CN107538478A - 一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统，由若干机械仿生节单元协同组成，其上下支撑模块利用螺旋副将圆周运动转为直线运动，完成支撑平台或支撑底座的上下运动，前后运动模块将电机输出动力经伞齿轮改变方向，通过齿轮齿条将圆周运动转为直线运动，完成足或支撑平台的前后运动。控制模块利用行程开关在极限位置促发下一运动，实现前后运动模块或上下支撑模块的循环运动，交替运动从而实现节单元的行进。各节协同实现系统的行进、转向和越障，运用扁平化设计，降低整体高度，提高作战效率，减少战士体能消耗，降低着弹面面积。

Description

一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统
技术领域
本发明涉及一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统，通过模仿蛇类在伸缩爬行行进时的身体运动姿态，利用扁平化设计，实现战时单兵低姿匍匐行进的自动化。属于提高作战效率，减少战士体能消耗，降低着弹面面积的扁平蠕动爬行系统。
背景技术
单兵低姿匍匐前进用于利用低矮掩体迅速隐蔽地接近目标或敌火力下通过障碍物。我军单兵低姿匍匐前进是在卧倒的基础上进行的，利用手臂扒地和两脚蹬地协调一致向前行进。但在训练或实战中，低姿匍匐前进仍存在许多尚待改进之处。
1)单兵低姿匍匐前进时身体大部分与地面微接，摩擦力大，前进受阻。增加战士体能消耗，影响作战效率。同时，在复杂地形下匍匐前进时，战士身体上下起伏，易扩大着弹面面积，进而造成非必要的战斗减员。
因此，通过模仿蛇类在伸缩爬行行进时的身体运动姿态，利用扁平化设计，将由多节机械仿生节单元组成一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统，进而优化设计出符合单兵作战需求的单兵机甲。使战士身体与地面稍有间隙，降低摩擦。利用机甲自带的能源前进，减少战士体能消耗，保存战斗实力。同时，扁平化设计可减少战士暴露面积，减小着弹面面积，有效减少非战斗减员。
2)单兵低姿匍匐前进时前进的动力多由手臂和两脚提供。当手臂向前扒地时，手肘关节处手骨与地面磕碰，导致手肘表皮磕伤碰伤。在训练时造成训练伤，战时在成不必要的非战斗伤，进而影响训练或作战效益。
为此，根据扁平蠕动爬行系统优化设计的单兵机甲，将战士身体与地面隔开，有效杜绝战士身体与地面的磕碰情况，防止训练伤的发生，战时提高作战效益。
发明内容
本发明的目的，是提供一种提高作战效率，减少战士体能消耗，降低着弹面面积的扁平蠕动爬行系统。
本发明的目的是这样实现的：一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统由若干机械仿生节单元，机械仿生节单元包括：上下支撑模块、前后运动模块、控制模块三部分。
所述的上下支撑模块由扁平蠕动爬行系统节单元的支撑底座、支撑平台、动力及传动部分组成。由电机输出动力经螺旋副将圆周运动转为直线运动，实现支撑平台或支撑底座的上下运动。
所述的前后运动模块由扁平蠕动爬行系统节单元的足、动力及传动部分组成。由电机输出动力经伞齿轮改变方向，通过齿轮齿条将圆周运动转为直线运动，实现足或支撑平台的前后运动。
所述的上下支撑模块与前后运动模块一同构成本发明的主体部分。
所述的控制模块由电源、行程开关和导线组成，行程开关固定于上下支撑模块和前后运动模块的极限位置，当相应的模块运动到极限位置时触发开关接通电源，发起下一运动过程，具体运动顺序如下：足前伸时前后运动模块到达后极限位置，促发开关使支撑底座上升，节重量落于足。当支撑底座到达上极限位置时，促发开关使支撑平台前进。当支撑平台到达前极限位置时，促发开关使支撑底座下降，节重量落于支撑底座。当支撑底座到达下极限位置时，促发开关使足前伸，进入下一循环。所述的控制模块是扁平蠕动爬行系统运动的控制核心。
本发明一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统采用了以上的技术方案，具有以下优点和特点：
1、上下支撑模块利用螺旋副将圆周运动转为直线运动，完成支撑平台或支撑底座的上下运动，为节单元的行进提供前提。
2、前后运动模块将电机输出动力经伞齿轮改变方向，通过齿轮齿条将圆周运动转为直线运动，完成足或支撑平台的前后运动，为节单元的行进提供前提。
3、控制模块利用行程开关促发下一运动，实现足和支撑平台以及支撑底座的循环运动，交替运动从而实现节单元的行进。
4、本发明一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统运用扁平化设计，降低整体高度，为实战化设计提供保障。
5、本发明一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统由多节机械仿生节单元组成功能完备的系统，各节协同实现系统的行进、转向和越障，为提高作战效率，减少战士体能消耗，降低着弹面面积提供前提保证。
附图说明
图1是本发明一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统机械仿生节单元模型样机的外观图
图2是本发明一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统机械仿生节单元模型样机的俯视图
图3是本发明一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统机械仿生节单元模型样机上下支撑模块的外观结构图
图4是本发明一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统机械仿生节单元模型样机前后运动模块的外观结构图
图5是本发明一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统机械仿生节单元模型样机支撑底座的外观结构图
图6是本发明一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统机械仿生节单元模型样机支撑平台的外观结构图
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种提高作战效率，减少战士体能消耗，降低着弹面面积的扁平蠕动爬行系统。改系统由若干机械仿生节单元构成，机械仿生节单元由上下支撑模块、前后运动模块、控制模块三部分组成。
一、请参见图1。本发明一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统由若干机械仿生节单元(如图1)协同连接组成。
二、请参见图2。本发明一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统的机械仿生节单元由上下支撑模块(如图3)、前后运动模块(如图4)、控制模块三部分组成。
1、请参见图3。本发明一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统的上下支撑模块由节单元的A001支撑底座(如图5)、A002支撑平台(如图6)、A003螺旋副、A004直线轴承和A005N20减速电机组成。由A005N20减速电机输出动力经A003螺旋副将圆周运动转为直线运动，实现支撑平台或支撑底座的上下运动。A004直线轴承用于A001支撑底座与A002支撑平台的定位。
2、请参见图2。本发明一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统的前后运动模块由B001足、B002伞齿轮、B003齿轮齿条、B004直线轴承和B005N20减速电机组成。由B005N20减速电机输出动力经B002伞齿轮改变方向，通过B003齿轮齿条将圆周运动转为直线运动，完成上下支撑模块或前后运动模块的前后运动。B004直线轴承用于前后运动模块与A002支撑平台的定位。
3、请参见图6。本发明一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统的控制模块由电源、C001行程开关和导线组成，行程开关固定于上下支撑模块和前后运动模块的极限位置，当相应的模块运动到极限位置时触发开关接通电源，发起下一运动过程，具体运动顺序如下：足前伸时前后运动模块到达后极限位置，促发开关使支撑底座上升，节重量落于足。当支撑底座到达上极限位置时，促发开关使支撑平台前进。当支撑平台到达前极限位置时，促发开关使支撑底座下降，节重量落于支撑底座。当支撑底座到达下极限位置时，促发开关使足前伸，进入下一循环。
本发明所述的一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统，利用2个N20减速电机分别控制升降和行进，通过伞齿轮将动力转换方向，并由螺旋副和齿轮齿条将圆周运动转换成直线运动，为系统的行进奠定基础。
本发明所述的一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统，利用行程开关控制不同的运动步骤，在不同的极限位置设置开关控制相应的模块运动，实现上下支撑模块和前后运动模块的循环交替行进，从而实现系统的运动。
本发明所述的一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统，利用若干节机械仿生节单元协同组合，组成功能完备的系统，实现行进，转向和越障等功能。
本发明所述的一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统，通过模仿蛇类在伸缩爬行行进时的身体运动姿态，利用扁平化设计，将多节机械仿生节单元组成一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统，进而优化设计出符合单兵作战需求的单兵机甲。使战士身体与地面稍有间隙，降低摩擦。利用机甲自带的能源前进，实现战时单兵低姿匍匐行进的自动化。减少战士体能消耗，保存战斗实力，降低着弹面面积，提高战场生存率，提高作战效率。

Claims (4)

1.一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统，目的在于：实现战时单兵低姿匍匐行进的自动化，减少战士体能消耗，保存战斗实力，降低着弹面面积，提高战场生存率，提高作战效率，本发明的目的是这样实现的：一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统由若干机械仿生节单元，机械仿生节单元包括：上下支撑模块、前后运动模块、控制模块三部分，所述的上下支撑模块由扁平蠕动爬行系统节单元的支撑底座、支撑平台、动力及传动部分组成，由电机输出动力经螺旋副将圆周运动转为直线运动，实现支撑平台或支撑底座的上下运动，所述的前后运动模块由扁平蠕动爬行系统节单元的足、动力及传动部分组成，由电机输出动力经伞齿轮改变方向，通过齿轮齿条将圆周运动转为直线运动，实现足或支撑平台的前后运动，所述的上下支撑模块与前后运动模块一同构成本发明的主体部分，所述的控制模块由电源、行程开关和导线组成，行程开关固定于上下支撑模块和前后运动模块的极限位置，当相应的模块运动到极限位置时触发开关接通电源，发起下一运动过程，具体运动顺序如下：足前伸时前后运动模块到达后极限位置，促发开关使支撑底座上升，节重量落于足，当支撑底座到达上极限位置时，促发开关使支撑平台前进，当支撑平台到达前极限位置时，促发开关使支撑底座下降，节重量落于支撑底座，当支撑底座到达下极限位置时，促发开关使足前伸，进入下一循环，所述的控制模块是扁平蠕动爬行系统运动的控制核心。
2.根据权利要求1所述的一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统，其特征在于：上下支撑模块利用螺旋副将圆周运动转为直线运动，完成支撑平台或支撑底座的上下运动，前后运动模块将电机输出动力经伞齿轮改变方向，通过齿轮齿条将圆周运动转为直线运动，完成足或支撑平台的前后运动。
3.根据权利要求1所述的一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统，其特征在于：控制模块利用行程开关在极限位置促发下一运动，实现前后运动模块或上下支撑模块的循环运动，交替运动从而实现节单元的行进。
4.根据权利要求1所述的一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统，其特征在于：本发明一种基于螺旋副机构的扁平蠕动爬行系统由多节机械仿生节单元组成功能完备的系统，各节协同实现系统的行进、转向和越障，运用扁平化设计，降低整体高度，提高作战效率，减少战士体能消耗，降低着弹面面积。
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