CN109367744A - 仿生物扑翼机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生物扑翼机器人，主要由壳体系统、左侧翼板系统、右侧翼板系统、左侧扑翼系统、右侧扑翼系统、水仓系统和转向系统组成，依靠电机Y驱动曲柄Y的转动，曲柄Y驱动翼板前摇杆的转动，从而实现翼板的上下拍动，结构简单、可靠性高，并且性能稳定。利用滑动轴承降低曲柄Y和摇杆Y之间的磨损，既降低了摩擦阻力又提高了机械的使用寿命。舵机驱动曲柄D的转动，在连杆的传递下，带动摇杆D的转动，实现舵绕着舵轴的转动，对机器人进行转向的控制，结构简单可靠。设置水仓系统，利用丝杠和丝杠螺母的配合作用，实现活塞沿着丝杠轴线的平移运动，通过进出水管将底壳外的水吸进或排除水仓体，实现机器人的上浮和下潜，结构简单可靠。

Description

仿生物扑翼机器人

技术领域

本发明涉及一种仿生物扑翼机器人，特别是涉及一种依靠电机驱动曲柄摇杆实现翼板上下拍动产生推力，依靠舵机驱动曲柄连杆实现舵的转动进而进行转向调节的仿生机器人。

背景技术

随着科技的进步，人工智能离我们的日常生活越来越近，科学家和工程师们通过人工智能，将我们的生活变得愈加的美好和科幻。各种各样的人工智能设备充斥在我们的日常生活中，仿生水下机器人作为一种模拟自然界生物的行为特点的智能设备，吸引着世界各国的科学家和工程师们进行不断的研究和探索，无论是大众娱乐的小型水下机器人还是中大型的江河湖泊水质检测、渔业应用的水下机器人，更或是涉及国防军事的隐身性水下机器人，都有仿生机器人的身影。

自然界生物的扑翼运动是一种效率高、航行性能稳定的游动方式，因此，设计一款模拟生物的这种游动方式的结构可靠、性能稳定优越的仿生机器人显得尤为重要，可以较好的解决现有的仿生机器人结构复杂、可靠性低的弊端，且将会有着广阔的市场应用前景。

发明内容

针对以上技术的不足，本发明提供一种结构简单可靠、稳定性能优越的仿生物扑翼的机器人。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种仿生物扑翼机器人，主要由壳体系统、左侧翼板系统、右侧翼板系统、左侧扑翼系统、右侧扑翼系统、水仓系统和转向系统组成；壳体系统包含有底壳、左侧翼前转轴、右侧翼前转轴、前肋板、中肋板、左侧翼后转轴、右侧翼后转轴、后肋板和舵支撑板；其特征是：左侧翼板系统和右侧翼板系统均由翼板、翼板前摇杆、翼板前旋转孔、直槽孔、翼板后摇杆和翼板后旋转孔组成；左侧扑翼系统和右侧扑翼系统均由电机Y、曲柄Y、扑翼轴和滑动轴承组成；左侧扑翼系统和左侧翼板系统相配合，右侧扑翼系统和右侧翼板系统相配合；翼板前摇杆和翼板后摇杆分别安装在翼板的前部和后部，翼板前摇杆上设有翼板前旋转孔和直槽孔，翼板后摇杆上设有翼板后旋转孔；左侧翼板系统中的翼板前旋转孔和翼板后旋转孔分别套在壳体系统中的左侧翼前转轴和左侧翼后转轴上；右侧翼板系统中的翼板前旋转孔和翼板后旋转孔分别套在壳体系统中的右侧翼前转轴和右侧翼后转轴上；曲柄Y的一端设有扑翼轴，滑动轴承套在扑翼轴上，和直槽孔相配合；曲柄Y的另一端和电机Y的输出轴连接在一起，电机Y驱动曲柄Y的转动，在滑动轴承的滑动下，扑翼轴驱动翼板前摇杆绕着翼板前旋转孔转动，进而实现翼板的上下拍动。

水仓系统由电机S、丝杠、密封圈、水仓盖、丝杠螺母、活塞、水仓体和进出水管组成；电机S的输出轴和丝杠连接在一起，丝杠螺母和活塞连接在一起，密封圈安装在丝杠和水仓盖之间，起到水密的作用；水仓体的开口端安装着水仓盖，在水仓体的另一端设有进出水管。

转向系统由舵机、曲柄D、连杆、摇杆D、舵杆和舵组成；曲柄D的一端和舵机的输出轴连接在一起，另一端和连杆的一端铰接，连杆的另一端和摇杆D铰接，摇杆D的另一端和舵杆的一端固定在一起，舵杆的另一端安装着舵。

在底壳前部设有进出水口，水仓系统中的进出水管通过进出水口伸出底壳。

在舵支撑板上设有舵轴旋转孔，舵杆从舵轴旋转孔中穿过，绕着舵轴旋转孔转动。

水仓体和前肋板安装在一起。

电机S和中肋板安装在一起。

舵机和后肋板安装在一起。

左侧翼前转轴的轴线和左侧翼后转轴的轴线共线。

右侧翼前转轴的轴线和右侧翼后转轴的轴线共线。

本发明的主要特点和优势如下。

1、依靠电机Y驱动曲柄Y的转动，曲柄Y再驱动翼板前摇杆的转动，从而实现翼板的上下拍动，结构简单、可靠性高，并且性能稳定。

2、利用滑动轴承降低曲柄Y和摇杆Y之间的磨损，既降低了摩擦阻力又提高了机械的使用寿命。

3、舵机驱动曲柄D的转动，在连杆的传递下，带动摇杆D的转动，实现舵绕着舵轴的转动，对机器人进行转向的控制，结构简单可靠。

4、设置水仓系统，利用丝杠和丝杠螺母的配合作用，实现活塞沿着丝杠轴线的平移运动，通过进出水管将底壳外的水吸进或排除水仓体，实现机器人的上浮和下潜，结构简单可靠。

附图说明

图1为仿生物扑翼机器人总体结构示意图。

图2为左侧翼板系统结构示意图。

图3为右侧翼板系统结构示意图。

图4为左侧扑翼系统结构示意图。

图5为右侧扑翼系统结构示意图。

图6为转向系统结构示意图。

图7为水仓系统结构示意图。

图8为外壳系统结构示意图。

其中1是壳体系统，2是左侧翼板系统，3是右侧翼板系统，4是左侧扑翼系统，5是右侧扑翼系统，6是水仓系统，7是转向系统，8是底壳，9是左侧翼前转轴，10是右侧翼前转轴，11是前肋板，12是进出水口，13是中肋板，14是左侧翼后转轴，15是右侧翼后转轴，16是后肋板，17是舵支撑板，18是舵轴旋转孔，19是翼板，20是翼板前摇杆，21是翼板前旋转孔，22是直槽孔，23是翼板后摇杆，24是翼板后旋转孔，25是电机Y，26是曲柄Y，27是扑翼轴，28是滑动轴承，29是舵机，30是曲柄D，31是连杆，32是摇杆D，33是舵杆，34是舵，35是电机S，36是丝杠，37是密封圈，38是水仓盖，39是丝杠螺母，40是活塞，41是水仓体，42是进出水管。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及技术优势，兹列举以下实施例，以下结合附图对本发明做更详细的描述。

由图8开始对本发明进行详细的描述，图8为本发明的壳体系统（1），底壳（8）的前部设有前肋板（11），中部设有中肋板（13），中后部设有后肋板（16），尾部设有舵支撑板（17）；在前肋板（11）前表面的两端分别设有左侧翼前转轴（9）和右侧翼前转轴（10），在后肋板（16）前表面的两端分别设有左侧翼后转轴（14）和右侧翼后转轴（15）；在舵支撑板（17）的中间设有舵轴旋转孔（18）；在底壳（8）底部设有进出水口（12）。

图2为左侧翼板系统（2），在翼板（19）的前部和后部分别安装由翼板前摇杆（20）和翼板后摇杆（23），在翼板前摇杆（20）上设有翼板前旋转孔（21）和直槽孔（22），在翼板后摇杆（23）上设有翼板后旋转孔（24）；图3为右侧翼板系统（3），右侧翼板系统（3）的特征与左侧翼板系统（2）相同，右侧翼板系统（3）和左侧翼板系统（2）关于机器人的中纵剖面对称；左侧翼板系统（2）通过翼板前旋转孔（21）和翼板后旋转孔（24）安装在壳体系统（1）的左侧翼前转轴（9）和左侧翼后转轴（14）上；右侧翼板系统（3）通过翼板前旋转孔（21）和翼板后旋转孔（24）安装在壳体系统（1）的右侧翼前转轴（10）和右侧翼后转轴（15）上。

图4为左侧扑翼系统（4），曲柄Y（26）的一端和电机Y（25）的输出轴连接在一起，另一端设有扑翼轴（27），在扑翼轴（27）上安装有滑动轴承（28），滑动轴承（28）和翼板前摇杆（20）上的直槽孔（22）配合；图5为右侧扑翼系统（5），右侧扑翼系统（5）的特征与左侧翼板系统（2）相同，右侧扑翼系统（5）和左侧翼板系统（2）关于机器人的中纵剖面对称。

图7为水仓系统（6），电机S（35）的输出轴和丝杠（36）的一端连接在一起，丝杠（36）上配套安装有丝杠螺母（39），活塞（40）和丝杠螺母（39）连接在一起，电机S（35）驱动丝杠（36）的转动，实现丝杠螺母（39）连带着活塞（40）沿着丝杠（36）轴线的往复平移运动；水仓体（41）的开口的一端安装有水仓盖（38），在水仓盖（38）和丝杠（36）之间设有密封圈（37），水仓体（41）的另一端设有进出水管（42），进出水管（42）通过设在底壳（8）底部的进出水口（12）伸出底壳（8），活塞（40）沿着丝杠（36）轴线的往复平移运动，将底壳（8）外部的水通过进出水口（12）吸入或排出水仓体（41）。

图6为转向系统（7），曲柄D（30）的一端和舵机（29）的输出轴连接在一起，另一端和连杆（31）铰接，连杆（31）的另一端和摇杆D（32）铰接，摇杆D（32）的另一端和舵杆（33）的上端连接在一起，舵杆（33）的下端安装有舵（34），舵杆（33）从舵支撑板（17）上的舵轴旋转孔（18）中穿过；舵机（29）驱动曲柄D（30）的转动，曲柄D（30）通过连杆（31）带动摇杆D（32）的转动，进而实现舵杆（33）绕着舵轴旋转孔（18）的转动，从而实现舵（34）的转动，对机器人的转向进行控制。

对于机器人的左翼，电机Y（25）驱动曲柄Y（26）绕着电机输出轴的转动，曲柄Y（26）上的扑翼轴（27）在滑动轴承（28）的滑动下，在直槽孔（22）内往复滑动的同时，驱动翼板前摇杆（20）绕着左侧翼前转轴（9）转动，从而实现左侧翼板系统（2）中的翼板（19）的上下拍动；对于机器人的右翼，电机Y（25）驱动曲柄Y（26）绕着电机输出轴的转动，曲柄Y（26）上的扑翼轴（27）在滑动轴承（28）的滑动下，在直槽孔（22）内往复滑动的同时，驱动翼板前摇杆（20）绕着右侧翼前转轴（10）转动，从而实现右侧翼板系统（3）中的翼板（19）的上下拍动；机器人左右两侧的翼板（19）的上下拍动为机器人提供推进力，转向系统（7）对机器人的转向进行控制，水仓系统（6）控制机器人的升沉运动，在它们的配合下，机器人能够自如地进行前进、转向、上浮和下潜等运动。

Claims (10)

1.一种仿生物扑翼机器人，主要由壳体系统（1）、左侧翼板系统（2）、右侧翼板系统（3）、左侧扑翼系统（4）、右侧扑翼系统（5）、水仓系统（6）和转向系统（7）组成；壳体系统（1）包含有底壳（8）、左侧翼前转轴（9）、右侧翼前转轴（10）、前肋板（11）、中肋板（13）、左侧翼后转轴（14）、右侧翼后转轴（15）、后肋板（16）和舵支撑板（17）；其特征是：左侧翼板系统（2）和右侧翼板系统（3）均由翼板（19）、翼板前摇杆（20）、翼板前旋转孔（21）、直槽孔（22）、翼板后摇杆（23）和翼板后旋转孔（24）组成；左侧扑翼系统（4）和右侧扑翼系统（5）均由电机Y（25）、曲柄Y（26）、扑翼轴（27）和滑动轴承（28）组成；左侧扑翼系统（4）和左侧翼板系统（2）相配合，右侧扑翼系统（5）和右侧翼板系统（3）相配合；翼板前摇杆（20）和翼板后摇杆（23）分别安装在翼板（19）的前部和后部，翼板前摇杆（20）上设有翼板前旋转孔（21）和直槽孔（22），翼板后摇杆（23）上设有翼板后旋转孔（24）；左侧翼板系统（2）中的翼板前旋转孔（21）和翼板后旋转孔（24）分别套在壳体系统（1）中的左侧翼前转轴（9）和左侧翼后转轴（14）上；右侧翼板系统（3）中的翼板前旋转孔（21）和翼板后旋转孔（24）分别套在壳体系统（1）中的右侧翼前转轴（10）和右侧翼后转轴（15）上；曲柄Y（26）的一端设有扑翼轴（27），滑动轴承（28）套在扑翼轴（27）上，和直槽孔（22）相配合；曲柄Y（26）的另一端和电机Y（25）的输出轴连接在一起，电机Y（25）驱动曲柄Y（26）的转动，在滑动轴承（28）的滑动下，扑翼轴（27）驱动翼板前摇杆（20）绕着翼板前旋转孔（21）转动，进而实现翼板（19）的上下拍动。

2.根据权利要求1所述的一种仿生物扑翼机器人，其特征是：水仓系统（6）由电机S（35）、丝杠（36）、密封圈（37）、水仓盖（38）、丝杠螺母（39）、活塞（40）、水仓体（41）和进出水管（42）组成；电机S（35）的输出轴和丝杠（36）连接在一起，丝杠螺母（39）和活塞（40）连接在一起，密封圈（37）安装在丝杠（36）和水仓盖（38）之间，起到水密的作用；水仓体（41）的开口端安装着水仓盖（38），在水仓体（41）的另一端设有进出水管（42）。

3.根据权利要求1所述的一种仿生物扑翼机器人，其特征是：转向系统（7）由舵机（29）、曲柄D（30）、连杆（31）、摇杆D（32）、舵杆（33）和舵（34）组成；曲柄D（30）的一端和舵机（29）的输出轴连接在一起，另一端和连杆（31）的一端铰接，连杆（31）的另一端和摇杆D（32）铰接，摇杆D（32）的另一端和舵杆（33）的一端固定在一起，舵杆（33）的另一端安装着舵（34）。

4.根据权利要求1或2所述的一种仿生物扑翼机器人，其特征是：在底壳（8）前部设有进出水口（12），水仓系统（6）中的进出水管（42）通过进出水口（12）伸出底壳（8）。

5.根据权利要求1或3所述的一种仿生物扑翼机器人，其特征是：在舵支撑板（17）上设有舵轴旋转孔（18），舵杆（33）从舵轴旋转孔（18）中穿过，绕着舵轴旋转孔（18）转动。

6.根据权利要求1或2所述的一种仿生物扑翼机器人，其特征是：水仓体（41）和前肋板（11）安装在一起。

7.根据权利要求1或2所述的一种仿生物扑翼机器人，其特征是：电机S（35）和中肋板（13）安装在一起。

8.根据权利要求1或3所述的一种仿生物扑翼机器人，其特征是：舵机（29）和后肋板（16）安装在一起。

9.根据权利要求1所述的一种仿生物扑翼机器人，其特征是：左侧翼前转轴（9）的轴线和左侧翼后转轴（14）的轴线共线。

10.根据权利要求1所述的一种仿生物扑翼机器人，其特征是：右侧翼前转轴（10）的轴线和右侧翼后转轴（15）的轴线共线。