[发明专利]一种仿生水下蛇形机器人

权利要求书

1.一种仿生水下蛇形机器人，其特征在于：包括头部关节（1）、伸缩关节模块A（3）及伸缩关节模块B（8），尾翼关节（10）、侧翼模块（11）和多个偏转关节模块，其中伸缩关节模块A（3）及伸缩关节模块B（8）的前后两端均连接有偏转关节模块，所述伸缩关节模块A（3）的前端与一个偏转关节模块的平面端相连，后端与另一个偏转关节模块的半圆弧面连接，两端连接偏转关节模块的所述伸缩关节模块A（3）与伸缩关节模块B（8）之间通过偏转关节模块相连；所述伸缩关节模块A（3）前端连接的偏转关节模块的半圆弧面连接有头部关节（1），所述伸缩关节模块B（8）后端连接的偏转关节模块的平面端连接有尾翼关节（10），该尾翼关节（10）通过所连接的偏转关节模块的偏转运动带动在水中摆动，实现在水面的前进运动；两端连接偏转关节模块的所述伸缩关节模块A（3）与伸缩关节模块B（8）之间的偏转关节模块的两侧对称安装有侧翼模块（11），用于辅助实现所述仿生水下蛇形机器人在水下的滑翔运动；

所述仿生水下蛇形机器人在自重和配重的共同作用下，整体在静水中保持零浮力状态；当所述仿生水下蛇形机器人向前下潜时，所述伸缩关节模块A（3）缩短，所述伸缩关节模块B（8）伸长，所述仿生水下蛇形机器人前半段体积缩小，后半段体积增大，重心后移较小，浮心后移较大，前半段浮力小于重力，后半段重力小于浮力，所述仿生水下蛇形机器人整体前倾向下，实现下潜；由于缩短伸长的距离相等，所述仿生水下蛇形机器人整体体积不变，浮力不变，所述仿生水下蛇形机器人以固定倾角实现下潜动作；当所述仿生水下蛇形机器人整体上浮时，所述伸缩关节模块A（3）伸长，所述伸缩关节模块B（8）缩短，所述仿生水下蛇形机器人前半段体积增大，后半段体积减小，重心前移较小，浮心前移较大，前半段浮力大于重力，后半段重力大于浮力，所述仿生水下蛇形机器人整体前倾向上，实现上浮；当缩短伸长的距离相等时，所述仿生水下蛇形机器人以固定倾角实现上浮；当所述仿生水下蛇形机器人需要回到水面，需要所述伸缩关节模块A（3）和伸缩关节模块B（8）伸长或收缩至初始位置，最终实现在水中的悬浮。

2.根据权利要求1所述的仿生水下蛇形机器人，其特征在于：各所述偏转关节模块的结构相同，均包括驱动舵机（12）、舵机连接盘（13）、偏转回转轴（14）、连接板（15）及密封腔体，该驱动舵机（12）安装于所述密封腔体内，所述驱动舵机（12）的输出轴通过舵机连接盘（13）与偏转回转轴（14）的一端相连，该偏转回转轴（14）的另一端与所述连接板（15）的一侧连接，该连接板（15）的另一侧转动连接于所述密封腔体上。

3.根据权利要求2所述的仿生水下蛇形机器人，其特征在于：所述连接板（15）呈“U”形，该“U”形开口端的一侧与所述偏转回转轴（14）的另一端相连，另一侧通过回转支撑轴（21）与所述密封腔体转动连接；所述“U”形底部为半圆弧面，用于与相邻所述偏转关节模块的密封腔体、伸缩关节模块A（3）、伸缩关节模块B（8）或头部关节（1）连接。

4.根据权利要求2所述的仿生水下蛇形机器人，其特征在于：所述密封腔体内安装有回转轴承基座（17），所述偏转回转轴（14）的轴肩通过回转轴承与该回转轴承基座（17）转动连接；所述偏转回转轴（14）通过旋转密封机构（16）与密封腔体密封连接。

5.根据权利要求2所述的仿生水下蛇形机器人，其特征在于：所述密封腔体包括腔体（19）及与该腔体（19）两端密封连接的上腔盖（18）和下腔盖（20），所述偏转回转轴（14）由上腔盖（18）穿过，并与所述上腔盖（18）密封连接，所述驱动舵机（12）固接在下腔盖（20）上，所述连接板（15）的另一侧与下腔盖（20）转动连接。