[发明专利]一种基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构

说明书

本发明涉及仿生机器人领域，公开了一种基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构，包括驱动部、被驱动部驱动旋转的凸轮、六个传动部以及六个柔性仿生触手，凸轮设置在驱动部下方，所述驱动部外侧设置有套筒，所述传动部设置在套筒上，所述柔性仿生触手位于套筒远离中心点的一侧，所述凸轮对应六个传动部一侧一体成型有六个凸起，凸轮轮廓线形状为凹凸间隔设置的轮廓曲线且呈中心对称。本发明只要通过驱动电机使其以一定速率转动便能实现仿生触手驱动杆相对于水母机器人中心轴线的运动形态一致，进而使柔性仿生触手的运动形态保持一致，有效提高了机器水母的可操作性和灵活性。

技术领域

本发明涉及仿生机器人技术领域，具体涉及一种基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构。

背景技术

水下机器人是一种机动灵活的水下作业装备，与传统的水下作业手段相比，作业方式、范围，适应能力等方面具有明显优势。与传统的波状游动鱼类机器人相比，仿霞水母机器人具有环境适应性强、隐蔽性高以及可靠性高的特点。

仿霞水母机器人通过仿生水母收缩外壳挤压内腔的方式，改变内腔体积，喷出腔内的水，通过喷水推进的方式进行移动，这种运动方式相较于其他鱼类的波状游动、胸鳍拍动推进等游动方式，具有简单、能量利用效率高的特点。近年来基于水母推进方式作为仿生原型的机器人研究越来越受到重视，但是仍然缺少拥有高效率推进方式的机器人。

而目前的水母形机器人主要采用螺旋桨推进器、液压推进器、泵喷推进器、磁流体推进器等装置作为推进运动手段，在运动学的角度上，这些推进方式与水母改变内腔体积、喷水推进的方式差异大，难以达到仿生的目的且运动结构复杂、能量利用效率低。

为了满足仿生的目的，在进行机器水母的机构设计时，一方面要使得外壳形貌与真实水母相似,另一方面要保证外壳形貌能够做运动幅度和运动周期与真实水母相似。目前的水母机器人主要是通过应用电磁、形状记忆合金等智能机构和材料才制作的,不仅难以保证仿生机器的两个基本要求,其使用场合、推进性能也受到很大的制约。此外，目前水母机器人的驱动方式较为复杂，增加了整机的重量，提高了功耗，还存在噪音大等问题。

现有技术中，申请号为CN201410403989.0公开的水母机器人驱动结构较为复杂，加工装配较为困难，采用的是伺服电机驱动，对电机控制要求更高，并且无法做到腔体慢速外展，快速收缩的仿生运动形态，为此本发明提出一种新的基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构，以解决上述的问题。

(二)技术方案

为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构，包括驱动部、被驱动部驱动旋转的凸轮、六个传动部以及六个柔性仿生触手，凸轮设置在驱动部下方，所述驱动部外侧设置有套筒，所述传动部设置在套筒上，所述柔性仿生触手位于套筒远离中心点的一侧，所述凸轮对应六个传动部一侧一体成型有六个凸起，凸轮轮廓线形状为凹凸间隔设置的轮廓曲线且呈中心对称。

优选的，所述凸起轮廓线每一段圆弧的圆心与凸轮中心之间的距离和圆弧的半径之比为一比十，六段圆弧的圆心以凸轮中心为基点呈现圆周阵列，圆弧的圆周角均为五十五度，圆弧间形成断面，断面一端为前一个圆弧的最远点，另一端为下一个圆弧的最近点，最远点到凸轮中心和最近点到凸轮中心所形成度数为八度的夹角，凸轮轮廓线距离凸轮中心最近点的长度与凸轮轮廓线距离凸轮中心最远点的长度之比为零点八二比一。

优选的，凸轮上突出部分有D字形孔，凸轮上部有凹槽，以减少凸轮质量与耗材，所述驱动部包括电机连接板，所述电机连接板有四个与步进电机连接的螺孔和六个与套筒连接的螺孔，所述凸轮安装在套筒内部，电机连接动力源，通过螺丝固定在电机连接板上，电机输出轴与凸轮D字形孔连接。