[发明专利]一种水下爬游式机器人及其工作方法

摘要

本发明公开了一种水下爬游式机器人及其工作方法。本发明包括机器人机身、机器人腿组、推进装置组、电池和控制器。机器人机身包括机身底盘和机身上盖组成。机器人腿组包括四条腿，每条腿结构相同由大腿和小腿组成。大腿由大腿第一关节电机、大腿第一关节电机连接板组、大腿第二关节电机、大腿第二关节电机连接板组和大腿框架组组成；小腿由小腿关节电机、伸缩驱动电机、导向筒、伸缩螺母、限位挡块和小腿杆组成。推进装置组由五个结构相同的推进装置，每个推进装置包括推进驱动电机、螺旋桨和锁紧螺母。本发明可以通过多条腿支撑在海底行走，又可以将腿收起并通过推进装置在水中进行游动，具有广阔的用途。

主权项

1.一种水下爬游式机器人，包括机器人机身、机器人腿组、推进装置组、电池和控制器；其中，机器人机身包括机身底盘和机身上盖组成；机器人腿组包括第一机器人腿、第二机器人腿、第三机器人腿和第四机器人腿；推进装置组包括第一推进装置、第二推进装置、第三推进装置、第四推进装置和第五推进装置；其特征在于：机身上盖置于机身底盘之上，并通过螺栓连接固定；机器人腿组分布于机器人机身两侧，第一机器人腿和第二机器人腿位于机器人机身一侧，第三机器人腿和第四机器人腿位于机器人机身另一侧，第一机器人腿与第三机器人腿沿机器人机身中心线对称分布，第二机器人腿与第四机器人腿沿机器人机身中心线对称分布；四条腿结构相同，每条腿由大腿和小腿组成；第一推进装置、第二推进装置、第三推进装置、第四推进装置和第五推进装置分别安装于机身上盖的五个推进空腔中；五个推进装置结构相同，每个推进装置包括推进驱动电机、螺旋桨和锁紧螺母；推进驱动电机的输出轴穿过螺旋桨并与其通过键连接，推进驱动电机的输出轴末端与锁紧螺母通过螺纹连接，锁紧螺母将螺旋桨压紧在推进驱动电机的输出轴上，推进驱动电机的机壳通过螺钉与机身上盖固定连接；电池和控制器分别通过螺钉固定在机身底盘的内表面上；大腿由大腿第一关节电机、大腿第一关节电机连接板组、大腿第二关节电机、大腿第二关节电机连接板组和大腿框架组组成；大腿第一关节电机与机身底盘之间通过螺栓连接固定；大腿第一关节电机连接板组包括大腿第一关节电机第一连接板和大腿第一关节电机第二连接板；大腿第一关节电机第一连接板的一端与大腿第一关节电机的输出轴之间通过键连接，大腿第一关节电机第二连接板的一端与大腿第一关节电机的机壳之间通过轴承连接；大腿第一关节电机第一连接板和大腿第一关节电机第二连接板的另一端分别与大腿第二关节电机的机壳之间通过螺栓连接固定；大腿第二关节电机连接板组包括大腿第二关节电机第一连接板和大腿第二关节电机第二连接板；大腿第二关节电机第一连接板的一端与大腿第二关节电机的输出轴之间通过键连接，大腿第二关节电机第二连接板的一端与大腿第二关节电机的机壳之间通过轴承连接；大腿第二关节电机第一连接板和大腿第二关节电机第二连接板的另一端分别与大腿框架之间通过螺栓连接固定；大腿框架组包括第一大腿框架和第二大腿框架；第一大腿框架的一端与大腿第二关节电机第一连接板之间通过螺栓连接固定，第二大腿框架的一端与大腿第二关节电机第二连接板之间通过螺栓连接固定；第一大腿框架和第二大腿框架的另一端分别与小腿连接；小腿由小腿关节电机、伸缩驱动电机、导向筒、伸缩螺母、限位挡块和小腿杆组成；小腿关节电机的输出轴与第一大腿框架之间通过键连接，小腿关节电机的机壳与第二大腿框架之间通过轴承连接；伸缩驱动电机的机壳与小腿关节电机的机壳之间通过螺栓连接固定，伸缩驱动电机的输出轴为具有导向螺纹的伸出螺杆，伸缩驱动电机的靠近伸出螺杆一端的机壳与导向筒之间通过螺栓连接固定；导向筒上沿轴线方向对称开有一定宽度的两个长缺口，伸缩驱动电机的伸出螺杆与伸缩螺母之间通过螺纹连接，伸缩驱动电机的伸出螺杆与伸缩螺母之间可以相对旋转，伸出螺杆的末端与限位挡块通过螺纹连接固定；小腿杆中空，小腿杆一端具有对称突耳结构，伸缩螺母的对称突耳结构与小腿杆突耳结构之间通过螺栓连接固定，伸缩螺母与小腿杆穿过伸出螺杆置于导向筒中，同时伸缩螺母与小腿杆的突耳结构置于导向筒的两个长缺口中；此小腿结构可以实现伸长和缩短变化，伸缩驱动电机工作，当伸缩驱动电机的伸出螺杆沿逆时针方向旋转时，带动伸缩螺母沿导向筒运动，伸缩螺母带动小腿杆沿伸出导向筒的方向运动，从而小腿尺寸变长，限位挡块用于限制伸缩螺母位置以防止伸缩螺母从伸出螺杆上脱落；当伸缩驱动电机的伸出螺杆沿顺时针方向旋转时，带动伸缩螺母沿导向筒运动，伸缩螺母带动小腿杆沿缩进导向筒的方向运动，从而小腿尺寸变短；该水下爬游式机器人的爬行的工作方式具体过程为：首先，第一机器人腿、第二机器人腿、第三机器人腿和第四机器人腿中的关节电机工作，每条腿外摆处于支撑初始状态，每条腿的小腿的伸缩驱动电机工作，伸缩驱动电机的伸出螺杆沿逆时针方向旋转带动伸缩螺母沿导向筒运动，伸缩螺母带动小腿杆沿伸出导向筒的方向运动，当小腿长度达到支撑长度时，小腿停止伸长；然后，控制第一推进装置、第二推进装置、第三推进装置、第四推进装置和第五推进装置的运动，水下爬游式机器人慢慢降落直到机器人腿与水底接触；进而，第一推进装置、第二推进装置、第三推进装置、第四推进装置和第五推进装置停止工作，水下爬游式机器人完全通过机器人腿支撑，从而在水底进行行走。