CN110450586B - 一种仿生履足式水陆两栖车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种仿生履足式水陆两栖车，包括两栖车车体，两栖车车体底部安装有多个可水陆两栖使用的推进器。推进器为履足式结构，包括轨道机架，轨道机架的一端设有电机，电机输出轴通过链轮轴与链轮连接，轨道机架上还设有足式履带机构，足式履带机构与链轮连接，足式履带机构集成了腿、足和履带的结构特征。该两栖车在水面上航行时，履带上的足模仿蛇怪蜥蜴脚掌快速踩踏水面提供托举力的原理，将车体全部或大部分托在水面之上航行，减小航行过程中水对车体产生的前进阻力，提高在水面上的航行速度和效率，在陆地上以履带的形式行驶，实现水面和陆地上一体化、高效、快速推进功能。

Description

一种仿生履足式水陆两栖车
技术领域
本发明属于工程仿生学和机械设计制造技术领域，具体涉及一种仿生履足式水陆两栖车。
背景技术
水陆两栖车是同时具有陆地车辆和水上船舶特性的一种特殊车辆，既可以在陆地上机动、灵活地行驶，又可以在水面上快速航行，还在水陆交界处具有独特的通行性能。在灾难搜救、军事侦察、湿地探测、水质勘测等领域具有广阔的应用前景。
传统的水陆两栖车辆通常采用差异式推进方式，在水上航行时通常采用喷水推进或螺旋桨推进，在陆地上采用轮式或履带式推进，需要配备两套推进装置，导致水陆两栖车辆机构复杂，运营和维护不便。
发明内容
本发明的目的是提出一种仿生履足式水陆两栖车，该装置结合了蛇怪蜥蜴两足踏水推进和陆地车辆履带推进的结构特征，实现水陆两栖一体化的快速推进功能。
本发明所采用的技术方案是，一种仿生履足式水陆两栖车，包括两栖车车体，两栖车车体底部对称安装有多个可水陆两栖使用的推进器。
本发明的特点还在于，
推进器包括电机，电机的输出轴通过链轮轴与链轮连接，链轮上连接有链条，链条与足式履带机构连接；足式履带机构还与导向机构配合。
导向机构包括轨道机架，轨道机架上平行设有导轨支架A和导轨支架B，导轨支架A与导轨支架B正对的一侧分别设有环形的导向轨道A，导轨支架A和导轨支架B背离的一侧分别设有环形的导向轨道B，导向轨道A和导向轨道B对足式履带机构上的脚掌足具有导向作用。
足式履带机构包括六个平行设置的脚掌足，每个脚掌足包括脚掌支架，脚掌支架的两端分别对称设有脚掌，脚掌支架的中部设有支座A，支座A与链条连接，支座A的相对两侧分别设有支座B，支座B固定在脚掌支架上，支座B内穿插有转销B，两个支座B上的转销B相对设置。
链条包括滚子，每两个滚子为一组，相邻两组滚子之间设有一个脚掌足，每个滚子与每个脚掌足上的支座A内均穿插有转销A，且滚子和支座A均位于转销A的中部，且滚子和支座A位于转销A的中部；滚子和支座A的两端分别设有内链板，内链板通过转销A连接每相邻的两个滚子和支座A；内链板的外部设有外链板，外链板通过转销A连接每相邻的两个内链板，链轮与链条构成链传动，由电机通过链传动驱动脚掌足运转。
转销A与转销B平行设置；转销A的两端分别与两个导向轨道A配合，两个转销B的自由端端部分别对应与两个导向轨道B配合；导向轨道A和导向轨道B分别对转销A和转销B具有导向作用。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明基于蛇怪蜥蜴脚掌快速踏水奔跑运动机理，在水面上利用履带上的足踩踏水面将车体托离水面，减小了航行阻力，实现快速高效推进，在陆地上以履带形式行驶，具有较高的机动性和行驶的稳定性；
(2)本发明由一套推进器实现水面和陆地上两栖一体化推进功能，提高了两栖平台推进方式的通用性，可以实现大方形系数两栖车在水上快速高效推进；
(3)本发明中的足式履带机构结合了足式和履带式结构的优点，可以实现脚掌连续不断的踏水奔跑功能，与蛇怪蜥蜴两足交替踏水相比，具有更好的平稳性和连续性。
附图说明
图1是本发明一种仿生履足式水陆两栖车的总体结构示意图；
图2是本发明一种仿生履足式水陆两栖车中推进器内外轨道及传动系统的结构示意图；
图3是本发明一种仿生履足式水陆两栖车中推进器结构示意图；
图4是本发明一种仿生履足式水陆两栖车中足式履带机构的结构示意图；
图5是本发明一种仿生履足式水陆两栖车中脚掌足结构示意图。
图中，1.两栖车车体，2.推进器，3.轨道机架，
4.足式履带机构，4-1.脚掌支架，4-2.脚掌，4-3.支座A，4-4.支座B，4-5.转销A，4-6.转销B，4-7.内链板，4-8.外链板，4-9.滚子；
5.链轮，6.链轮轴，7.轴承，8.电机，9.导轨支架A，10.导轨支架B，11.导向轨道A，12.导向轨道B。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种仿生履足式水陆两栖车，如图1所示，包括两栖车车体1，两栖车车体1的底部可以采用大方形系数结构，两栖车车体1底部对称安装有四个可水陆两栖使用的推进器2；
如图2、3所示，推进器2内包括电机8，供电设备放置在两栖车车体1的内部，电机8的输出轴通过链轮轴6与链轮5连接，链轮5同轴连接在链轮轴6上，链轮轴6另一端设有轴承7；轴承7对链轮轴6起支撑作用，轴承7对链轮5起限位作用，推进器2上还装有足式履带机构4，足式履带机构4由电机8通过链轮5驱动。
推进器2内还包括轨道机架3，轨道机架3上平行设有导轨支架A9和导轨支架B10，导轨支架A9与导轨支架B10正对的一侧分别设有环形的导向轨道A11，导轨支架A9和导轨支架B10背离的一侧分别设有环形的导向轨道B12，导向轨道A11和导向轨道B12对足式履带机构4上的脚掌足具有导向作用。
如图4、5所示，足式履带机构4包括六个平行设置的脚掌足，六个脚掌足均连接在链条上，每个脚掌足包括脚掌支架4-1，脚掌支架4-1的两端分别对称设有脚掌4-2，脚掌4-2表面可以涂抹超疏水材料，两栖车推进器2拍击水面时脚掌4-2的上方形成空腔，此外，表面涂抹的超疏水材料可以在脚掌4-2与水接触时增大水的表面张力，进而提高脚掌4-2拍击水面产生的托举力和减小脚掌4-2脱离水面时的阻力；合适的导向轨道A11和导向轨道B12使得脚掌4-2可以以平行于水面的姿态踩踏水面产生气穴提供向上的托举力，以竖直姿态离开水面，减小出水阻力。
脚掌支架4-1的中部设有支座A4-3，支座A4-3与链条连接，支座A4-3的相对两侧分别设有支座B4-4，支座B4-4固定在脚掌支架4-1上，支座B4-4内穿插有转销B4-6，转销B4-6的一端穿套在支座B4-4内，转销B4-6的另一端伸出支座B4-4用于与导向轨道B12配合，两个支座B4-4上的转销B4-6相对设置。
链条包括滚子4-9、转销A4-5、内链板4-7和外链板4-8，每两个滚子4-9为一组，相邻两组滚子4-9之间设置一个脚掌足，每个滚子4-9与每个脚掌足上的支座A4-3上均穿插有转销A4-5，且滚子4-9和支座A4-3均位于转销A4-5的中部；滚子4-9和支座A4-3的两端分别设有内链板4-7，内链板4-7通过转销A4-5连接每相邻的两个滚子4-9和支座A4-3；内链板4-7的外部设有外链板4-8，外链板4-8通过转销A4-5连接每相邻的两个内链板4-7，链轮5与链条构成链传动，由电机8通过链传动驱动脚掌足运转。
转销A4-5与转销B4-6平行设置；转销A4-5的两端分别与两个导向轨道A11配合，两个转销B4-6的自由端端部分别对应与两个导向轨道B12配合，导向轨道A11和导向轨道B12分别对转销A4-5和转销B4-6具有导向作用，进而使得脚掌足以预定的轨迹和姿态进行运动；相邻的两个脚掌足由链传动驱动。
本发明一种仿生履足式水陆两栖车中推进器2在水面上的推进过程为，轨道机架3上的导向轨道A11和导向轨道B12对足式履带机构4具有导向作用，电机8通过链轮轴6带动链轮5转动，转销A4-5的两端和转销B4-6的两端分别沿导向轨道A11和B12滑动，在导向轨道A11和导向轨道B12的导向作用下，脚掌足能够按预先设定的轨迹和姿态运动，使得脚掌4-2先以水平姿态拍击水面，继而向后划水推进，最后以竖直姿态脱离水面。在不需要快速推进时，推进器低速运转，水陆两栖车主要依靠车体排水提供浮力；在需要快速推进时，推进器快速运转，脚掌快速踩踏水面提供向上的托举力，将车体全部或大部分托在水面之上航行，减小车体前进过程中水对车体产生的前进阻力，提高在水面上的航行速度，实现快速高效推进。
本发明一种仿生履足式水陆两栖车中推进器2在陆地上以履带的形式实现推进。
本发明一种仿生履足式水陆两栖车的特点为，由一套推进器实现水面和陆地上两栖高效推进功能。
本发明一种仿生履足式水陆两栖车，由车体和推进器构成，推进器采用履足式机构，集成了腿、足和履带的结构特征，在水面上航行时履带上的足模仿蛇怪蜥蜴脚掌踩踏水面提供托举力和推进力的原理，将车体全部或大部分托在水面之上航行，减小航行过程中水对车体产生的前进阻力，提高在水面上的航行速度，实现连续高速推进功能，在陆地上以履带的形式实现推进。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种仿生履足式水陆两栖车，其特征在于：包括两栖车车体，两栖车车体底部对称安装有多个可水陆两栖使用的推进器；所述推进器包括电机，电机的输出轴通过链轮轴与链轮连接，链轮上连接有链条，链条与足式履带机构连接；足式履带机构还与导向机构配合；
所述导向机构包括轨道机架，轨道机架上平行设有导轨支架A和导轨支架B，导轨支架A与导轨支架B正对的一侧分别设有环形的导向轨道A，导轨支架A和导轨支架B背离的一侧分别设有环形的导向轨道B，导向轨道A和导向轨道B对足式履带机构上的脚掌足具有导向作用；
合适的导向轨道A和导向轨道B使得脚掌可以以平行于水面的姿态踩踏水面产生气穴提供向上的托举力，以竖直姿态离开水面，减小出水阻力；
所述足式履带机构包括六个平行设置的脚掌足，每个脚掌足包括脚掌支架，脚掌支架的两端分别对称设有脚掌，脚掌支架的中部设有支座A，支座A与链条连接，支座A的相对两侧分别设有支座B，支座B固定在脚掌支架上，支座B内穿插有转销B，两个支座B上的转销B相对设置；
所述链条包括滚子，每两个滚子为一组，相邻两组滚子之间设有一个脚掌足，每个滚子与每个脚掌足上的支座A内均穿插有转销A，且滚子和支座A均位于转销A的中部，滚子和支座A的两端分别设有内链板，内链板通过转销A连接每相邻的两个滚子和支座A；内链板的外部设有外链板，外链板通过转销A连接每相邻的两个内链板，链轮与链条构成链传动，由电机通过链传动驱动脚掌足运转；
所述转销A与转销B平行设置，转销A的两端分别与两个导向轨道A配合，两个转销B的自由端端部分别对应与两个导向轨道B配合；导向轨道A和导向轨道B分别对转销A和转销B具有导向作用。
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