[发明专利]柔性鳍波动推进式两栖仿生机器人

说明书

本发明公开了柔性鳍波动推进式两栖仿生机器人，包括机体，机体两侧对称安装有柔性鳍；机体包括柔性外壳和机架；机架位于机体内部；机架的中间对称安装有两组鱼鳍转向模块，用于控制两侧柔性鳍在其法相平面上的上下摆动；机架的两侧对称安装有多组鱼鳍驱动模块，用于输出波动推进；每一侧柔性鳍呈波浪形，用于作为柔性鳍波动推进式仿生两栖机器人的柔性驱动装置。本发明柔性鳍波动推进式两栖仿生机器人结构简单、易于维护、能源利用率高、运动快速平稳、具备自锁能力、作业时噪声小、承载能力强、具有水陆两栖作业能力，每一侧柔性鳍的运动过程原理相同，可模块化量产，若发生故障只需对故障部件进行替换，易于维护。

技术领域

本发明属于两栖机器人的技术领域，涉及两栖环境下稳定作业的两栖机器人，特别涉及柔性鳍波动推进式两栖仿生机器人。

背景技术

海洋是能源、生物资源和金属资源的战略性开发基地，是目前最现实、最具发展潜力的空间。水下机器人自20世纪后半叶诞生，专为在普通潜水技术较难到达的区域执行各种任务。现有大多数的水下机器人在外形上更像一艘微小型潜艇，都是针对深海环境的水下作业，在浅水、碎浪带和海滩区域作业能力较弱，甚至无法作业；而陆上应用的机器人对极浅水和碎浪带区域更是束手无策。水陆两栖机器人是一种集陆地和水中特定运动于一体的特种移动机器人，可以解决上述问题。

但现有的水下机器人无论是多足式、波动式、轮式、履带式等，都很难在满足对机器人在水中可自由调节沉浮要求的同时满足对机器人在陆地的越障能力、机动性、稳定性等方面的要求。尤其在水生物繁茂的两栖区域，现有的水下机器人因连续旋转的驱动方式极易发生缠绕，无法进行有效的作业。因此，现有的水下机器人不能直接作为水陆两栖机器人，需要研制专门的水陆两栖机器人，同时改良其在两栖区域的驱动方式。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：（1）在专利申请号为CN201820999194.4的西北工业大学专利中，通过对不同驱动机构的设计，使机器人在两栖环境下利用不同的机构进行驱动，完成其在两栖不同环境下移动的任务要求。该专利存在的问题是：在岸上利用简单的四个金属片往复运动实现机器人的移动，其运动过程中稳定性差，容易发生倾倒的现象；机器人所有的动力来源来自11个舵机，承载能力差，且结构复杂。（2）专利申请号为CN201710155344.3的中国专利，通过轮桨转向机构的设计实现了机器人在水中的较快的上浮下潜，但是由于其利用螺旋桨进行推进，水生物繁茂的地区轮桨驱动系统极易与水生物发生缠绕，且仍未解决运动过程中颠簸严重运动不平稳的问题。

综上，针对现有的水陆两栖机器人存在的问题，需要一种新型改良的水陆两栖机器人，改进其装置结构和驱动方式，实现结构简单、易于维护、能源利用率高、运动快速平稳等优势。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供一种柔性鳍波动推进式仿生两栖机器人，结构简单、易于维护、能源利用率高、运动快速平稳、具备自锁能力、作业时噪声小、承载能力强、具有水陆两栖作业能力，解决了现有技术中存在的问题。

本发明所采用的技术方案是，柔性鳍波动推进式两栖仿生机器人，包括机体，机体两侧对称安装有柔性鳍；机体包括柔性外壳和机架；机架位于柔性外壳内部；机架的中间对称安装有两组鱼鳍转向模块，用于控制两侧柔性鳍在其法相平面上的上下摆动；机架的两侧对称安装有多组鱼鳍驱动模块，用于输出波动推进；每一侧柔性鳍呈波浪形，作为柔性鳍波动推进式仿生两栖机器人的柔性驱动装置。

进一步地，柔性外壳采用顺丁橡胶材料制备而成。

进一步地，柔性外壳两侧对称开设多组鳍条开口槽；机架的两侧对称安装的多组鱼鳍驱动模块与柔性外壳每一侧开设的鳍条开口槽的开孔一一对应；每一个鱼鳍驱动模块的输出端均与一个鳍条固定连接；机架每一侧设置的鳍条穿出对应的同一侧柔性外壳上开设的鳍条开口槽，用于共同夹持一侧柔性鳍。