CN113459738A - 基于可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人，其包括支撑架、电控组件、密封壳体、浮游腿和足蹼柔性驱动模块。四条浮游腿以中心对称的方式设置在密封壳体的前后两侧密封盖板上，每条浮游腿的小腿处设置在有足蹼柔性驱动模块。本发明足蹼柔性驱动模块设置在机器人密封壳体内，通过柔性绳索将驱动力传递到足蹼机构处，控制浮游腿在足形态和蹼形态之间切换。本发明采用柔性驱动的方式将驱动电机和需要驱动的运动机构分离开，通过对四足机器人浮游腿和足蹼柔性驱动模块的改进，使得其既保持足式机器人在陆地上运动的能力，又获得了在水下潜游或行走的能力。

Description

基于可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人及其驱动方法

技术领域

本发明属于足式机器人技术领域，具体涉及一种基于可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人及其驱动方法。

背景技术

在对海洋研究中常常需要关注海底，海洋与陆地衔接的浅滩带等复杂涉水环境，这推动了水下航行器的发展。但对于采用旋桨推进的水下航行器，螺旋桨在海底和浅滩带区域容易扬起沙砾，对海底环境观测和螺旋桨的正常推进都会产生显著影响。另外，螺旋桨推进系统的噪声较大且声波特征明显，容易惊扰目标观察对象以及海底隐藏。因此，有必要大力研究能在复杂地形中自由行走且采用仿生推进方式的水陆两栖机器人。

在中国专利文献CN104773042A中公开了一种可变形结构的水陆两栖机器人，采用六足可变形结构，使机器人运动方式灵活多变，实现轮式快速移动、仿生爬行运动以及水面航行运动的功能，三种功能分别适用于平整路面、崎岖路面和水面航行条件,并且水陆两栖机器人采用嵌入式螺旋桨轮，以解决了机器人从陆地到水面转换过程中动力转换问题。

目前两栖仿生机器人多是基于螃蟹，水黾，水蛇，龙虾，或者海龟等水生生物展开的研究，也有少量基于具有游泳能力的陆生生物的仿生机器人，主要研究机器人在水下陆地上的步行运动方式，对机器人浮游时腿推进作用的相关研究较少，而且通常仅仅具备简单的陆地步行能力，并不具备正常陆地四足机器人的机动性和复杂地形适应性。

发明内容

本发明针对上述现有技术问题的缺陷，提出一种基于可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人，通过对四足机器人浮游腿和足蹼柔性驱动模块的改进，使得其既保持了足式机器人在陆地上运动的能力，又获得了在水下潜游或行走的能力。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供一种基于可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人，其包括支撑架、密封壳体、浮游腿、足蹼柔性驱动模块和电控组件；所述支撑架上套设有所述密封壳体，所述密封壳体的两端部上设有密封盖板；所述浮游腿以相对于密封壳体的中心对称方式设置在所述密封壳体上，每条所述浮游腿分别包括髋关节电机、肩关节电机、膝关节电机、大腿组件、连杆、小腿组件和足尖，所述肩关节电机设置在密封盖板上，髋关节电机通过角连接件设置在肩关节电机上，膝关节电机设置在大腿组件的大腿外壳的电机安装槽中；髋关节电机的旋转轴线和肩关节电机的旋转轴线垂直，髋关节电机的转轴和大腿外壳固定；所述大腿组件的大腿外壳的膝端与小腿组件的小腿杆膝端销孔通过铰链连接，形成旋转副；小腿组件的小腿原动杆设置在髋关节电机的旋转轴处，连杆的第一端连接在小腿原动杆上，连杆的第二端从设置在大腿外壳上的一段凹槽中穿出，连接在小腿组件的小腿连架段的小腿连架段销孔处，小腿连架段销孔到小腿组件的小腿杆膝端销孔的距离等于小腿原动杆的长度；大腿外壳、小腿原动杆、连杆和小腿连架段构成平行四连杆机构；所述足蹼柔性驱动模块设置在浮游腿的小腿组件上，其包括足蹼驱动装置、驱动绳、肩髋线管、膝部线管、柔性蹼翼套和一对蹼翼杆；所述足蹼驱动装置固定在支撑架上，包括电机基座、驱动电机和绕线辊，驱动电机固定在电机基座上，驱动电机的输出轴上设有绕线辊，绕线辊通过轴承设置在绕线辊外壳中，绕线辊外壳与电机基座连接，轴承盖与绕线辊通过连接件固定；驱动绳缠绕在绕线辊上，驱动绳穿过绕线辊外壳，进入肩髋线管中，再由肩髋线管的第二端穿出，在膝部支管的单口端与足蹼绳连接；蹼翼杆的第一端与小腿杆连接，形成旋转副；蹼翼杆的中间设有过线孔，足蹼绳的末端固定在过线孔上，足蹼绳的首端进入膝部线管的双口端，由膝部支管的单口端穿出，并与驱动绳连接在一起；所述柔性蹼翼套套在小腿杆和蹼翼杆上，所述足尖设置在小腿杆的末端；所述电控组件设置在所述支撑架上，通过遥控或机载传感器获得当前地形下运动的控制时序信号，所述髋关节电机、肩关节电机和膝关节电机根据控制时序信号执行相应动作，其中，所述肩关节电机带动浮游腿绕肩关节电机坐标轴Z₁转动，髋关节电机带动浮游腿绕髋关节电机坐标轴Z₂转动，以及膝关节电机带动小腿组件绕膝关节电机坐标轴Z₃转动，所述髋关节电机、肩关节电机和膝关节电机的协同运动实现浮游腿所需的运动姿态调节。

在一个优选实施方式中，所述肩髋线管的第一端设置在密封盖板上，所述肩髋线管的第二端进入大腿外壳，经过膝关节电机的旋转中心后，再穿出大腿外壳。

在另一个优选实施方式中，所述膝部支管的双口端设置在大腿外壳的膝端的两侧，并处于膝关节旋转中心；所述膝部支管的单口端设置在大腿外壳的膝端，并固定于连杆的相对侧。

进一步，所述柔性蹼翼套上分布有弹性绳，所述弹性绳的首末两端固定在柔性蹼翼套的小腿包覆层上，弹性绳的中点固定在蹼翼杆包覆层的中点处。

进一步，所述髋关节密封板与大腿外壳之间的接合面由密封条和密封胶密封后通过连接件进行连接。

本发明的第二方面提供一种根据前述的基于可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人的驱动方法，其中，所述髋关节电机、肩关节电机和膝关节电机能够驱动浮游腿实现陆地足式运动模式和水下足蹼运动运动模式；陆地足式运动模式下的驱动方式为：浮游腿上的肩关节电机、髋关节电机和膝关节电机形成的运动组合实现四足站立、四足小跑和上下台阶的陆上步态；并且，在陆地运动模式下，足蹼柔性驱动模块处于待机状态，柔性蹼翼套始终保持收紧状态；水下足蹼运动模式下的驱动方式为：浮游腿上的肩关节电机、髋关节电机、膝关节电机、以及足蹼柔性驱动模块的运动组合实现自由泳、蛙泳和水下行走的水下步态；其中，当浮游腿向机器人运动方向相反的方向运动时，足蹼柔性驱动模块将驱动绳拉紧，与驱动绳固连的足蹼绳带动蹼翼杆张开，蹼翼杆拉伸弹性绳，存储弹性势能，使得柔性蹼翼套张开，柔性蹼翼套与水中介质的相互作用力使得机器人向目标方向运动；当浮游腿向机器人运动方向相同的方向运动时，足蹼柔性驱动模块将驱动绳和其固连的足蹼绳均松弛，弹性绳释放弹性势能，缩至为弹性绳的原长，并拉动蹼翼杆收回并紧贴小腿杆，柔性蹼翼套处于收紧状态，浮游腿与水中介质的相互作用力降低，促进机器人的运动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：

首先，本发明通过肩，髋，膝三个电机使得每条腿具有三个自由度，这样的布置方式使得机器人具有完成多种步态的运动能力，可以在陆地上完成四足站立，小跑，越障，上、下楼梯，上、下坡等各种步态；同时其运动能力可以扩展到水下工况。

其次，本发明通过足蹼柔性驱动模块根据实际步态动态改变小腿形态。例如，在抬腿运动时，即浮游腿运动方向与机器人运动方向相同时，小腿处于足形态，浮游腿与水中介质的相互作用力小，不会影响机器人的运动；在蹬腿运动时，即浮游腿与机器人运动方向相反时，小腿处于蹼形态，浮游腿与水中介质的反作用力推动机器人向目标方向前进。

再次，本发明通过柔性传动实现小腿足、蹼形态的转换。质量较大的足蹼驱动装置安装在支撑架中而非机器人腿部，驱动力通过驱动绳和足蹼绳传递到柔性蹼翼套，这样的布置方式不仅不会明显增加机器人腿部的负担，而且还能提高四足机器人在陆上的运动能力。

附图说明

图1为本发明的基于可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人的整体结构图；

图2为本发明的足蹼驱动装置的示意图；

图3为本发明的一个实施方式中陆上行走示意图；

图4为本发明的一个实施方式中自由泳步态示意图；

图5为本发明的一个实施方式中蛙泳步态示意图；

图6为本发明的一个实施方式中另一种步态示意图；

图7为本发明的浮游腿的结构示意图；

图8为本发明的柔性蹼翼套的结构示意图；

图9为本发明的小腿杆的结构示意图。

主要附图标记：1密封壳体，2支撑架，3电控组件，4密封软套，5密封盖板，6髋关节电机，7角连接件，8肩关机电机，9大腿外壳，90电机安装槽，91凹槽，10膝关节电机，11小腿原动杆，12连杆，13髋关节密封板，14驱动绳，15足尖，16小腿杆，161小腿杆膝端销孔，162小腿连架段，163小腿连架段销孔，17柔性蹼翼套，171小腿包覆层，172蹼翼杆包覆层，18弹性绳，19蹼翼杆，20过线孔，21足蹼绳，22足蹼驱动装置，221驱动电机，222电机基座，223轴承，224绕线辊，225绕线辊外壳，226轴承盖，23肩髋线管，24膝部支管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本发明的基于可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人，其包括支撑架2、密封壳体1、浮游腿、足蹼柔性驱动模块和电控组件3。支撑架2上套设有密封壳体1，密封壳体1的两端部上设有密封盖板5；每条浮游腿分别包括髋关节电机6、肩关节电机8、膝关节电机10、大腿组件、连杆12、小腿组件和足尖15，在一个优选实施方式中，本发明共设有四条浮游腿，并且相应地每条浮游腿分别设置有一组髋关节电机6、肩关节电机8和膝关节电机10。肩关节电机8设置在密封盖板5上，髋关节电机6通过角连接件7设置在肩关节电机8上，膝关节电机10设置在大腿组件的大腿外壳9的电机安装槽90中。髋关节电机6、肩关节电机8和膝关节电机10的外侧通常设有密封软套4以便更好密封和连接。四条浮游腿以中心对称的方式设置在密封壳体1的前后两侧位置处，每条浮游腿的小腿附近设置有足蹼柔性驱动模块。

浮游腿包括髋关节电机6、肩关节电机8、大腿组件、小腿组件和足尖15。肩关节电机8固定在密封盖板5的一侧，髋关节电机6和肩关节电机8均通过连接件固连在角连接件7上，髋关节电机6的旋转轴线和肩关节电机8的旋转中心垂直。髋关节电机6的转轴和大腿外壳9通过螺钉固定在一起。膝关节电机10设置在大腿外壳9的安装槽中，大腿外壳9的膝端与小腿杆膝端销孔161通过铰链连接，形成旋转副。

如图1并结合图7和图9所示，小腿组件的小腿原动杆11设置在髋关节电机10的旋转轴处，连杆12的第一端连接在小腿原动杆11上，连杆12的第二端从设置在大腿外壳9上的一段凹槽91中穿出，连接在小腿组件的小腿连架段销孔163处，小腿连架段销孔163到小腿组件的小腿杆膝端销孔161的距离等于小腿原动杆11的长度。这样，大腿外壳9、小腿原动杆11、连杆12和小腿连架段162构成平行四连杆机构，通过连杆12将驱动力传递到小腿杆16上。采用这样的集成布置的方式，减小了腿部质量，使得控制更加容易，同时使得膝关节驱动的密封防水更好实施。

足蹼柔性驱动模块包括足蹼驱动装置22、驱动绳14、足蹼绳21、肩髋线管23、膝部线管24、蹼翼杆19和柔性蹼翼套17，并且足蹼柔性驱动模块具有足形态和蹼形态两种模式。如图2所示，足蹼驱动装置22固定在支撑架2上，驱动电机221固定在电机基座222上，足蹼驱动装置电机221的输出轴上设置在有一绕线辊224，绕线辊224通过两个轴承223固定在绕线辊外壳225上，绕线辊外壳225通过螺钉与电机基座222固定，轴承盖226与绕线辊224通过连接件固定。在一个具体实施方式中，电机基座222包括两个呈L型设置的基座支撑板，以便对绕线辊224和驱动电机221进行安装和固定。

在一个优选实施方式中，本发明的髋关节电机6、肩关节电机8、膝关节电机10和驱动电机221由蓄电池或者可充电锂电池提供电源。

驱动绳14的一端先固定在绕线辊224的一端处然后缠绕在绕线辊224上，穿过绕线辊外壳225，进入肩髋线管23中，再由肩髋线管23的第二端穿出，在膝部支管24的单口端与两根足蹼绳21连接。两根蹼翼杆19的第一端通过螺钉与小腿杆16连接，形成旋转副；蹼翼杆19的中间有一处过线孔20，足蹼绳21的末端固定在过线孔20上，足蹼绳21的首端进入膝部线管24的双口端，由单口端穿出，并与驱动绳14连接在一起。柔性蹼翼套17套在小腿杆16和蹼翼杆19上。

如图8所示，柔性蹼翼套17上分布有弹性绳18，弹性绳18的首末两端固定在柔性蹼翼套17的小腿包覆层171上，弹性绳18的中点固定在蹼翼杆包覆层172的中点处。在一个优选的实施方式中，小腿包覆层171和蹼翼杆包覆层172是由柔性材料制成的弹性包覆件。

当驱动绳14拉紧时，带动蹼翼杆19张开，拉伸弹性绳18，存储弹性势能，使得柔性蹼翼套17张开，此时浮游腿处于蹼形态；当驱动绳14松弛时，弹性绳18释放弹性势能，缩短至原长状态，并拉动蹼翼杆19收回紧贴小腿杆16，柔性蹼翼套17处于收紧状态，此时浮游腿处于足形态。足尖15外形呈球状，设置在小腿杆16的末端。通过柔性绳驱将驱动力由机器人的密封壳体1传递到蹼翼杆19处，不会增加机器人小腿处的质量或者负荷，使得机器人不会因增加了足蹼功能模块而影响其陆上运动能力。

肩髋线管23的第一端设置在密封盖板5处，肩髋线管23的第二端进入大腿外壳9，经过膝关节电机10的旋转中心后，再穿出大腿外壳9。膝部支管24的双口端设置在大腿外壳9的膝端的两侧，并处于膝关节的旋转中心；膝部支管24的单口端设置在大腿外壳9的膝端，固定于连杆12的相对侧。这样布置线管使得驱动绳拉紧或放松时，不会对肩关节，髋关节和膝关节产生干扰力矩。

如图1和图7所示，本发明的电控组件3设置在支撑架2上，通过遥控或机载传感器获得机器人所在当前地形下运动的控制时序信号。髋关节电机6、肩关节电机8和膝关节电机10根据控制时序信号执行相应动作，肩关节电机8带动浮游腿绕肩关节坐标轴Z₁转动，髋关节电机6带动浮游腿绕髋关节坐标轴Z₂转动，以及膝关节电机10带动小腿组件绕膝关节坐标轴Z₃转动，髋关节电机6、肩关节电机8和膝关节电机10的协同运动实现浮游腿所需的运动姿态调节。同时，图7中示出了浮游腿的三个部件的坐标系及其相应的坐标轴，即肩关节的固连坐标系0₁、髋关节的固连坐标系0₂和膝关节的固连坐标系0₃。

由于本发明经常能在水下环境中使用，因此机器人要设置适当的密封结构。髋关节密封板13与大腿外壳9之间的接合面由密封条和密封胶密封后通过螺钉进行连接。肩髋线管23与密封盖板5和大腿外壳9的连接处均用密封胶密封。机器人所有外部诸如螺钉的连接件均涂抹密封胶用以防水。密封盖板5和密封壳体1间的接合面由密封条和密封胶密封后通过螺钉等连接件进行连接；本发明显然可以采用多种的密封结构，从而确保机器人能在水下正常运行。

本发明的基于可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人，从大的方面而言，不仅具有陆地足式运动模式，而且具有水下行走或潜游运动模式。就其实现的具体运动模式而言，作为一种仿生的可变形柔性结构，其能够实现多种不同的具体运动模式，包括：自由泳模式和蛙泳模式，而且显然根据特定需要，能够实现更多不同的运动模式。

陆地足式运动模式：如图3所示，当机器人在陆地上沿着箭头P所示的运动方向行走时，驱动电机221不工作，驱动绳14处于放松状态，蹼翼杆19在弹性绳18的拉力下紧贴小腿杆16，此时腿部处于足形态。通过肩关节电机8，髋关节电机6，膝关节电机10的联合运动实现各种陆上运动步态。

水下行走或潜游模式：仿陆生四足动物的水下运动步态，本发明具有多种水下运动模式。

如图4所示为自由泳模式，在该模式下，驱动电机221一直处于工作状态，驱动绳14将蹼翼杆19拉开，使得浮游腿一直处于蹼形态。机器人通过髋关节电机6和膝关节电机10的组合运动形成满足水下运动时的拍动动作，使得机器人能够沿着运动方向P向前游动；同时通过肩关节电机8调整拍动运动的方向，使得机器人可以在游动的过程中逐渐改变前进方向。

如图5所示为蛙泳模式，在该模式下，机器人调整肩关节电机8，使得四条浮游腿处于同一平面上。类似于蛙泳步态，当机器人的腿部向前收拢时，驱动电机221不工作，浮游腿处于足形态，水流不会对浮游腿产生过大的阻力；当机器人向后划水时，浮游腿的驱动电机221工作，驱动绳14拉开蹼翼杆19，浮游腿处于蹼形态，对机器人产生向前的推动力。每条浮游腿往复循环收拢和划水的动作，使得机器人向前游动。

如图6所示为本发明另一种水下运动模式，该运动模式通过模仿陆生四足动物的游泳姿态得到。在该模式下，机器人在水下的步态类似于陆上行走步态，但在浮游腿向前抬腿时，驱动电机221不工作，浮游腿处于足形态，不会对机器人产生向后的推力；当机器人向后划水时，浮游腿的驱动电机221工作，驱动绳14拉开蹼翼杆19，该腿处于蹼形态，对机器人产生向前的推动。

本发明的第二方面，提供一种基于前述可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人的驱动方法，髋关节电机6、肩关节电机8和膝关节电机10能够驱动浮游腿实现陆地足式运动模式和水下足蹼运动运动模式；

陆地足式运动模式下的驱动方式为：浮游腿上的肩关节电机8、髋关节电机6和膝关节电机10形成的运动组合实现四足站立、四足小跑和上下台阶的陆上步态；并且，在陆地运动模式下，足蹼柔性驱动模块22处于待机状态或者不工作状态，柔性蹼翼套17始终保持收紧状态。

水下足蹼运动模式下的驱动方式为：浮游腿上的肩关节电机8、髋关节电机6、膝关节电机10、以及足蹼柔性驱动模块的运动组合实现自由泳、蛙泳和水下行走的水下步态；其中，当浮游腿向机器人运动方向相反的方向运动时，足蹼柔性驱动模块将驱动绳14拉紧，与驱动绳14固连的足蹼绳21带动蹼翼杆19张开，蹼翼杆19拉伸弹性绳18，存储弹性势能，使得柔性蹼翼套17张开，柔性蹼翼套17与水中介质的相互作用力使得机器人向目标方向运动；当浮游腿向机器人运动方向相同的方向运动时，足蹼柔性驱动模块将驱动绳14和其固连的足蹼绳21均松弛，弹性绳18释放弹性势能，缩至为弹性绳的原长，并拉动蹼翼杆19收回紧贴小腿杆16，柔性蹼翼套17处于收紧状态，浮游腿与水中介质的相互作用力降低，促进机器人的运动。

通过前述描述可知，本发明的水陆两栖四足机器人环境适应能力强，实现在水陆环境中的运动姿态平稳过渡，并且满足水陆两栖环境对于机器人陆上运动和水面中运动的多运动模式连续变换的需求，保证了机器人运动的快速性和协调性。

最后所应说明的是：以上实施例仅以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种基于可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人，其特征在于，其包括支撑架、密封壳体、浮游腿、足蹼柔性驱动模块和电控组件；

所述支撑架上套设有所述密封壳体，所述密封壳体的两端部上设有密封盖板；

所述浮游腿以相对于密封壳体的中心对称方式设置在所述密封壳体上，每条所述浮游腿分别包括髋关节电机、肩关节电机、膝关节电机、大腿组件、连杆、小腿组件和足尖，所述肩关节电机设置在密封盖板上，髋关节电机通过角连接件设置在肩关节电机上，膝关节电机设置在大腿组件的大腿外壳的电机安装槽中；髋关节电机的旋转轴线和肩关节电机的旋转轴线垂直，髋关节电机的转轴和大腿外壳固定；所述大腿组件的大腿外壳的膝端与小腿组件的小腿杆膝端销孔通过铰链连接，形成旋转副；小腿组件的小腿原动杆设置在髋关节电机的旋转轴处，连杆的第一端连接在小腿原动杆上，连杆的第二端从设置在大腿外壳上的一段凹槽中穿出，连接在小腿组件的小腿连架段的小腿连架段销孔处，小腿连架段销孔到小腿组件的小腿杆膝端销孔的距离等于小腿原动杆的长度；大腿外壳、小腿原动杆、连杆和小腿连架段构成平行四连杆机构；

所述足蹼柔性驱动模块设置在浮游腿的小腿组件上，其包括足蹼驱动装置、驱动绳、肩髋线管、膝部线管、柔性蹼翼套和一对蹼翼杆；所述足蹼驱动装置固定在支撑架上，包括电机基座、驱动电机和绕线辊，驱动电机固定在电机基座上，驱动电机的输出轴上设有绕线辊，绕线辊通过轴承设置在绕线辊外壳中，绕线辊外壳与电机基座连接，轴承盖与绕线辊通过连接件固定；驱动绳缠绕在绕线辊上，驱动绳穿过绕线辊外壳，进入肩髋线管中，再由肩髋线管的第二端穿出，在膝部支管的单口端与足蹼绳连接；蹼翼杆的第一端与小腿杆连接，形成旋转副；蹼翼杆的中间设有过线孔，足蹼绳的末端固定在过线孔上，足蹼绳的首端进入膝部线管的双口端，由膝部支管的单口端穿出，并与驱动绳连接在一起；所述柔性蹼翼套穿设在小腿杆和蹼翼杆上，所述足尖设置在小腿杆的末端；

所述电控组件设置在所述支撑架上，通过遥控或机载传感器获得当前地形下运动的控制时序信号，所述髋关节电机、肩关节电机和膝关节电机根据控制时序信号执行相应动作，其中，所述肩关节电机带动浮游腿绕肩关节坐标轴Z₁转动，髋关节电机带动浮游腿绕髋关节坐标轴Z₂转动，以及膝关节电机带动小腿组件绕膝关节坐标轴Z₃转动，所述髋关节电机、肩关节电机和膝关节电机的协同运动实现浮游腿所需的运动姿态调节。

2.根据权利要求1所述的基于可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人，其特征在于，所述肩髋线管的第一端设置在密封盖板上，所述肩髋线管的第二端进入大腿外壳，经过膝关节电机的旋转中心后，再穿出大腿外壳。

3.根据权利要求1所述的基于可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人，其特征在于，所述膝部支管的双口端设置在大腿外壳的膝端的两侧，并处于膝关节旋转中心；所述膝部支管的单口端设置在大腿外壳的膝端，并固定于连杆的相对侧。

4.根据权利要求1所述的基于可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人，其特征在于，所述柔性蹼翼套上分布有弹性绳，所述弹性绳的首末两端固定在柔性蹼翼套的小腿包覆层上，弹性绳的中点固定在蹼翼杆包覆层的中点处。

5.根据权利要求1所述的基于可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人，其特征在于，所述髋关节密封板与大腿外壳之间的接合面由密封条和密封胶密封后通过连接件进行连接。

6.一种根据权利要求1-5之一所述的基于可变形浮游腿的水陆两栖四足机器人的驱动方法，其特征在于，

所述髋关节电机、肩关节电机和膝关节电机能够驱动浮游腿实现陆地足式运动模式和水下足蹼运动模式；

陆地足式运动模式下的驱动方式为：浮游腿上的肩关节电机、髋关节电机和膝关节电机形成的运动组合实现四足站立、四足小跑和上下台阶的陆上步态；并且，在陆地运动模式下，足蹼柔性驱动模块处于待机状态，柔性蹼翼套始终保持收紧状态；

水下足蹼运动模式下的驱动方式为：浮游腿上的肩关节电机、髋关节电机、膝关节电机、以及足蹼柔性驱动模块的运动组合实现自由泳、蛙泳和水下行走的水下步态；其中，当浮游腿向机器人运动方向相反的方向运动时，足蹼柔性驱动模块将驱动绳拉紧，与驱动绳固连的足蹼绳带动蹼翼杆张开，蹼翼杆拉伸弹性绳，存储弹性势能，使得柔性蹼翼套张开，柔性蹼翼套与水中介质的相互作用力使得机器人向目标方向运动；当浮游腿向机器人运动方向相同的方向运动时，足蹼柔性驱动模块将驱动绳和其固连的足蹼绳均松弛，弹性绳释放弹性势能，缩至为弹性绳的原长，并拉动蹼翼杆收回并紧贴小腿杆，柔性蹼翼套处于收紧状态，浮游腿与水中介质的相互作用力降低，促进机器人的运动。

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