CN114747525B - 一种自由移动投料仿生龟 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自由移动投料仿生龟，包括乌龟壳体、设置在所述乌龟壳体上的自由移动装置以及用于投放饲料的投料装置；其中，所述自由移动装置包括设置在所述乌龟壳体内部的安装架、设置在所述安装架上的四个肢体以及用于驱动所述肢体进行摆动的动力机构；所述动力机构包括动力源以及四组曲柄滑块机构；四组所述曲柄滑块机构分别连接在所述动力源与每个肢体之间；所述投料装置包括用于存储饲料的储料仓以及用于将所述储料仓中的饲料排出外部的排料机构，所述排料机构包括排料缸体、设置在所述排料缸体上的进料口、排料口以及推料组件。该仿生龟能够在水里自由移动，而且还会在水中自动投放饲料，有效保证了观赏鱼的食物供应。

Description

一种自由移动投料仿生龟

技术领域

本发明涉及仿生龟技术领域，具体涉及一种自由移动投料仿生龟。

背景技术

随着人民生活水平及生活品味的提高，越来越多人将观赏鱼饲养作为他们的一大爱好，从开始的街边小摊几块钱的小金鱼与小塑料盒，到后来愈发美观愈发耐看的高级鱼种以及家中引入中大型鱼缸与专业养鱼设备，家庭观赏鱼饲养群体与市场正在日益扩张。

在一些中大型鱼缸中，饲养者也喜欢将仿生机器人(比如仿生鱼或者仿生龟)放入鱼缸中。例如，授权公告号为CN204485309U的实用新型专利公开了一种水中游动的机械乌龟，该机械乌龟通过两套一样的曲柄滑块机构传输到四肢，实现四肢在其平面上的同向圆周摆动，实现水中拨水前进功能。上述机械乌龟只能实现在水中游动，功能单一，当饲养者长时间外出时，不能对观赏鱼进行定时投喂，会导致鱼类因饥饿而缺乏营养甚至死亡。因此，亟需一种自由移动投料仿生龟以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种自由移动投料仿生龟，该仿生龟能够在水里自由移动，而且还会在水中自动投放饲料，有效保证了观赏鱼的食物供应。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种自由移动投料仿生龟，包括乌龟壳体、设置在所述乌龟壳体上用于驱动所述乌龟壳体在水中游动的自由移动装置以及用于投放饲料的投料装置；其中，

所述自由移动装置包括设置在所述乌龟壳体内部的安装架、设置在所述安装架上的四个肢体以及用于驱动所述肢体进行摆动的动力机构；所述动力机构包括动力源以及四组曲柄滑块机构；四组所述曲柄滑块机构分别连接在所述动力源与每个肢体之间；所述曲柄滑块机构包括转动设置在安装架上的曲柄齿轮、沿着所述安装架前后方向上滑动且转动设置的滑动轴以及设置在所述曲柄齿轮与所述滑动轴之间的连杆；所述动力源分别与每个所述曲柄齿轮连接，所述肢体内端与所述滑动轴转动连接；所述连杆的一端铰接在所述曲柄齿轮的偏心位置上，另一端转动连接在所述滑动轴上；其中，每个肢体的中部与所述安装架对应的位置上均设有圆柱轴；所述肢体的中部与所述圆柱轴的下端滑动且转动连接，所述圆柱轴的上端连接在所述安装架上；

所述投料装置包括用于存储饲料的储料仓以及用于将所述储料仓中的饲料排出外部的排料机构，所述排料机构包括排料缸体、设置在所述排料缸体上的进料口、排料口以及设置在所述排料缸体内部的推料组件，其中，所述缸体内设有推料腔以及排料腔，所述进料口将所述储料仓与所述推料腔连通；所述排料腔与所述排料口连通；所述推料腔与所述排料腔之间通过出料口连通；所述排料腔上设有与其滑动配合且用于开启或者关闭所述出料口的排料活塞以及用于驱动排料活塞关闭出料口的弹性件；所述弹性件的一端作用于所述排料活塞，另一端作用于排料缸体上；所述推料组件包括与所述推料腔滑动配合的推料活塞以及用于驱动所述推料活塞在推料腔中来回移动的驱动组件；所述排料缸体上还滑动设有用于打开或关闭所述进料口的铲板以及设置在所述铲板与所述排料缸体之间的拉簧，所述拉簧一端作用于所述铲板，另一端作用于所述排料缸体；该拉簧的弹力促使所述铲板关闭所述进料口。

本发明的一个优选方案，其中，所述曲柄齿轮的偏心位置上设有铰接轴，所述连杆与所述铰接轴铰接；四个所述曲柄齿轮呈矩阵式分布，相互对角的一对曲柄齿轮上的铰接轴的运动位置相同；相邻两个曲柄齿轮上的铰接轴的运动位置相反。

优选地，所述肢体包括支杆和设置在所述支杆外端的叶片；所述支杆的内端与所述滑动轴连接；所述叶片与所述支杆外端之间设有单向限位机构，其中，所述单向限位机构包括设置在所述支杆外端的限位槽以及设置在限位槽上的轴芯，所述叶片转动设置在所述轴芯上。

优选地，所述排料缸体上设有用于引导所述铲板运动的导向槽，该铲板包括铲头部以及推动部；所述铲头部与所述导向槽滑动配合，所述推动部延伸至所述排料缸体的内部。

优选地，所述推料活塞上设有顶杆，其目的在于，一方面便于推动排料活塞，另一方面可以保证推料腔具有一定的体积，便于排料。

优选地，所述自由移动装置还包括设置在乌龟壳体内用于转向的转向装置，所述转向装置包括转动设置在所述安装架上的转向板、设置在所述安装架上且沿着安装架前后方向滑动的直动板以及用于驱动所述转向板转动的转向驱动机构；其中，

所述转向板的前端中部设有V字型槽，所述转向板的前端两侧对称设有两个L字型通槽；所述直动板的前端中部固定设有传动轴，后端两侧对称设有两个一字型通槽；所述安装架前端两侧对称设有两个一字型槽，该安装架后端两侧对称设有两个弧形槽；其中，所述传动轴与所述V字型槽滑动配合连接；位于前端两个所述圆柱轴分别穿过两个L字型通槽；该圆柱轴的中部与所述L字型通槽滑动配合连接，上端与所述一字型槽滑动配合连接；位于后端两个所述圆柱轴分别穿过两个一字型通槽；该圆柱轴的中部与所述一字型通槽滑动配合连接，上端与所述弧形槽滑动配合连接。上述结构中，转向时，转向驱动机构驱动转向板转动，在V字型槽引导下，传动轴带动直动板滑动，同时转向板也会带动位于前端的两个圆柱轴在一字型槽、L字型通槽以及第三滑动槽上运动，直动板的运动会带动位于后端的圆柱轴在弧形槽、一字型通槽以及第三滑动槽上运动。

优选地，所述仿生龟还包括用于控制所述仿生龟进行上浮、悬浮或者下沉的浮沉装置；其中，所述浮沉装置设置在乌龟壳体内部的水舱、水泵以及水管，其中，所述水泵与所述水舱通过水管连通。

优选地，所述仿生龟还包括设置在所述乌龟壳体前端的头部、设置在所述乌龟壳体后端的尾部以及用于自动控制的控制系统，所述控制系统包括电源模块、用于检测水中环境的检测模块以及集成在电路板上的处理器，其中，

所述检测模块包括设置在所述尾部的用于检测水温的温度传感器、检测水压的水压传感器、设置在所述头部的用于照明的照明灯以及用于观察环境的摄像头；

所述处理器分别与所述温度传感器、照明灯、水压传感器、摄像头、移动驱动电机、丝杆驱动电机、转向驱动电机以及水泵通讯连接；所述电源模块用于给所述温度传感器、照明灯、水压传感器、摄像头、移动驱动电机、丝杆驱动电机、转向驱动电机、水泵以及电路板提供电量；所述乌龟壳体底部设有用于安装所述电源模块的电源仓。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明中的仿生龟，通过动力源驱动每个曲柄齿轮同步进行转动，每个曲柄齿轮均会带动连杆运动，连杆带动滑动轴在安装架前后方向上滑动，滑动过程中，会带动肢体运动，在圆柱轴的引导下，肢体的中部会与圆柱轴滑动且会沿着圆柱轴进行摆动，从而实现肢体的拨水功能，从而实现了仿生龟在水中自由移动的功能。

2、本发明中的仿生龟，通过设置投料装置，可以在水中自动投放饲料，有效保证了观赏鱼的食物供应，当饲养者长时间外出时，不用担心观赏鱼的喂食问题，使用非常方便。

3、本发明中的仿生龟，通过投料装置配合自由移动装置，可以使仿生龟移动到鱼缸每个角落进行投喂饲料，极大地提高了投喂的均匀性，保证所有的观赏鱼都具有充足的食物供应。

4、本发明中的仿生龟，通过推料活塞、排料活塞与推料腔、排料腔的配合，能够实现储料仓的防水性能，保证投放饲料的过程中，鱼缸中的水不会倒灌进入储料仓中，从而防止了饲料被水污染的问题发生。

5、本发明中的优选方案，通过设置转向板和直动板，转向板与直动板构成凸轮机构，转向板的转动会带动直动板沿着第一引导槽做直线运动，通过V字型槽控制了肢体的摆动幅度，从而有效减少了转向半径。

附图说明

图1为本发明中的一种自由移动投料仿生龟的一种具体实施方式的立体结构示意图。

图2为本发明中的自由移动投料仿生龟的内部结构示意图。

图3为本发明中的自由移动投料仿生龟的爆炸视图。

图4-图5为本发明中的自由移动装置的结构示意图，其中。图4为立体图，图5为另一个视角方向的立体图。

图6-图7为本发明中的自由移动装置省去转向装置的结构示意图，其中，图6为立体图，图7为俯视图。

图8本发明中的自由移动装置的部分结构示意图。

图9为发明中的肢体与曲柄滑块机构的立体结构示意图。

图10为图9中省去其中一个叶片的立体结构示意图。

图11为草龟在水中游动的动作分解图。

图12-图13为发明中的自由移动装置省去转向装置的不同运动状态的运动简图。

图14为本发明中的壳体、投料装置以及浮沉装置的安装结构示意图。

图15为本发明中的投料装置以及浮沉装置的安装结构示意图。

图16-图17为本发明中的投料装置的结构示意图，其中，图16为立体图，图17为内部结构示意图。

图18-图19为本发明中的投料装置的部分结构示意图。

图20-22为本发明中的转向装置的结构示意图，其中，图20为立体图，图21为另一个视角方向的立体图，图22为仰视图。

图23-图24为本发明中的转向装置的部分结构示意图。

图25为本发明中的上安装架的立体图。

图26为本发明中的转动板的俯视图。

图27为本发明中的直动板的立体图。

图28为本发明中的转向装置的运动简图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

参见图1-图3，本实施例公开了一种自由移动投料仿生龟，包括乌龟壳体1、设置在所述乌龟壳体1前端的头部2、设置在所述乌龟壳体1后端的尾部3、设置在所述乌龟壳体1上用于驱动所述乌龟壳体1在水中游动的自由移动装置以及用于投放饲料的投料装置。

参见图4-图10，所述自由移动装置包括设置在所述乌龟壳体1内部的安装架4、设置在所述安装架4上的四个肢体5以及用于驱动所述肢体5进行摆动的动力机构；所述动力机构包括动力源6以及四组曲柄滑块机构7；四组所述曲柄滑块机构7分别连接在所述动力源6与每个肢体5之间；所述曲柄滑块机构7包括转动设置在安装架4上的曲柄齿轮7-1、沿着所述安装架4前后方向(即头部2和尾部3连接的方向)上滑动且转动设置的滑动轴7-2以及设置在所述曲柄齿轮7-1与所述滑动轴7-2之间的连杆7-3；所述动力源6分别与每个所述曲柄齿轮7-1连接，所述肢体5内端与所述滑动轴7-2转动连接；所述连杆7-3的一端铰接在所述曲柄齿轮7-1的偏心位置上，另一端转动连接在所述滑动轴7-2上；其中，每个肢体5的中部与所述安装架4对应的位置上均设有圆柱轴8；所述肢体5的中部与所述圆柱轴8的下端滑动且转动连接，所述圆柱轴8的上端连接在所述安装架4上。本实施例中的仿生龟，通过动力源6驱动每个曲柄齿轮7-1同步进行转动，每个曲柄齿轮7-1均会带动连杆7-3运动，连杆7-3带动滑动轴7-2在安装架4前后方向上滑动，滑动过程中，会带动肢体5运动，在圆柱轴8的引导下，肢体5的中部会与圆柱轴8滑动且会沿着圆柱轴8进行摆动，从而实现肢体5的拨水功能，从而实现了仿生龟在水中自由移动的功能。

参见图2、图3和图14-图19，所述投料装置包括用于存储饲料的储料仓9以及用于将所述储料仓9中的饲料排出外部的排料机构10，所述排料机构10包括排料缸体10-1、设置在所述排料缸体10-1上的进料口10-2、排料口10-3以及设置在所述排料缸体10-1内部的推料组件，其中，所述缸体内设有推料腔10-4以及排料腔10-5，所述进料口10-2将所述储料仓9与所述推料腔10-4连通；所述排料腔10-5与所述排料口10-3连通；所述推料腔10-4与所述排料腔10-5之间通过出料口10-15连通；所述排料腔10-5上设有与其滑动配合且用于开启或者关闭所述出料口10-15的排料活塞10-6以及用于驱动排料活塞10-6关闭出料口10-15的弹性件10-7；所述弹性件10-7的一端作用于所述排料活塞10-6，另一端作用于排料缸体10-1上；所述推料组件包括与所述推料腔10-4滑动配合的推料活塞10-8以及用于驱动所述推料活塞10-8在推料腔10-4中来回移动的驱动组件；所述排料缸体10-1上还滑动设有用于打开或关闭所述进料口10-2的铲板10-9以及设置在所述铲板10-9与所述排料缸体10-1之间的拉簧10-14，所述拉簧10-14一端作用于所述铲板10-9，另一端作用于所述排料缸体10-1；该拉簧10-14的弹力促使所述铲板10-9关闭所述进料口10-2。当需要投喂饲料时，驱动组件驱动推料活塞10-8朝着远离排料活塞10-6的方向运动，并带动铲板10-9克服拉簧10-14的弹力运动，进料口10-2打开，储料仓9的饲料会落入推料腔10-4中(首次投喂时，推料腔10-4不含水)，投放一定饲料后，驱动组件驱动推料活塞10-8朝着靠近排料活塞10-6的方向运动，此时，铲板10-9在拉簧10-14的作用下关闭进料口10-2；随着驱动组件继续驱动推料活塞10-8运动，推料活塞10-8会克服弹性件10-7的弹力顶开排料活塞10-6，鱼缸中的水会从排料口10-3进入，充满推料腔10-4以及排料腔10-5，随着驱动组件继续驱动推料活塞10-8运动，推料腔10-4中的饲料与水会推入排料腔10-5中，饲料在自身浮力作用下，从排料口10-3上浮至鱼缸中，完成投喂；重复上述步骤，可以实现不断的投喂工作；第二次投喂时，推料腔10-4会含有水，随着推料活塞10-8远离排料活塞10-6，推料腔10-4的体积不断变大，推料腔10-4的水位降低，便于下次投喂。通过设置投料装置，可以在水中自动投放饲料，有效保证了观赏鱼的食物供应，当饲养者长时间外出时，不用担心观赏鱼的喂食问题，使用非常方便。

参见图14-图17，本实施例中的仿生龟，通过投料装置配合自由移动装置，可以使仿生龟移动到鱼缸每个角落进行投喂饲料，极大地提高了投喂的均匀性，保证所有的观赏鱼都具有充足的食物供应；另外，通过推料活塞10-8、排料活塞10-6与推料腔10-4、排料腔10-5的配合，能够实现储料仓9的防水性能，保证投放饲料的过程中，鱼缸中的水不会倒灌进入储料仓9中，从而防止了饲料被水污染的问题发生。

参见图14，所述乌龟壳体1在与所述排料口10-3对应的位置上设有排料通道27，排料口10-3上的饲料可以从排料通道27中排到鱼缸中，所述乌龟壳体1上还设有用于打开或者关闭储料仓9的盖板26，所述排料缸体10-1的上端与位于顶部的乌龟壳体1之间的空间构成上述储料仓9。该储料仓9也可以是设置在乌龟壳体内部的一个容器。

参见图19，所述弹性件10-7可以为弹簧，该弹簧为两个。

参见图11，通过对实际草龟在水中游动前进的动作的观察，可以看出普通草龟的前进的运动步态为对角摆动的步态，其中对角的两只脚同时往前，另外两只脚同时往后，同一时间只有一个对角的两只脚在拨水。

参见图7和图12-图13，本实施例中，所述曲柄齿轮7-1的偏心位置上设有铰接轴7-4，所述连杆7-3与所述铰接轴7-4铰接；四个所述曲柄齿轮7-1呈矩阵式分布，相互对角的一对曲柄齿轮7-1上的铰接轴7-4的运动位置相同；相邻两个曲柄齿轮7-1上的铰接轴7-4的运动位置相反。采用上述结构，能够将仿生龟的运动步态模仿普通草龟的运动步态，即对角的两个肢体5同时往前，另外两个肢体5同时往后进行摆动，通过模拟草龟运动，可以提高仿生龟游动的灵活性与稳定性。

参见图6-图8，所述动力源6包括设置在安装架4上的移动驱动电机6-1、主动锥形齿轮6-2、从动锥形齿轮6-3以及摆动主动齿轮6-4，所述移动驱动电机6-1的动力部件连接在摆动主动锥形齿轮6-2上，所述从动锥形齿轮6-3与摆动主动齿轮6-4同轴设置在安装架4上，该从动锥形齿轮6-3与摆动主动齿轮6-4成一体设置，为双联齿轮；所述主动锥形齿轮6-2与所述从动锥形齿轮6-3相互啮合，所述摆动主动齿轮6-4与四个所述曲柄齿轮7-1啮合。通过设置上述结构，可以实现四个曲柄齿轮7-1的同步转动，从而实现肢体5的对角同步摆动，实现仿生龟的仿真游动。

所述移动驱动电机6-1为直流电机，型号为GA12-N20。

参见图9-图10，所述肢体5包括支杆5-1和设置在所述支杆5-1外端的叶片5-2；所述支杆5-1的内端与所述滑动轴7-2连接；所述叶片5-2与所述支杆5-1外端之间设有单向限位机构，其中，所述单向限位机构包括设置在所述支杆5-1外端的限位槽5-11以及设置在限位槽5-11上的轴芯5-13，所述叶片5-2转动设置在所述轴芯5-13上。通过设置上述结构，当仿生龟前进时，肢体5向后拨水，叶片5-2会张开，在限位槽5-11的作用下，叶片5-2会抵紧在限位槽5-11的槽面上，阻止了叶片5-2的摆动，当肢体5需要复位时，肢体5会向前摆动，在水的阻力下，叶片5-2沿着轴芯5-13转动，使得叶片5-2与水的受力面积减小，从而保证了运动不会出现阻滞反复的现象。

参见图9，每个肢体5上的叶片5-2数量为两片，呈上下分布，当仿生龟前进时，两个叶片5-2会张开，肢体5复位时，两个叶片5-2转动并相互靠拢，从而减小水的阻力。

参见图6-图9，所述安装架4沿着前后方向上设有两组相互平行的横梁17，每组横梁为数量为两条，两条所述横梁17之间设有第一滑动槽17-1，所述安装架4底部在与所述第一滑动槽17-1对应的位置上设有第二滑动槽4-1；所述滑动轴7-2分布在所述第一滑动槽17-1与第二滑动槽4-1之间，该滑动轴7-2的上端与所述第一滑动槽17-1滑动且转动连接，下端与所述第二滑动槽4-1滑动且连接；其中，所述支杆5-1的中部设有第三滑动槽5-13，所述圆柱轴8与所述第三滑动槽5-13转动且滑动连接；所述第一滑动槽17-1与第二滑动槽4-1沿着前后方向延伸。通过设置上述结构，能够使得滑动轴7-2运动更加稳定，保证了肢体5可以沿着圆柱轴8滑动并转动，从而实现肢体5的摆动。

参见图5，所述安装架4为“口字型”安装架4，所述安装架4包括上安装板4-01和下安装板4-02；所述圆柱轴8的上端连接在所述上安装板4-01上，所述横梁17安装在所述安装架4的中部，所述排料缸体10-1固定在所述上安装板4-01的顶端上。

参见图16-图19，所述驱动组件包括转动设置在所述排料缸体10-1内的丝杆10-10、设置在所述丝杆10-10上且与所述丝杆10-10配合的丝杆螺母10-11、设置在丝杆螺母10-11与所述推料活塞10-8之间的推杆10-12以及驱动丝杆10-10转动的丝杆驱动电机10-13；其中，所述推杆10-12的一端与所述丝杆螺母10-11固定连接，另一端与所述推料活塞10-8固定连接。通过设置上述结构，通过丝杆驱动电机10-13带动丝杆10-10转动，从而实现丝杆螺母10-11在丝杆10-10上来回移动，进而实现推杆10-12推动推料活塞10-8在推料腔10-4中的往复运动。

参见图14-图17，所述排料缸体10-1上设有用于引导所述铲板10-9运动的导向槽10-101，该铲板10-9包括铲头部10-91以及推动部10-92；所述铲头部10-91与所述导向槽10-101滑动配合，所述推动部10-92延伸至所述排料缸体10-1的内部。上述结构中，当驱动组件驱动推料活塞10-8远离排料活塞10-6时，推料活塞10-8会与推动部10-92接触，并带动推动运动，从而带动铲头部10-91在导向槽10-101中移动，进而实现进料口10-2的开启。

参见图17，为了保证排料活塞10-6与排料腔10-5的密封性，以及推料活塞10-8与推料腔10-4的密封性，所述排料活塞10-6与推料活塞10-8上均设有耐磨的氟橡胶胶圈；所述推料活塞10-8的胶圈上设有顶杆10-81，其目的在于，一方面便于推动排料活塞10-6，另一方面可以保证推料腔10-4具有一定的体积，便于排料。

参见图3、图5和图20-图24，所述自由移动装置还包括设置在乌龟壳体1内用于转向的转向装置，所述转向装置包括转动设置在所述安装架4上的转向板11、设置在所述安装架4上且沿着安装架4前后方向滑动的直动板12以及用于驱动所述转向板11转动的转向驱动机构13。

参见图20-图28，所述转向板11的前端中部设有V字型槽11-1，所述转向板11的前端两侧对称设有两个L字型通槽11-2；所述直动板12的前端中部固定设有传动轴12-2，后端两侧对称设有两个一字型通槽12-1；所述安装架4前端两侧对称设有两个一字型槽4-2，该安装架4后端两侧对称设有两个弧形槽4-3；其中，所述传动轴12-2与所述V字型槽11-1滑动配合连接；所述肢体5为四个，则所述圆柱轴8的数量也对应为四个；位于前端两个所述圆柱轴8分别穿过两个L字型通槽11-2；该圆柱轴8的中部与所述L字型通槽11-2滑动配合连接，上端与所述一字型槽4-2滑动配合连接；位于后端两个所述圆柱轴8分别穿过两个一字型通槽12-1；该圆柱轴8的中部与所述一字型通槽12-1滑动配合连接，上端与所述弧形槽4-3滑动配合连接。上述结构中，转向时，转向驱动机构13驱动转向板11转动，在V字型槽11-1引导下，传动轴12-2带动直动板12滑动，同时转向板11也会带动位于前端的两个圆柱轴8在一字型槽4-2、L字型通槽11-2以及第三滑动槽5-13上运动，直动板12的运动会带动位于后端的圆柱轴8在弧形槽4-3、一字型通槽12-1以及第三滑动槽5-13上运动。当仿生龟需要向左转弯时，转向驱动机构13驱动转向板11逆时针转动，前端左边的圆柱轴8会受到转向板11的拨动向左运动，位于前端右边的圆柱轴8位置不变，此时，传动轴12-2位于V字型槽11-1的右端，带动直动板12向前做直线运动，带动两个圆柱轴8向前并向外运动，发生移动的三个圆柱轴8位置发生改变，均远离了滑动轴7-2，使得三个圆柱轴8所对应的三个肢体5摆动幅度变小；而未发生运动的位于前端右边的圆柱轴8所对应的肢体5摆动幅度不变，摆动幅度不同会产生不相等的力，摆动幅度大的一侧游动速度更快，从而实现仿生龟的左转弯；仿生龟的右转弯与左转弯运动相反，原理相同。

参见图23-图24，所述转向驱动机构13包括固定设置在所述安装架4上的转向驱动电机13-1、与所述转向驱动电机13-1的动力部件连接的转向主动齿轮13-2以及设置在所述转向板11上且与所述转向主动齿轮13-2相互啮合的从动齿13-3，该从动齿为沿着扇形方向排列的扇形齿，采用上述结构，通过转向驱动电机13-1驱动转向主动齿轮13-2转动，从而带动从动齿13-3运动，进而使得转向板11发生转动，从而实现控制仿生龟的转向。

所述转向驱动电机13-1为2相4线微型永磁步进减速电机GM12-15BY。

参见图21-图22和图25-图27，所述安装架4上设有固定轴15，所述转向板11通过所述固定轴15转动连接在所述安装架4上，所述直动板12上设有与所述固定轴15滑动配合的第一引导槽12-3，其中，所述安装架4上设有第二引导槽4-4，所述直动板12上固定设有与所述第二引导槽4-4滑动配合引导轴16；所述第一引导槽12-3与所述第二引导槽4-4均沿着安装架4的前后方向延伸。通过设置固定轴15，能够实现转向板11在固定轴上发生转动；通过设置第一引导槽12-3、第二引导槽4-4以及引导轴16，能够实现直动板12沿着的直线方向运动；将转向板11与自动板12设置在固定轴上，这样还能使得转向装置变得更加紧凑。

参见图21-图22和图25-图27，所述转动板11与所述直动板12构成凸轮机构，转向板11的转动会带动直动板12沿着第一引导槽12-3做直线运动，通过V字型槽11-1控制了肢体5的摆动幅度，从而有效减少了转向半径。

参见图2-图3和图15，所述仿生龟还包括用于控制所述仿生龟进行上浮、悬浮或者下沉的浮沉装置；其中，所述浮沉装置设置在乌龟壳体1内部的水舱18、水泵19以及水管，其中，所述水泵19与所述水舱18通过水管连通；所述水舱18为两个，分布在水泵19的两侧。所述乌龟壳体1的底部还设有重力块，上述结构中，通过水泵19调节水舱18中的水量，从而改变仿生龟的整体质量，通过调节重力与浮力的关系，从而达到上浮、悬浮、下沉的效果。

参见图1和图2，所述肢体5与所述乌龟壳体1之间通过柔性套20连接，其目的在于，一方面能够保证乌龟壳体1的密封性，另一方面能够使得肢体5能够在乌龟壳体1上顺利的摆动。

参见图1-图3，所述仿生龟还包括用于自动控制的控制系统，所述控制系统包括电源模块、用于检测水中环境的检测模块、集成在电路板21上的处理器以及终端设备。

参见图1-图4，所述检测模块包括设置在所述尾部3的用于检测水温的温度传感器23、检测水压的水压传感器(图中未示出)、设置在所述头部2的用于照明的照明灯25以及用于观察环境的摄像头24。

参见图1-图4，所述处理器分别与所述温度传感器23、照明灯25、水压传感器、摄像头24、终端设备、移动驱动电机6-1、丝杆驱动电机10-13、转向驱动电机13-1以及水泵19通讯连接；所述电源模块用于给所述温度传感器23、照明灯25、水压传感器、摄像头24、移动驱动电机6-1、丝杆驱动电机10-13、转向驱动电机13-1、水泵19以及电路板21提供电量；所述乌龟壳体1底部设有用于安装所述电源模块的电源仓22。上述结构中，通过设置控制系统，可以实现仿生龟在水中自由移动、转向、沉浮、检测温度、水压等。终端设备通常为移动终端设备，通过无线网络与处理器进行通讯，该移动终端设备常用的为手机，也可以是平板电脑以及笔记本电脑。以手机为例，可以通过安装APP或者小程序，以微信小程序为例，在微信小程序上可以显示出水温、剩余电量、摄像头24录像等信息，可以通过微信小程序上的操作面板对丝杆驱动电机10-13进行开启，实现远程投料的功能。通过设置温度传感器23、照明灯25、摄像头24以及移动终端，可提供水下视野与夜间探索体验，交互形式多样，从而丰富人机交互，克服现有设备交互功能缺乏、交互形式老旧等问题，提高使用乐趣。

参见图1-图19，上述自由移动投料仿生龟的工作原理是：

工作时，动力源6驱动每个曲柄齿轮7-1同步进行转动，每个曲柄齿轮7-1均会带动连杆7-3运动，连杆7-3带动滑动轴7-2在安装架4前后方向上滑动，滑动过程中，会带动肢体5运动，在圆柱轴8的引导下，肢体5的中部会与圆柱轴8滑动且会沿着圆柱轴8进行摆动，从而实现肢体5的拨水功能；当需要投喂饲料时，驱动组件驱动推料活塞10-8朝着远离排料活塞10-6的方向运动，并带动铲板10-9克服拉簧10-14的弹力运动，进料口10-2打开，储料仓9的饲料会落入推料腔10-4中(首次投喂时，推料腔10-4不含水)，投放一定饲料后，驱动组件驱动推料活塞10-8朝着靠近排料活塞10-6的方向运动，此时，铲板10-9在拉簧10-14的作用下关闭进料口10-2；随着驱动组件继续驱动推料活塞10-8运动，推料活塞10-8会克服弹性件10-7的弹力顶开排料活塞10-6，鱼缸中的水会从排料口10-3进入，充满推料腔10-4以及排料腔10-5，随着驱动组件继续驱动推料活塞10-8运动，推料腔10-4中的饲料与水会推入排料腔10-5中，饲料在自身浮力作用下，从排料口10-3上浮至鱼缸中，完成投喂；重复上述步骤，可以实现不断的投喂工作；第二次投喂时，推料腔10-4会含有水，随着推料活塞10-8远离排料活塞10-6，推料腔10-4的体积不断变大，推料腔10-4的水位降低，便于下次投喂。

上述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内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、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 (10)

1.一种自由移动投料仿生龟，其特征在于，包括乌龟壳体、设置在所述乌龟壳体上用于驱动所述乌龟壳体在水中游动的自由移动装置以及用于投放饲料的投料装置；其中，

所述自由移动装置包括设置在所述乌龟壳体内部的安装架、设置在所述安装架上的四个肢体以及用于驱动所述肢体进行摆动的动力机构；所述动力机构包括动力源以及四组曲柄滑块机构；四组所述曲柄滑块机构分别连接在所述动力源与每个肢体之间；所述曲柄滑块机构包括转动设置在安装架上的曲柄齿轮、沿着所述安装架前后方向上滑动且转动设置的滑动轴以及设置在所述曲柄齿轮与所述滑动轴之间的连杆；所述动力源分别与每个所述曲柄齿轮连接，所述肢体内端与所述滑动轴转动连接；所述连杆的一端铰接在所述曲柄齿轮的偏心位置上，另一端转动连接在所述滑动轴上；其中，每个肢体的中部与所述安装架对应的位置上均设有圆柱轴；所述肢体的中部与所述圆柱轴的下端滑动且转动连接，所述圆柱轴的上端连接在所述安装架上；

所述投料装置包括用于存储饲料的储料仓以及用于将所述储料仓中的饲料排出外部的排料机构，所述排料机构包括排料缸体、设置在所述排料缸体上的进料口、排料口以及设置在所述排料缸体内部的推料组件，其中，所述缸体内设有推料腔以及排料腔，所述进料口将所述储料仓与所述推料腔连通；所述排料腔与所述排料口连通；所述推料腔与所述排料腔之间通过出料口连通；所述排料腔上设有与其滑动配合且用于开启或者关闭所述出料口的排料活塞以及用于驱动排料活塞关闭出料口的弹性件；所述弹性件的一端作用于所述排料活塞，另一端作用于排料缸体上；所述推料组件包括与所述推料腔滑动配合的推料活塞以及用于驱动所述推料活塞在推料腔中来回移动的驱动组件；所述排料缸体上还滑动设有用于打开或关闭所述进料口的铲板以及设置在所述铲板与所述排料缸体之间的拉簧，所述拉簧一端作用于所述铲板，另一端作用于所述排料缸体；该拉簧的弹力促使所述铲板关闭所述进料口。

2.根据权利要求1所述的一种自由移动投料仿生龟，其特征在于，所述曲柄齿轮的偏心位置上设有铰接轴，所述连杆与所述铰接轴铰接；四个所述曲柄齿轮呈矩阵式分布，相互对角的一对曲柄齿轮上的铰接轴的运动位置相同；相邻两个曲柄齿轮上的铰接轴的运动位置相反。

3.根据权利要求1所述的一种自由移动投料仿生龟，其特征在于，所述动力源包括设置在安装架上的移动驱动电机以及摆动主动齿轮，所述移动驱动电机的动力部件连接在摆动主动齿轮上，所述摆动主动齿轮与四个所述曲柄齿轮啮合。

4.根据权利要求1所述的一种自由移动投料仿生龟，其特征在于，所述肢体包括支杆和设置在所述支杆外端的叶片；所述支杆的内端与所述滑动轴连接；所述叶片与所述支杆外端之间设有单向限位机构，其中，所述单向限位机构包括设置在所述支杆外端的限位槽以及设置在限位槽上的轴芯，所述叶片转动设置在所述轴芯上。

5.根据权利要求4所述的一种自由移动投料仿生龟，其特征在于，所述安装架沿着前后方向上设有两组相互平行的横梁，每组横梁为数量为两条，两条所述横梁之间设有第一滑动槽，所述安装架底部在与所述第一滑动槽对应的位置上设有第二滑动槽；所述滑动轴分布在所述第一滑动槽与第二滑动槽之间，该滑动轴的上端与所述第一滑动槽滑动且转动连接，下端与所述第二滑动槽滑动且连接；其中，所述支杆的中部设有第三滑动槽，所述圆柱轴与所述第三滑动槽转动且滑动连接。

6.根据权利要求1所述的一种自由移动投料仿生龟，其特征在于，所述驱动组件包括转动设置在所述排料缸体内的丝杆、设置在所述丝杆上且与所述丝杆配合的丝杆螺母、设置在丝杆螺母与所述推料活塞之间的推杆以及驱动丝杆转动的丝杆驱动电机；其中，所述推杆的一端与所述丝杆螺母固定连接，另一端与所述推料活塞固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种自由移动投料仿生龟，其特征在于，所述排料缸体上设有用于引导所述铲板运动的导向槽，该铲板包括铲头部以及推动部；所述铲头部与所述导向槽滑动配合，所述推动部延伸至所述排料缸体的内部；其中，所述推料活塞上设有顶杆。

8.根据权利要求1所述的一种自由移动投料仿生龟，其特征在于，所述自由移动装置还包括设置在乌龟壳体内用于转向的转向装置，所述转向装置包括转动设置在所述安装架上的转向板、设置在所述安装架上且沿着安装架前后方向滑动的直动板以及用于驱动所述转向板转动的转向驱动机构；其中，

所述转向板的前端中部设有V字型槽，所述转向板的前端两侧对称设有两个L字型通槽；所述直动板的前端中部固定设有传动轴，后端两侧对称设有两个一字型通槽；所述安装架前端两侧对称设有两个一字型槽，该安装架后端两侧对称设有两个弧形槽；其中，所述传动轴与所述V字型槽滑动配合连接；位于前端两个所述圆柱轴分别穿过两个L字型通槽；该圆柱轴的中部与所述L字型通槽滑动配合连接，上端与所述一字型槽滑动配合连接；位于后端两个所述圆柱轴分别穿过两个一字型通槽；该圆柱轴的中部与所述一字型通槽滑动配合连接，上端与所述弧形槽滑动配合连接。

9.根据权利要求1所述的一种自由移动投料仿生龟，其特征在于，所述仿生龟还包括用于控制所述仿生龟进行上浮、悬浮或者下沉的浮沉装置；其中，所述浮沉装置设置在乌龟壳体内部的水舱、水泵以及水管，其中，所述水泵与所述水舱通过水管连通。

10.根据权利要求1所述的一种自由移动投料仿生龟，其特征在于，所述仿生龟还包括设置在所述乌龟壳体前端的头部、设置在所述乌龟壳体后端的尾部以及用于自动控制的控制系统，所述控制系统包括电源模块、用于检测水中环境的检测模块以及集成在电路板上的处理器，其中，

所述检测模块包括设置在所述尾部的用于检测水温的温度传感器、检测水压的水压传感器、设置在所述头部的用于照明的照明灯以及用于观察环境的摄像头；

所述处理器分别与所述温度传感器、照明灯、水压传感器、摄像头、移动驱动电机、丝杆驱动电机、转向驱动电机以及水泵通讯连接；所述电源模块用于给所述温度传感器、照明灯、水压传感器、摄像头、移动驱动电机、丝杆驱动电机、转向驱动电机、水泵以及电路板提供电量；所述乌龟壳体底部设有用于安装所述电源模块的电源仓。

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