CN110171551A - 一种水下机器人行走机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下机器人行走机构，包括一个浮板体和与浮板体连接的行走机构壳体，安装在行走机构壳体内的四腿驱动机构和连接四腿驱动机构的四个行走腿，四个行走腿以前后对角的两个行走腿同时迈步前进或后退，而后另外两个行走腿再做前进或后退迈步，实现整个机器人的前进或后退。本发明行走腿的结构设计，有利于水下行走的稳定性，浮板体的设计既不影响机器人的运行，又具有极大的调节能力，协调行走更稳定，能通过下沉或上浮调整应对复杂的水体环境，腿部控制灵活，通过岸上控制中心和摄像头的交互，能十分方便的操纵机器人的水下动作。

Description

一种水下机器人行走机构
技术领域
本发明涉及一种水下机器人行走机构，属于水下行走设备技术领域。
背景技术
水下机器人主要用于海洋环境监测、海洋资源开发、防灾减灾，以及保障海洋环境安全等方面，水下机器人一般可以分为有缆水下机器人（遥控潜水器）和无缆水下机器人（自治潜水器）；按使用的目的分，可分为水下调查机器人和水下作业机器人；按活动场所分，可分为海底机器人和水中机器人。
水下机器人是工作于水下的极限作业机器人，水下环境恶劣危险，水下机器人成为代替人类开发海洋的重要工具。水下机器人的工作环境是不同的水域，水下状况多变，对机器人的技术要求提出了更高的挑战。水下机器人制造技术密集性高，主要包括仿真、智能控制、水下目标探测与识别、水下定位、通信、能源系统六大技术。对于水下机器人的行走机构，现有技术中公开了不少技术方案，但是这些技术方案有其优点，也有缺点，特别是在行走稳定性上，由于水下情况复杂，需要有足够的行走稳定性来保证机器人行走。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，提供一种水下机器人行走机构。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水下机器人行走机构，包括一个浮板体和与浮板体连接的行走机构壳体，安装在行走机构壳体内的四腿驱动机构和连接四腿驱动机构的四个行走腿，四个行走腿以前后对角的两个行走腿同时迈步前进或后退，而后另外两个行走腿再做前进或后退迈步，实现整个机器人的前进或后退。
进一步的，所述行走机构壳体为方形，四台驱动电机安装在壳体的内部两侧，且电机位置对称以保证结构的稳定；岸上控制中心与设置在壳体内的四台驱动电机、摄像头和光源电连接。
更进一步的，所述驱动电机的转轴上安装肩部回转机构，四个肩部回转结构分别连接四个行走腿；所述肩部回转机构与行走腿的上部铰接，带动行走腿做弧形转动，行走机构壳体和肩部回转机构之间装有密封圈，密封圈满足水下行走的密封条件。
更进一步的，所述四个行走腿均包含上腿杆和下腿杆，所述上腿杆为壳型，内部中空，上腿杆一端设置铰接孔用于与肩部回转机构连接，上腿杆另一端和下腿杆的一端铰接，在上腿杆中部设置液压缸安装孔，用于连接液压缸缸体，活塞杆连接下腿杆，在下腿杆的另一端安装足部结构，足型结构前部为光滑曲面，底部为平面结构，保持水下行走稳定性。
进一步的，所述浮板体为围绕在行走机构壳体外的浮筒结构，在浮筒结构上设置排气孔和进排水孔，机器人下沉时，进排水孔进水，使浮筒结构充水至达到水下行走的稳定性要求；机器人上浮时，气泵在内部产生气体，进排水孔打开排水。
进一步的，所述摊料筒体为两个倒置的空心圆锥台体连接而成，漏料口位于下部锥台体的端面，驱动轴位于摊料筒体的中轴心且穿出漏料口，摊料板具有桨型结构，摊料板的下边靠近下部锥台体的内表面且该下边与下部锥台体的内表面的倾斜角度一致。
本发明的有益技术效果是：行走腿的结构设计，有利于水下行走的稳定性，浮板体的设计既不影响机器人的运行，又具有极大的调节能力，协调行走更稳定，能通过下沉或上浮调整应对复杂的水体环境，腿部控制灵活，通过岸上控制中心和摄像头的交互，能十分方便的操纵机器人的水下动作。
附图说明
图1为本发明的结构主视图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明的俯视图；
图4是本发明的腿部结构示意图；
图5是本发明液压缸与活塞杆的结构示意图；
图6是本发明驱动电机连接上腿杆的结构示意图。
图中：1、壳体，2、浮板体，3、密封盖，4、上腿杆，5、下腿杆，6、左前腿，7、右后腿，8、左后腿，9、右前腿，10、关节，11、孔，12、肩部关节，13、排气孔，14、进排水孔，15、液压缸，16、活塞杆，17、驱动电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
一种水下机器人行走机构，包括一个浮板体和与浮板体连接的行走机构壳体，安装在行走机构壳体内的四腿驱动机构和连接四腿驱动机构的四个行走腿，四个行走腿以前后对角的两个行走腿同时迈步前进或后退，而后另外两个行走腿再做前进或后退迈步，实现整个机器人的前进或后退。
所述行走机构壳体为方形，四台驱动电机安装在壳体的内部两侧，且电机位置对称以保证结构的稳定；岸上控制中心与设置在壳体内的四台驱动电机、摄像头和光源电连接。
所述驱动电机的转轴上安装肩部回转机构，四个肩部回转结构分别连接四个行走腿；所述肩部回转机构与行走腿的上部铰接，带动行走腿做弧形转动，行走机构壳体和肩部回转机构之间装有密封圈，密封圈满足水下行走的密封条件。
所述四个行走腿均包含上腿杆和下腿杆，所述上腿杆为壳型，内部中空，上腿杆一端设置铰接孔用于与肩部回转机构连接，上腿杆另一端和下腿杆的一端铰接，在上腿杆中部设置液压缸安装孔，用于连接液压缸缸体，活塞杆连接下腿杆，在下腿杆的另一端安装足部结构，足型结构前部为光滑曲面，底部为平面结构，保持水下行走稳定性。
所述浮板体为围绕在行走机构壳体外的浮筒结构，在浮筒结构上设置排气孔和进排水孔，机器人下沉时，进排水孔进水，使浮筒结构充水至达到水下行走的稳定性要求；机器人上浮时，气泵在内部产生气体，进排水孔打开排水。
实施例2
如图1、2、3、4、5、6所示，本发明提供一种水下机器人行走机构，包括防水壳体1，壳体1优选采用方型，在壳体1内部两侧装有驱动电机17，肩部关节12.1连接驱动电机17.1转轴，在驱动电机17与肩部关节12.1中间加装防水密封盖3.1，肩部关节12.1连接上腿杆4.1，上腿杆4.1配合连接下腿杆5.1，其中上腿杆4.1与液压缸15.1在孔11.1处配合，液压缸15.1与活塞杆16.1装配，活塞杆16.1与下腿杆5.1在关节10.1处连接；
肩部关节12.2连接驱动电机17.2转轴，在驱动电机17.2与肩部关节12.2中间加装防水密封盖3.2，肩部关节12.2连接上腿杆4.2，上腿杆4.2配合连接下腿杆5.2，其中上腿杆4.2与液压缸15.2在孔11.2处配合，液压缸15.2与活塞杆16.2装配，所述活塞杆16.2与下腿杆5.2在关节10.2处连接；
肩部关节12.3连接驱动电机17.3转轴，在驱动电机17.3与肩部关节12.3中间加装防水密封盖3.3，肩部关节12.3连接上腿杆4.3，上腿杆4.3配合连接下腿杆5.3，其中上腿杆4.3与液压缸15.3在孔11.3处配合，液压缸15.3与活塞杆16.3装配，活塞杆16.3与下腿杆5.3在关节10.3处连接；
肩部关节12.4连接驱动电机17.4转轴，在驱动电机17.4与肩部关节12.4中间加装防水密封盖3.4，肩部关节12.4连接上腿杆4.4，上腿杆4.4配合连接下腿杆5.4，其中上腿杆4.4与液压缸15.4在孔11.4处配合，液压缸15.4与活塞杆16.4装配，活塞杆16.4与下腿杆5.4在关节10.4处连接。
所述壳体1外装有浮板体2，浮板体2装有排气孔13和进排水孔14。液压缸15与活塞杆16的配合要符合配合公差，行走机构中，活塞杆16不会高速运动，靠着缓慢的挤油获得较大的推动力。
水下行走机构的行走原理：当机构开始行走时，驱动电机17.1和17.4工作，驱动左前腿6和右后腿7抬起做前进运动，停止后驱动电机17.2和17.3工作，驱动右前腿9和左后腿8抬起前进，之后停止，重复驱动实现机构的前进运动。可以通过调节浮板体2的浮力来控制整个机器人在水内的位置，从而越过不能行走的障碍物。
本发明行走腿的结构设计，有利于水下行走的稳定性，浮板体的设计既不影响机器人的运行，又具有极大的调节能力，协调行走更稳定，能通过下沉或上浮调整应对复杂的水体环境，腿部控制灵活，通过岸上控制中心和摄像头的交互，能十分方便的操纵机器人的水下动作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种水下机器人行走机构，其特征在于：包括一个浮板体（2）和与浮板体连接的行走机构壳体（1），安装在壳体（1）内的四腿驱动机构和连接四腿驱动机构的四个行走腿，四个行走腿以前后对角的两个行走腿同时迈步前进或后退，而后另外两个行走腿再做前进或后退迈步，实现整个机器人的前进或后退。
2.根据权利要求1所述的水下机器人行走机构，其特征在于：所述壳体（1）为方形，四台驱动电机（17）安装在壳体的内部两侧，且电机位置对称以保证结构的稳定；岸上控制中心与设置在壳体内的四台驱动电机、摄像头和光源电连接。
3.根据权利要求2所述的水下机器人行走机构，其特征在于：所述驱动电机（17）的转轴上安装肩部回转机构，四个肩部回转结构分别连接四个行走腿；所述肩部回转机构与行走腿的上部铰接，带动行走腿做弧形转动，行走机构壳体和肩部回转机构之间装有密封圈，密封圈满足水下行走的密封条件。
4.根据权利要求3所述的水下机器人行走机构，其特征在于：所述四个行走腿均包含上腿杆（4）和下腿杆（5），所述上腿杆（4）为壳型，内部中空，上腿杆（4）一端设置铰接孔用于与肩部回转机构连接，上腿杆（4）另一端和下腿杆（5）的一端铰接，在上腿杆（4）中部设置液压缸安装孔（11），用于连接液压缸（15）缸体，活塞杆（16）连接下腿杆（5），在下腿杆（5）的另一端安装足部结构，足型结构前部为光滑曲面，底部为平面结构，保持水下行走稳定性。
5.根据权利要求1所述的水下机器人行走机构，其特征在于：所述浮板体（2）为围绕在行走机构壳体外的浮筒结构，在浮筒结构上设置排气孔（13）和进排水孔（14），机器人下沉时，进排水孔进水，使浮筒结构充水至达到水下行走的稳定性要求；机器人上浮时，气泵在内部产生气体，进排水孔打开排水。
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