CN109080804B - 一种基于六杆机构仿黄金水母机器人 - Google Patents

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Abstract

一种基于六杆机构仿黄金水母机器人，该机器人包括伺服电机、曲柄摇杆机构、六杆机构、尾部装置和活动底盘，所述伺服电机包括第一伺服电机和第二伺服电机，通过第一伺服电机驱动曲柄摇杆机构带动六杆机构，从而控制该机器人的前进行为，通过第二伺服电机驱动尾部装置从而控制该机器人的转弯行为，所述曲柄摇杆机构包括曲柄、连杆和摇杆，摇杆通过销轴与活动底盘连接，所述六杆机构包括机座、第一支杆、第二支杆、第三支杆、第四支杆和L形杆，所述尾部装置包括尾机架、活动鳍、连接杆和转动架。本发明具有速度与方向控制精确、结构轻量化、避障灵活和推进效率高的特点，适用于海底水资源探测和海底勘探等领域。

Description

一种基于六杆机构仿黄金水母机器人
技术领域
本发明涉及仿生机器人领域，特别是一种基于六杆机构仿黄金水母机器人。
背景技术
黄金水母在水中借助水流来移动，通过喷水推进的方法，由一些特殊的肌肉扩张然后迅速收回，把身体内的水排出体外，在水流反作用驱动下，达到向前游动、转弯等推进行为。
中国专利201410403982.9公开了一种内嵌式筒形伺服电机驱动的机器水母，该水母可以通过多关节手臂的下摆和上扬来实现在水中的仿生推进，但是结构复杂、稳定性不高并难以控制；中国专利201510519863.4公开了一种水母式仿生机器人，该机器人通过水舱调节进出水量以达到上浮、下潜的目的，但该机器人的推进效率不高、灵活度较低。
目前尚未见一种具有速度与方向控制精确、结构轻量化、避障灵活和推进效率高的特点的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人的创新发明设计。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于六杆机构仿黄金水母机器人，它具有速度与方向控制精确、结构轻量化、避障灵活和推进效率高的特点，适用于海底水资源探测和海底勘探等领域。
本发明的技术方案是：一种基于六杆机构仿黄金水母机器人，包括伺服电机、曲柄摇杆机构、六杆机构、尾部装置和活动底盘，其特征在于：所述伺服电机包括第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机安装在机座的中部与曲柄连接，第二伺服电机安装在机座的尾部与转动架连接；所述曲柄摇杆机构包括曲柄、连杆和摇杆，所述曲柄一端与第一伺服电机连接，曲柄另一端通过销轴与摇杆连接，摇杆中间内铣有一滑槽，摇杆与曲柄通过移动副连接，摇杆一端通过销轴与机座连接，摇杆另一端通过销轴与连杆一端连接，连杆另一端通过销轴与活动底盘连接；所述六杆机构包括第一支杆、第二支杆、第三支杆、第四支杆和L形杆，机座上固定连接着六个均匀分布且等高的支撑杆，支撑杆一端和中间各铣一个销轴座，每一个支撑杆的一端销轴座通过销轴与L形杆一端连接，第一支杆一端通过销轴与活动底盘连接，第一支杆另一端通过销轴与第二支杆连接，第二支杆一端通过销轴与第一支杆连接，第二支杆中间销轴座通过销轴与机座上的支撑杆中间销轴座连接，第二支杆另一端通过销轴与第四支杆一端连接，第四支杆一端通过销轴与第三支杆一端连接，第三支杆另一端通过销轴与L形杆一端连接，L形杆另一端通过销轴与机座连接；所述尾部装置包括尾机架、活动鳍、连接杆和转动架，活动鳍上固定连接着两根并列且平行的连接杆，转动架一端通过移动副与连接杆上的滑槽连接，转动架另一端与第二伺服电机连接，活动鳍通过销轴安装在尾机架下方；所述活动底盘上侧面固定安装有六个均匀分布的销轴座，每个销轴座通过销轴与支杆连接，活动底盘下侧面通过单个销轴座与连杆连接。
所述第二支杆由水平部分和倾斜部分组成，在水平部分内铣一滑槽和一销轴座，其中销轴座通过销轴与第四支杆连接；在倾斜部分的一端铣一销轴座，该销轴座通过销轴与第一支杆连接；在倾斜部分与水平部分连接处铣一销轴座，该销轴座通过销轴与支撑杆中间销轴座连接。
所述第四支杆为一圆弧支杆，第四支杆一端铣两个销轴座。
所述第三支杆、L形杆和第二支杆通过同一销轴连接，且销轴通过移动副与第二支杆水平部分内铣滑槽连接。
本发明的突出优点在于：
1.通过伺服电机驱动六组六杆机构同步转动，执行该机器人的舒展和收缩运动，运动稳定、推进效率高。
2.该机器人多为连杆机构，结构轻量化，制作简单。
3.通过伺服电机的精确控制该机器人的方向和速度，避障灵活，适用于海底水资源探测和海底勘探等领域。
附图说明
图1为本发明所述的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人的结构示意图。
图2为本发明所述的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人的游动第一状态示意图。
图3为本发明所述的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人的游动第二状态示意图。
图4为本发明所述的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人的游动第三状态示意图。
图5为本发明所述的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人的尾部装置结构示意图。
图6为本发明所述的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人的机座结构示意图。
图7为本发明所述的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人的活动底盘结构示意图。
图8为本发明所述的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人的摇杆示意图。
图9为本发明所述的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人的第二支杆结构示意图。
图10为本发明所述的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人的第四支杆结构示意图。
图11为本发明所述的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人的L形杆结构示意图。
图12为本发明所述的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人的转动架结构示意图。
图13为本发明所述的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人的结构效果图。
图中标记为：1.活动底盘、2.连杆、3.曲柄、4.摇杆、5.第一伺服电机、6.第一支杆、7.第二支杆、8.L形杆、9.机座、10.第三支杆、11.第四支杆、12.第二伺服电机、13.尾机架、14.活动鳍、15.转动架、16.支撑杆、17.连接杆。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行进一步描述。
如图1至图13所示，本发明所述的基于六杆机构仿黄金水母机器人，包括伺服电机、曲柄摇杆机构、六杆机构、尾部装置和活动底盘1，其特征在于：所述伺服电机包括第一伺服电机5和第二伺服电机12，第一伺服电机5安装在机座9的中部与曲柄3连接，第二伺服电机12安装在机座9的尾部与转动架15连接；所述曲柄摇杆机构包括曲柄3、连杆2和摇杆4，曲柄3一端与第一伺服电机5连接，曲柄3另一端通过销轴与摇杆4连接，摇杆4中间内铣有一滑槽，摇杆4与曲柄3通过移动副连接，摇杆4一端通过销轴与机座9连接，摇杆4另一端通过销轴与连杆2一端连接，连杆2另一端通过销轴与活动底盘1连接；所述六杆机构包括机座9、第一支杆6、第二支杆7、第三支杆10、第四支杆11和L形杆8，机座9上固定连接着六个均匀分布且等高的支撑杆16，支撑杆16一端和中间各铣一个销轴座，每一个支撑杆16的一端销轴座通过销轴与L形杆8一端连接，第一支杆6一端通过销轴与活动底盘1连接，第一支杆6另一端通过销轴与第二支杆7连接，第二支杆7一端通过销轴与第一支杆6连接，第二支杆7中间销轴座通过销轴与机座9上的支撑杆16中间销轴座连接，第二支杆7另一端通过销轴与第四支杆11一端连接，第四支杆11一端通过销轴与第三支杆10一端连接，第三支杆10另一端通过销轴与L形杆8一端连接，L形杆8另一端通过销轴与机座9连接；所述尾部装置包括尾机架13、活动鳍14、连接杆17和转动架15，活动鳍14上固定连接着两根并列且平行的连接杆17，转动架15一端通过移动副与连接杆17上的滑槽连接，转动架15另一端与第二伺服电机12连接，活动鳍14通过销轴安装在尾机架13下方；所述活动底盘1上侧面固定安装有六个均匀分布的销轴座，每个销轴座通过销轴与支杆连接，活动底盘1下侧面通过单个销轴座与连杆2连接。
所述第二支杆7由水平部分和倾斜部分组成，在水平部分内铣一滑槽和一销轴座，其中销轴座通过销轴与第四支杆11连接；在倾斜部分的一端铣一销轴座，该销轴座通过销轴与第一支杆6连接；在倾斜部分与水平部分连接处铣一销轴座，该销轴座通过销轴与支撑杆16中间销轴座连接。
所述第四支杆11为一圆弧支杆，第四支杆11一端铣两个销轴座。
所述第三支杆10、L形杆8和第二支杆7通过同一销轴连接，且销轴通过移动副与第二支杆7水平部分内铣滑槽连接。
工作原理及过程：
如图1至图4所示，当第一伺服电机5驱动曲柄3做圆周运动时，曲柄3通过移动带动摇杆4摆动，从而通过连杆2带动活动底盘1做上下往复运动；当活动底盘1做上下往复运动时带动第一支杆6运动，从而带动整个六杆机构做舒展和收缩运动，其他组六杆机构做同步运动，实现该机器人的前进行为；当第二伺服电机12驱动活动鳍14运动时，可以实行该机器人的转弯行为。

Claims (4)

1.一种基于六杆机构仿黄金水母机器人，包括伺服电机、曲柄摇杆机构、六杆机构、尾部装置和活动底盘，其特征在于：所述伺服电机包括第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机安装在机座的中部与曲柄连接，第二伺服电机安装在机座的尾部与转动架连接；所述曲柄摇杆机构包括曲柄、连杆和摇杆，曲柄一端与第一伺服电机连接，曲柄另一端通过销轴与摇杆连接，摇杆中间内铣有一滑槽，摇杆与曲柄通过移动副连接，摇杆一端通过销轴与机座连接，摇杆另一端通过销轴与连杆一端连接，连杆另一端通过销轴与活动底盘连接；所述六杆机构包括第一支杆、第二支杆、第三支杆、第四支杆和L形杆，机座上固定连接着六个均匀分布且等高的支撑杆，支撑杆一端和中间各铣一个销轴座，每一个支撑杆的一端销轴座通过销轴与L形杆一端连接，第一支杆一端通过销轴与活动底盘连接，第一支杆另一端通过销轴与第二支杆连接，第二支杆一端通过销轴与第一支杆连接，第二支杆中间销轴座通过销轴与机座上的支撑杆中间销轴座连接，第二支杆另一端通过销轴与第四支杆一端连接，第四支杆一端通过销轴与第三支杆一端连接，第三支杆另一端通过销轴与L形杆一端连接，L形杆另一端通过销轴与机座连接；所述尾部装置包括尾机架、活动鳍、连接杆和转动架，活动鳍上固定连接着两根并列且平行的连接杆，转动架一端通过移动副与连接杆上的滑槽连接，转动架另一端与第二伺服电机连接，活动鳍通过销轴安装在尾机架下方；所述活动底盘上侧面固定安装有六个均匀分布的销轴座，每个销轴座通过销轴与第一支杆连接，活动底盘下侧面通过单个销轴座与连杆连接，
当第一伺服电机（5）驱动曲柄（3）做圆周运动时，曲柄（3）通过移动带动摇杆（4）摆动，从而通过连杆（2）带动活动底盘（1）做上下往复运动；当活动底盘（1）做上下往复运动时带动第一支杆（6）运动，从而带动整个六杆机构做舒展和收缩运动，其他组六杆机构做同步运动，实现该机器人的前进行为；当第二伺服电机（12）驱动活动鳍（14）运动时，可以实行该机器人的转弯行为。
2.根据权利要求1所述的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人，其特征在于：所述第二支杆由水平部分和倾斜部分组成，在水平部分内铣一滑槽和一销轴座，其中销轴座通过销轴与第四支杆连接；在倾斜部分的一端铣一销轴座，该销轴座通过销轴与第一支杆连接；在倾斜部分与水平部分连接处铣一销轴座，该销轴座通过销轴与支撑杆中间销轴座连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人，其特征在于：所述第四支杆为一圆弧支杆，第四支杆一端铣两个销轴座。
4.根据权利要求1所述的一种基于六杆机构仿黄金水母机器人，其特征在于：所述第三支杆、L形杆和第二支杆通过同一销轴连接，且销轴通过移动副与第二支杆水平部分内铣滑槽连接。
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