我们机器人的工作产生较大的阻碍。

在如今的水下机器人领域中，各种水下机器人逐步被应用的实际当中，并且都取得了较好的成绩。在我们对水下机器人的研究中，推进机构的设计以及研究是水下机器人设计中不可缺少的重要一环。推进机构的性能的优劣直接关系到机器人的推进速度和推进效率等方面。两栖动物经过几百万年的发展，能够在复杂多变的环境中生存下来，说明每种两栖动物都拥有独特的特征与功能。因此，模仿两栖动物的推进模式，借此研制出具有高效率以及高机动性的水下机器人，逐渐成为各个领域的研究人员和学者追求的主要目标之一。作为两栖动物的代表河狸就拥有很强的游泳能力，河狸前肢非常短，并且足小，后肢粗壮有力，后足宽大，形状为蹼状。毫无疑问，脚蹼是河狸在水中强大的推进力的来源。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种仿河狸后肢的脚蹼装置，该装置应具有结构简单、推进效率高的特点。

本发明的技术方案是：

一种仿河狸后肢的脚蹼装置，其特征在于：该装置包括连杆机构以及铰接于连杆机构的脚蹼；所述脚蹼包括两个舵机、可供舵机固定的脚蹼支架、结构相同且均分别可摆动地铰接在脚蹼支架上的四个足指组件以及与四个足指组件连接以利于划水的薄膜。

每个足指组件包括通过竖直销轴铰接于脚蹼支架的足指第一节以及分别通过水平销轴依序前后铰接的足指第二节、足指第三节与足指第四节，还包括依序驱动各足指绕水平轴线摆动以及绕竖直轴线摆动的若干柔性绳和可转动地定位在脚蹼支架上且缠绕并绷紧所述柔性绳的上下卷绳轮；其中一个舵机通过驱动该上下卷绳轮实现每个足指组件中各足指的绕水平轴线摆动。

每节足指的上表面和下表面分别制作有定位圈，上柔性绳的一端从上下卷绳轮上引出，依次穿越各足指上表面的上定位圈后，再与足指第四节连接；下柔性绳的一端从该上下卷绳轮上反向引出，依次穿越各足指下表面的下定位圈后，再与足指第四节连接；所述柔性绳上还固定有若干挡块，每个挡块分别与一个足指上的定位圈对应配合；以在两根柔性绳受到上下卷绳轮驱动时，每根柔性绳上的若干挡块均同时各自施力于对应的定位圈，从而实现整个足指组件的伸张或弯曲。

每个足指组件中，足指第一节左右侧也分别制作有带导向槽的左定位圈与右定位圈，另在脚蹼支架上可转动地定位着由另一个舵机驱动的左右卷绳轮，左右两根柔性绳分别从缠绕并固定的左右卷绳轮上引出后，两端再分别固定在左定位圈与右定位圈上；从而实现每个足指组件的绕竖直轴线的左右摆动。

柔性绳的一端均通过卡珠结构与卷绳轮固定连接。

所述连杆机构为模仿河狸后肢且铰接连接的两个连杆；两个连杆的另外两端分别与主体机架以及脚蹼支架连接。

本发明的有益效果是：

(1)本发明采用带有挡块的柔性绳驱动，可以对每节足指进行伸展弯曲控制，只需要一个舵机作为动力装置，因而减轻了整体重量；并且柔性绳驱动能够随着每节足指的角度变化而进行变化，力的方向也能随之改变。