[发明专利]一种基于可变形足-蹼复合推进机构的水陆两栖机器人

权利要求书

1.一种基于可变形足-蹼复合推进机构的水陆两栖机器人，包括水陆两栖机器人密封壳体、密封盖板、前/后盖板、控制电路、电池、通讯天线、复合推进驱动模块、可变形足-蹼模块，所述密封壳体两侧板对称设有多个复合推进驱动模块，每个复合推进驱动模块的输出轴上安装有可变形足-蹼模块；其特征在于：

可变形足-蹼模块由首节、中节和末节三部分组成，各节之间用一块整体的弹性薄板串联，末节固定有无伸缩性软绳，无伸缩性软绳从中间各节中穿过，并最终由首节穿出，接入两栖机器人的复合推进驱动模块，由复合推进驱动模块中的收线电机控制无伸缩性软绳的伸缩；当两栖机器人在水中推进时，无伸缩性软绳为松弛状态，各节在弹性薄板的作用下自然伸直，可变形足-蹼模块呈展平状态，在复合推进驱动模块的驱动下绕输出轴往复摆动，像蹼一样拍动推进；当两栖机器人在陆地上行走时，收线电机将钢丝收紧，由于钢丝与弹簧钢板之间有一定的间隔以及相邻节板之间成一定角度的斜面，故在无伸缩性软绳的拉动作用下，可变形足-蹼模块呈弯曲状态并依靠驱动模块中的自锁机构锁住，在复合推进驱动模块的驱动下绕电机输出轴做旋转运动，完成平地行进，翻越障碍动作；

复合推进驱动模块是由推进驱动轴通过连接平面和紧定螺钉与可变形腿首节相连，将主驱动电机的驱动转矩传递给两栖机器人的可变形足-蹼模块，实现陆地行走、水下拍动动作；推进驱动轴沿轴向中心有一贯穿孔，能够穿过驱动可变形足-蹼模块变形的无伸缩性软绳，无伸缩性软绳、滑块、连接杆、双轴承、套筒、丝杠螺母机构沿轴向依次连接，最终通过收线齿轮与收线电机相连，由收线电机控制无伸缩性软绳的拉动，以驱动可变形足-蹼模块变形；双轴承的作用是将推进驱动轴的回转运动与无伸缩性软绳在推进驱动轴内部的轴向动作隔离开，以防止无伸缩性软绳在可变形足-蹼模块旋转时自身缠绕；推进驱动轴上还安装有光电零位检测装置，用以反馈可变形足-蹼模块的绝对位置。

2.根据权利要求1所述的水陆两栖机器人，其特征在于：所述水陆两栖机器人能的运动模式包括两栖环境下的陆地足式运动和水中蹼式游动两种运动模式；

陆地足式运动模式为：当可变形足-蹼模块在传动空心轴的驱动下作回转运动时，实现两栖机器人的陆地行走、翻越障碍的功能；辅以不同的控制时序，能实现两栖机器人行走步态上的变化，当两栖机器人在较平坦地面行走时，采用三角步态推进方式，即六套可变形足-蹼模块分成两组，每组由呈三角形分布的三套可变形足-蹼模块构成，两组之间存在一定的驱动时序相位差，从而保证了机器人整体在行进过程中的平稳性和快速性；当两栖机器人需要翻越一定高度的障碍时，采用同步步态推进方式，即六套可变形足-蹼模块分成三组，分别由前、中、后部相对的两套模块构成，每组之间存在一定的驱动时序相位差，从而实现了机器人整体在翻越障碍过程中的通过性和协调性；

水中蹼式游动模式：当可变形足-蹼模块在平行于机器人身体平面附近作小范围拍动动作时，机器人实现正向的游动；当可变形足-蹼模块旋转180°后作拍动动作时，机器人实现反向的游动；当机器人一侧的可变形足-蹼模块作拍动动作时，机器人可实现向左或向右的转向游动；当机器人身体两侧的可变形足-蹼模块错位180°进行拍动动作时，机器人实现水下的原地自旋游动；当可变形足-蹼模块位于与机器人身体平面相垂直的位置时，实现机器人在水下的紧急制动动作；当可变形足-蹼模块在与机器人身体平面成一定夹角的位置作拍动动作时，机器人实现上浮或下潜游动运动。