[发明专利]一种水陆两栖多运动模式机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种水陆两栖多运动模式机器人，采用具有圆弧形和椭圆形的多个转动机构的配置和组合式运动，能够在陆地完成滚动、蠕动、移动行走，以及在水中完成划动等运动模式。

背景技术

足式机器人能够适应不平坦、斜坡等多种复杂地形，具有很强的地形适应性。在公开号为CN105365913A的发明专利中公布了一种舵机式驱动的四足爬行机器人，该机器人舵机不仅控制腿部运动，还控制躯体的运动，提高了机器人的灵活性。通过控制腿部、躯体的运动实现四足机器人基本步态，减少了机器人的驱动部件，降低了机构复杂度和成本，提高了机器人整体可靠性。然而大多数四足机器人采用刚性的腰部，即整个躯干为刚性整体，这样的机器人运动柔顺性差。但是在公开号为CN102343950A的发明专利中公布了一种具有柔性腰部和弹性腿的柔顺四足机器人。该机器人将躯干设计为前后两段，中间加了一个俯仰的自由度，使机器人具有了一定的柔顺性。

与足式步行机器人相比，球形滚动机器人只能在较为平坦的地面运动，但是其能量消耗小，运动速度快，运行状态平稳。在公开号为CN1295907A的发明专利中公布了一种可自主滚动的球形机器人，具有球形的外形，能够在内置电机的驱动下滚动。

在公开号为CN102728066A的发明专利中公布了一种可翻滚四足机器人，该机器人巧妙的将足式机器人和球形滚动机器人结合在一起，整体为近似圆形结构。其既具有足式机器人适应性强的特点，又具有球形滚动机器人运行稳定、速度快的优势。但是缺陷在于四足行走速度慢，滚动状态不连续，效率低。

水面移动机器人通常在水中移动，无法在陆上完成移动及一定的作业。在公开号为CN104229087A的发明专利中，该仿生机器人依靠水面张力在水表面灵活运动，但是不能在陆地运动。

水陆两栖机器人既能适应水上运动，又能适应陆上运动。在已公布的发明专利中，在公开号为CN204223006U的发明专利中，该机器人能通过复杂环境，避免被灌木树枝等阻碍前行；履带钝角三角形结构的设计，可以增加受力面积、复杂路面的通过性、小型障碍的越过能力，同时在水面行进时可以向下压住水花，另外桨块设置可以增大水中的推动力。其不足在于，平坦陆地上的运动速度慢，效率低，能耗高。在公开号为CN104773042A的发明专利中，该机器人可在水陆环境中平稳过渡，并且满足水陆两栖环境对于机器人陆上运动和水面中运动的运动模式连续变换的需求，但是其不足在于不能在陆地上适应复杂地形。

在公开号为CN103231747A的发明专利中，该机器人大大提高了蠕动机器人的能动性，具有运动灵活、结构紧凑、体积小、重量轻的特点。其不足在于运动效率低下。

上述现有技术主要的问题是各个机器人的运动模式单一，无法满足多种应用场合的需求。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种水陆两栖多运动模式机器人，能够以四足行走、履带移动，整体式滚动、脉冲式滚动、尺蠖式蠕动和水中划行六种模式前进。

本发明的技术方案为：

所述一种水陆两栖多运动模式机器人，其特征在于：包括主机身结构、两个椭圆旋转轮、四组行走腿；每组行走腿由大腿和小腿组成；

所述主机身结构包括左右两组行走机构、中央控制机构；左右两组行走机构平行布置，并通过中央控制机构固定连接；所述行走机构采用履带式行走方式，行走机构受中央控制机构控制；在左右两组行走机构的外侧面安装有电机控制端；所述电机控制端由中央控制机构控制；

两个椭圆旋转轮分别固定在左右两组行走机构外侧面的电机控制端上，且椭圆旋转轮中心与电机控制端连接，电机控制端能够驱动椭圆旋转轮绕自身中心旋转；

所述椭圆旋转轮长轴两端分别与一条大腿的一端通过主动式转动副配合，大腿的另一端与所述小腿的一端通过主动式转动副配合，且小腿的转动轴与大腿的转动轴平行，大腿以及小腿的转动平面与椭圆旋转轮平面平行；小腿的另一端安装有划水片；单个大腿和单个小腿的外缘为圆弧结构，安装在主机身结构同一侧的两个大腿的外缘和两个小腿的外缘能够组合形成完整圆。

进一步的优选方案，所述一种水陆两栖多运动模式机器人，其特征在于：所述椭圆旋转轮长轴两端开有矩形缺口；矩形缺口内固定安装有大腿驱动电机；所述大腿的一端与大腿驱动电机连接，大腿驱动电机能够驱动大腿绕大腿驱动电机轴转动，大腿的另一端安装有小腿驱动电机；所述小腿的一端与小腿驱动电机连接，小腿驱动电机能够驱动小腿绕小腿驱动电机轴转动；中央控制机构控制所有大腿驱动电机和所有小腿驱动电机。