[实用新型]一种基于3D打印的仿生蜘蛛腿部机构

说明书

本发明提供一种基于3D打印的仿生蜘蛛腿部机构，包括膝节和腿节；所述膝节和腿节之间设计有一个转角；膝节、转角和腿节通过3D打印一体成型，且膝节、转角和腿节内部开设有连通的空腔；所述膝节侧面设置有一个膝节凸台，所述膝节凸台的台面上开设有一个用于与外部气管连通的通孔和若干个螺钉连接孔；所述腿节侧面开设有一个腿部装配口。腿部结构进行转角设计，一方面更加吻合蜘蛛腿部生理结构特征，另一方面足尖落点与身体之间的距离缩短，缩小力矩，降低运动机构处舵机的负荷。利用3D打印技术一体化成型，可以更好的在满足强度的同时做到仿生的形似。3D打印降低了生产成本，同时进行了机构轻量化处理。

技术领域

本实用新型涉及仿生机械领域，具体涉及一种基于3D打印的仿生蜘蛛腿部机构。

背景技术

现有足式爬行机械的腿部机构多用金属CNC加工的方式，成型后为骨架结构，就仿生机械而言，没有做到形似。CNC加工有局限性，腿部需要用螺钉进行拼接，长期使用会出现疲劳松动。而利用3D打印技术一体化成型，可以更好的在满足强度的同时做到仿生的形似。相较于CNC加工，3D打印降低了生产成本，同时进行了机构轻量化处理。采用3D打印的方式，代替CNC加工，减少了CNC加工后的拼接环节，一体化程度高，结构更紧凑，减少连接处应力集中现象。

已有爬行机械的足式设计建模没有转角，足尖与身体之间形成的力矩较大，且对足尖处的摩擦力和爬行机械整体结构刚度有较高的要求，否则难以完成爬行动作。

发明内容

为解决上述问题本实用新型提供了一种基于3D打印的仿生蜘蛛腿部机构，包括膝节和腿节；所述膝节和腿节之间还设计有一个转角；膝节、转角和腿节通过3D打印一体成型，形成一个V字形结构；且膝节、转角和腿节内部开设有连通的空腔；

所述膝节朝向V字形结构内侧的侧面设置有一个膝节凸台，所述膝节凸台的台面上开设有一个用于与外部气管连通的通孔和若干个螺钉连接孔；所述腿节端面开设有一个用于外部金属管穿入的孔洞；所述腿节侧面开设有一个腿部装配口；腿部装配口为方便外部部件的装配而设计。螺钉连接孔以过盈配合的方式与自攻螺钉进行配合，将膝节与仿生蜘蛛的运动机构连接。膝节凸台上开设的通孔将外部气管导入空腔。腿节通过螺母将外部金属管固定。

作为本实用新型的优选，所述膝节凸台的螺钉连接孔数量为4个。

作为本实用新型的优选，所述转角的度数为10°～20°；进一步优选转角的度数为15°。

作为本实用新型的优选，所述仿生蜘蛛腿部机构的材料为PLA材料。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果有：

1)膝节和腿节之间设计转角，吻合蜘蛛腿部生理结构特征足尖落点与身体之间的距离缩短，缩小力矩，降低运动机构处舵机的负荷，同时提高了足尖处与地面的垂直度，在支撑和爬行时得到更大的正压力支持身体的平衡，为复杂地形环境下的爬行，提供了更好的适应能力。

2)相较于金属材料精加工，3D打印成本低，且PLA材料韧性好，不易发生屈服和断裂，满足爬行机械的使用要求。同时3D打印材料更轻，可以对爬行机械进行轻量化，减小运动机构负荷。

附图说明

图1为仿生蜘蛛腿部机构整体结构示意图；

图2为仿生蜘蛛腿部机构正面结构示意图；

图3为仿生蜘蛛腿部机构侧面结构示意图；

图4为仿生蜘蛛腿部机构与仿生蜘蛛的运动机构以及吸附机构的连接示意图；

图中：1、膝节；2、腿节；3、膝节凸台；4、螺钉连接孔；5、通孔；6、孔洞；7、腿部装配口；8、转角。

具体实施方式