[发明专利]一种仿青蛙水下机器人

说明书

本发明公开一种仿青蛙水下机器人，机架内部设有控制单元和电池组，机架上侧安装有太阳能电池板，摄像头安装于机架前端下侧，左前肢和右前肢分别安装于机架前端的左右两侧并可上下摆动和定位，左后肢中的左前大腿杆、左膝盖、左后大腿杆、机架构成四连杆结构，左前小腿杆、左膝盖、左后小腿杆、左踝关节构成四连杆结构，左脚掌横向安装于左踝关节上并可在0～70°的范围内自由摆动，从而左电缸伸长可使左脚掌向后划水；右后肢中的右前大腿杆、右膝盖、右后大腿杆、机架构成四连杆结构，右前小腿杆、右膝盖、右后小腿杆、右踝关节构成四连杆结构，右脚掌横向安装于右踝关节上并可在0～70°的范围内自由摆动，从而右电缸伸长可使右脚掌向后划水。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种仿青蛙水下机器人。

背景技术

近年来为了更好地适应不同水下环境和任务要求，仿水生生物的推进技术研究受到众多学者的关注，不同运动形式的水下仿生推进技术的相继研究，对不断丰富并完善水下推进技术、拓宽水下机器人应用范围具有非常重要的研究意义和实用价值。目前，有多种模仿海洋生物的水下机器人被研制出来，然而大多数水下机器人仍然依靠船舶等使用的螺旋桨推进方式，传统的螺旋桨推进方式推进噪声大、隐蔽性不强，同时适应环境的能力较差。而自然界中许多生物经历多年的进化和自然界的淘汰，其运动机理在推进方式，推进效率方面，有人类所设计的机械结构无法比拟的优势。因此，以生物为原型的仿生机器人便如雨后春笋般出现。面对人类无法轻易到达或较危险的地方，如果能有一种机器人可以应对复杂的外界环境的同时能够作为探测设备，操作设备，通讯设备以及武器系统的载体，则可在军事侦察、能源探索、反恐救灾、科学研究、气象探测等领域能起到重要作用。

水中的生物经过千百年的进化，具有各种各样的游动机理和推进方式，受此启发所形成的水下推进方式也数不胜数。青蛙躯干扁平，头部略尖，这样的体型有利于减少游动过程中的水下阻力，实现破水前进。与前肢相比，青蛙后肢长度占整体的比例很大，且后肢大而强健，趾间有蹼，从而可以增大排水面积，实现快速游动。青蛙在水中借助其带蹼的脚掌和后肢的推进机制，通过腿部的往复伸展运动，能自由的在水面和水底游动。同时青蛙的游动采用双肢协同的运动方式，克服了鱼尾摆动过程中的侧向力和重浮心偏移问题，使生物体运行更加平稳，同时生物青蛙可以在较短的时间内达到较高的运动速度，便于躲避水下环境潜在的危险。现有的仿青蛙跳跃机构以气动肌肉为驱动器，每个关节由一个气动肌肉和一个复位弹簧驱动，可完成青蛙的仿生蹬腿、收腿等动作。但只能在水面漂浮的状态下进行游动，无法进行下潜与上浮等复杂动作。

仿生青蛙划动推进是一种运动方式独特且具有广阔应用前景的水下推进方式。如果能借鉴生物青蛙灵巧的生物结构，基于其游动机理来模拟其高效的水下运动方式，便能弥补传统水下机器人体积重量大、灵活性差的不足，从而创造出具有较强环境适应性的仿生水下机器人。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种仿青蛙水下机器人，能够依靠青蛙的生物学原理实现在水中的游动，并能实现转向、上浮、下潜等动作，具有较强的仿生性和隐蔽性。