CN114802667A - 一种仿生水下机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生水下机器人，包括：主体结构；前肢结构，所述前肢结构设置有至少两个，所述前肢结构的运动方式包括收缩运动和伸展运动；所述前肢结构包括前肢上骨架和前肢下骨架，所述前肢上骨架和所述前肢下骨架对应设置，在所述收缩运动中所述前肢上骨架和所述前肢下骨架之间的夹角逐渐减小，在所述伸展运动中所述前肢上骨架和所述前肢下骨架之间的夹角逐渐增大。本发明中的前肢结构在收缩运动中前肢上骨架和前肢下骨架之间的夹角不断减小，有效的减小了运动中的水阻，前肢结构在伸展运动中前肢上骨架和前肢下骨架之间的夹角不断增大，有效的增加了运动中的扑水面积，提高了扑水的滑翔距离，使机器人的续航能力得到提高。

Description

一种仿生水下机器人

技术领域

本发明涉及仿生机器人领域，特别涉及一种仿生水下机器人。

背景技术

水下扑翼式机器人相较于采用螺旋桨推进的水下机器人具有很多优势，如：在低速状态下具备较好的机动性和稳定性、功耗低、航程远、噪声小等。因此，水下扑翼式机器人在水产养殖、水域监测、海洋考察、军事等多个方面都具有很大的潜力。爱沙尼亚Tallinn科技大学(TalTech)开发的通过四个电机驱动的仿生海龟机器人在养殖渔场中发挥了一定的作用，它可以较为安静的接近鱼群，在各个角落观测鱼群健康状况，此款仿生海龟采用鳍肢360°旋转的驱动方式，在水下360°旋转的鳍肢在产生动力的同时也会无法避免的制造很大阻力，这也限制了机器人的运动性能。

因此需要寻找水阻更小、续航能力更强的水下机器人。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种仿生水下机器人。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种仿生水下机器人，包括：

主体结构；

前肢结构，所述前肢结构设置有至少两个，至少两个所述前肢结构沿与所述主体结构水平运动方向平行的竖直中轴面对称设置在所述主体结构的两侧，所述前肢结构的运动方式包括收缩运动和伸展运动，所述收缩运动时所述前肢结构向靠近所述主体结构的方向运动，同时所述前肢结构沿着所述主体结构的前进方向摆动，所述伸展运动时所述前肢结构向远离所述主体结构的方向运动，同时所述前肢结构沿着所述主体结构的前进方向的逆向摆动；

所述前肢结构包括前肢上骨架和前肢下骨架，所述前肢上骨架和所述前肢下骨架对应设置，在所述收缩运动中所述前肢上骨架和所述前肢下骨架之间的夹角逐渐减小，在所述伸展运动中所述前肢上骨架和所述前肢下骨架之间的夹角逐渐增大。

进一步，所述前肢结构包括滑轨和滑块；

所述前肢结构包括前肢中骨架，所述前肢上骨架的一端和所述前肢中骨架连接，所述前肢下骨架的一端和所述前肢中骨架连接，所述前肢上骨架的另一端和所述前肢下骨架的另一端均与所述滑块连接；

所述滑轨的一端设置在所述前肢中骨架上，所述滑块套设在所述滑轨上，所述滑块沿所述滑轨的长度延伸方向往复滑动；

所述滑块向远离所述前肢中骨架的方向滑动时，所述滑块带动所述前肢上骨架和所述前肢下骨架均相对所述前肢中骨架转动，以使所述前肢上骨架和所述前肢下骨架之间的夹角逐渐减小；

所述滑块向靠近所述前肢中骨架的方向滑动时，所述滑块带动所述前肢上骨架和所述前肢下骨架均相对所述前肢中骨架转动，以使所述前肢上骨架和所述前肢下骨架之间的夹角逐渐增大。

进一步，所述前肢结构包括第一曲柄摇杆结构、第二曲柄摇杆结构和推杆；

所述主体结构包括下壳体；

所述第一曲柄摇杆结构和所述第二曲柄摇杆结构连接在所述下壳体上，所述第一曲柄摇杆结构设置在所述下壳体的一侧，所述第二曲柄摇杆结构设置在所述下壳体的另一侧，所述第一曲柄摇杆结构和所述前肢中骨架连接；

所述推杆的一端和所述滑块连接，所述推杆的另一端和所述第二曲柄摇杆结构连接，所述推杆可相对所述第二曲柄摇杆结构滑动；

所述第一曲柄摇杆结构带动所述前肢中骨架进行所述收缩运动和所述伸展运动，所述第二曲柄摇杆结构和所述第一曲柄摇杆结构同时运动时通过所述推杆带动所述滑块相对所述滑轨滑动。

进一步，所述第一曲柄摇杆结构包括第一曲柄、第一摇杆和第一连杆；

所述第二曲柄摇杆结构包括第二曲柄、凸轮和第二摇杆；

所述第一曲柄和所述第二曲柄均和所述下壳体连接，且所述第一曲柄和所述第二曲柄均可相对所述下壳体转动；

所述第一曲柄的一端和所述第一连杆的一端连接，所述第一连杆的另一端和所述前肢中骨架连接，所述第一连杆与所述前肢中骨架的连接处同时和所述第一摇杆的一端连接，所述第一摇杆的另一端和所述下壳体连接，所述第一摇杆可沿所述第一摇杆和所述下壳体的连接处的轴线周向往复摆动，所述第一曲柄通过所述第一连杆带动所述前肢中骨架进行所述收缩运动和所述伸展运动；

所述第二曲柄的一端和所述凸轮连接，所述第二摇杆的一端和所述凸轮连接，所述第二摇杆的另一端与所述第一摇杆和所述下壳体的连接处连接，所述第一摇杆和所述第二摇杆同轴摆动；

所述凸轮上设有滑道，所述推杆和所述滑道之间滑动连接。

进一步，所述第一曲柄摇杆结构包括第一曲柄、第一摇杆和第一连杆；

所述第二曲柄摇杆结构包括第二曲柄和弹性件；

所述第一曲柄和所述第二曲柄均和所述下壳体连接，且所述第一曲柄和所述第二曲柄均可相对所述下壳体转动；

所述第一曲柄的一端和所述第一连杆的一端连接，所述第一连杆的另一端和所述前肢中骨架连接，所述第一连杆与所述前肢中骨架的连接处同时和所述第一摇杆的一端连接，所述第一摇杆的另一端和所述下壳体连接，所述第一摇杆可沿所述第一摇杆和所述下壳体的连接处的轴线周向往复摆动，所述第一曲柄通过所述第一连杆带动所述前肢中骨架进行所述收缩运动和所述伸展运动；

所述第二曲柄的一端设置限位柱，所述限位柱和所述推杆平行设置，所述弹性件一端和所述限位柱连接，所述弹性件的另一端和所述推杆连接。

进一步，所述机器人包括前肢驱动结构，所述前肢驱动结构设置在所述主体结构上；

所述前肢驱动结构连接所述第一曲柄摇杆结构和所述第二曲柄摇杆结构，所述前肢驱动结构用于驱动所述第一曲柄摇杆结构和所述第二曲柄摇杆结构同步转动。

进一步，所述主体结构包括下壳体；

所述第一曲柄摇杆结构包括第一曲柄；

所述第二曲柄摇杆结构包括第二曲柄；

所述前肢结构包括副轮和轴承，所述轴承的外圈和所述下壳体连接，所述轴承的内圈和所述副轮连接，所述第一曲柄的轴沿轴向插入所述副轮的一端，所述第二曲柄的轴沿轴向插入所述副轮的另一端，所述第一曲柄位于所述下壳体的一侧，所述第二曲柄位于所述下壳体的另一侧，所述轴承、所述副轮、所述第一曲柄的轴和所述第二曲柄的轴同轴设置；

所述前肢驱动结构包括前肢驱动电机、主轮和同步带，所述前肢驱动电机和所述下壳体连接，所述前肢驱动电机的输出轴和所述主轮连接，所述同步带一侧套设在所述主轮上，所述同步带的另一侧套设在所述副轮上，所述前肢驱动电机通过所述主轮、所述同步带和所述副轮带动所述第一曲柄和所述第二曲柄转动。

进一步，所述机器人包括后肢结构；

所述后肢结构设置有至少两个，至少两个所述后肢结构沿与所述主体结构水平运动方向平行的竖直中轴面对称设置在所述主体结构的两侧；

所述后肢结构的运动方式包括划水运动和扑水运动，所述划水运动时所述后肢结构沿着所述主体结构的前进方向摆动，所述划水运动时所述后肢结构在与所述主体结构前进方向垂直的平面上的投影面积逐渐减小，所述扑水运动时所述后肢结构沿着所述主体结构的前进方向的逆向摆动，所述扑水运动时所述后肢结构在与所述主体结构前进方向垂直的平面上的投影面积逐渐增大。

进一步，所述后肢结构包括后肢骨架、限位架、转动杆和传动杆；

所述传动杆为S型杆，所述传动杆的两端连接所述主体结构，所述传动杆的中部和所述转动杆的一端连接，所述转动杆的另一端和所述后肢骨架的一端连接；

所述限位架包括第一限位杆、第二限位杆和限位套，所述第一限位杆的一端和所述主体结构连接，所述第二限位杆的一端和所述主体结构连接，所述第一限位杆的另一端和所述第二限位杆的另一端均与所述限位套连接，所述限位套套设在所述转动杆外，所述转动杆可相对所述限位套转动；

所述传动杆的两端可相对所述主体结构同轴转动，所述第一限位杆的一端和所述第二限位杆的一端可相对所述主体结构同轴转动，所述第一限位杆的转动轴线和所述第二限位杆的转动轴线均与所述传动杆的转动轴线垂直；

所述传动杆通过所述转动杆和所述限位架带动所述后肢骨架进行所述划水运动和所述扑水运动。

进一步，所述机器人包括后肢驱动电机、齿轮组、传动带和主动轮；

所述后肢结构包括从动轮，所述从动轮和所述传动杆的一端连接；

所述主动轮和所述传动带分别设置有至少两个，所述主动轮、所述传动带和所述从动轮一一对应设置，所述传动带的一侧套设在所述主动轮上，所述传动带的另一侧套设在所述从动轮上；

所述后肢驱动电机通过所述齿轮组带动所述主动轮和所述从动轮同步转动，所述从动轮带动所述传动杆相对所述主体结构转动。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

本发明中的前肢结构在收缩运动中前肢上骨架和前肢下骨架之间的夹角不断减小，有效的减小了运动中的水阻，前肢结构在伸展运动中前肢上骨架和前肢下骨架之间的夹角不断增大，有效的增加了运动中的扑水面积，提高了扑水的滑翔距离，使机器人的续航能力得到提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明水下机器人轴侧结构示意图；

图2为本发明水下机器人侧视结构示意图；

图3为本发明水下机器人后视结构示意图；

图4为本发明水下机器人俯视结构示意图；

图5为本发明水下机器人不含第二曲柄摇杆结构的前肢结构示意图；

图6为本发明水下机器人含第二曲柄摇杆结构的前肢结构示意图；

图7为本发明水下机器人前肢结构安装示意图；

图8为本发明水下机器人前肢结构伸展运动时俯视结构示意图；

图9为本发明水下机器人前肢结构伸展运动时主视结构示意图；

图10为本发明水下机器人前肢结构伸展运动时侧视结构示意图；

图11为本发明水下机器人前肢结构收缩运动时结构示意图；

图12为本发明水下机器人前肢结构收缩运动时俯视结构示意图；

图13为本发明水下机器人前肢结构收缩运动时主视结构示意图；

图14为本发明水下机器人前肢结构收缩运动时侧视结构示意图；

图15为本发明水下机器人前肢结构和前肢驱动结构连接示意图；

图16为本发明水下机器人第一曲柄和第二曲柄连接结构示意图；

图17为本发明水下机器人另一方案前肢结构伸展运动时俯视结构示意图；

图18为本发明水下机器人另一方案前肢结构伸展运动时主视结构示意图；

图19为本发明水下机器人另一方案前肢结构收缩运动时俯视结构示意图；

图20为本发明水下机器人另一方案前肢结构收缩运动时主视结构示意图；

图21为本发明水下机器人后肢结构示意图；

图22为本发明水下机器人后肢结构划水运动时侧视结构示意图；

图23为本发明水下机器人后肢结构划水运动时俯视结构示意图；

图24为本发明水下机器人后肢结构划水运动时主视结构示意图；

图25为本发明水下机器人后肢结构扑水运动时侧视结构示意图；

图26为本发明水下机器人后肢结构扑水运动时俯视结构示意图；

图27为本发明水下机器人后肢结构扑水运动时主视结构示意图。

图中的附图标记分别表示为：

100-前肢结构；101-第一曲柄；102-第一连杆；103-第一摇杆；104-前肢中骨架；105-前肢下骨架；1051-下骨杆；1052-下连杆；106-连接架；107-前肢上骨架；1071-上骨杆；1072-上连杆；108-联动杆；1081-联动杆一；1082-联动杆二；1083-联动轴；109-推杆；110-滑块；111-滑轨；112-第二曲柄；1121-限位柱；113-凸轮；114-第二摇杆；115-副轮；116-弹性件；117-轴承；200-主体结构；201-下壳体；300-后肢结构；301-传动杆；302-转动杆；303-限位架；3031-第一限位杆；3032-第二限位杆；3033-限位套；304-后肢骨架；305-从动轮；400-前肢驱动结构；401-前肢驱动电机；402-主轮；403-同步带；500-后肢驱动结构；501-后肢驱动电机；502-齿轮组；503-主动轮；504-传动带。

通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在对本发明实施方式作进一步地详细描述之前，本发明实施例中所涉及的方位名词，如“上部”、“下部”、“侧部”，以图1中所示方位为基准，并不具有限定本发明保护范围的意义。

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

如图1至图20所示，本实施例介绍了一种仿生水下机器人，包括：主体结构200；前肢结构100，前肢结构100设置有至少两个，至少两个前肢结构100沿与主体结构200水平运动方向平行的竖直中轴面对称设置在主体结构200的两侧，前肢结构100的运动方式包括收缩运动(如图11至图14和图19至图20所示)和伸展运动(如图8至图10和图17至图18所示)，收缩运动(如图11至图14和图19至图20所示)时前肢结构100向靠近主体结构200的方向运动，同时前肢结构100沿着主体结构200的前进方向摆动，伸展运动(如图8至图10和图17至图18所示)时前肢结构100向远离主体结构200的方向运动，同时前肢结构100沿着主体结构200的前进方向的逆向摆动；前肢结构100包括前肢上骨架107和前肢下骨架105，前肢上骨架107和前肢下骨架105对应设置，在收缩运动(如图11至图14和图19至图20所示)中前肢上骨架107和前肢下骨架105之间的夹角逐渐减小，在伸展运动(如图8至图10和图17至图18所示)中前肢上骨架107和前肢下骨架105之间的夹角逐渐增大。

进一步，本实施例中收缩运动(如图11至图14和图19至图20所示)时前肢结构100向靠近主体结构200的方向运动，同时前肢结构100沿着主体结构200的前进方向摆动，此时前肢上骨架107和前肢下骨架105之间的夹角逐渐减小，此运动过程中前肢结构100的划水面积小，划水阻力小，提高了机器人在水下的滑行效率。

进一步，本实施例中伸展运动(如图8至图10和图17至图18所示)时前肢结构100向远离主体结构200的方向运动，同时前肢结构100沿着主体结构200的前进方向的逆向摆动，此时前肢上骨架107和前肢下骨架105之间的夹角逐渐增大，此运动过程中前肢结构100的扑水面积大，提高了机器人在水下的滑行动力，提高了扑水的滑翔距离，使机器人的续航能力得到提高。

本实施例中的前肢结构100在收缩运动(如图11至图14和图19至图20所示)中前肢上骨架107和前肢下骨架105之间的夹角不断减小，有效的减小了运动中的水阻，前肢结构100在伸展运动(如图8至图10和图17至图18所示)中前肢上骨架107和前肢下骨架105之间的夹角不断增大，有效的增加了运动中的扑水面积，提高了扑水的滑翔距离，使机器人的续航能力得到提高。

如图5至图20所示，前肢结构100包括滑轨111和滑块110；前肢结构100包括前肢中骨架104，前肢上骨架107的一端和前肢中骨架104连接，前肢下骨架105的一端和前肢中骨架104连接，前肢上骨架107的另一端和前肢下骨架105的另一端均与滑块110连接；滑轨111的一端设置在前肢中骨架104上，滑块110套设在滑轨111上，滑块110沿滑轨111的长度延伸方向往复滑动；滑块110向远离前肢中骨架104的方向滑动时，滑块110带动前肢上骨架107和前肢下骨架105均相对前肢中骨架104转动，以使前肢上骨架107和前肢下骨架105之间的夹角逐渐减小；滑块110向靠近前肢中骨架104的方向滑动时，滑块110带动前肢上骨架107和前肢下骨架105均相对前肢中骨架104转动，以使前肢上骨架107和前肢下骨架105之间的夹角逐渐增大。

进一步，如图5所示，前肢中骨架104包括弯曲段和平直段(如图8所示)，前肢上骨架107和前肢下骨架105设置在平直段上，前肢上骨架107包括多个平行设置的上骨杆1071，每个上骨杆1071均与平直段垂直设置，前肢下骨架105包括多个平行设置的下骨杆1051，每个下骨杆1051均与平直段垂直设置。本实施例中上骨杆1071和下骨杆1051分别设置有三个，上骨杆1071和下骨杆1051一一对应设置。本实施例中三个上骨杆1071通过上连杆1072连接后同步运动，三个下骨杆1051通过下连杆1052连接后同步运动。上连杆1072、下连杆1052和前肢中骨架104平直段相互平行。本实施例中上连杆1072和下连杆1052采用碳杆，重量轻，有助于减轻机器人的重量。

进一步，如图5所示，本实施例中前肢结构100还包括连接架106，连接架106固定设置在前肢中骨架104的平直段上。连接架106上设有上卡爪和下卡爪，上骨杆1071的一端插入上卡爪内，上骨杆1071和上卡爪之间通过连接轴连接，上骨杆1071可相对上卡爪转动；下骨杆1051的一端插入下卡爪内，下骨杆1051和下卡爪之间通过连接轴连接，下骨杆1051可相对下卡爪转动。

进一步，如图5所示，前肢结构100包括联动杆108，联动杆108包括联动杆一1081、联动杆二1082和联动轴1083。三个上骨杆1071在前肢中骨架104平直段上沿逐步远离前肢中骨架104弯曲段的方向依次排布，三个下骨杆1051在前肢中骨架104平直段上沿逐步远离前肢中骨架104弯曲段的方向依次排布，最靠近前肢中骨架104弯曲段的上骨杆1071与联动杆一1081通过连接轴连接，上骨杆1071与联动杆一1081可相对转动；最靠近前肢中骨架104弯曲段的下骨杆1051与联动杆二1082通过连接轴连接，下骨杆1051与联动杆二1082可相对转动；联动杆一1081和联动杆二1082通过联动轴1083连接，联动杆一1081和联动杆二1082可相对转动。联动轴1083与滑块110的侧壁连接，为了增大联动轴1083和滑块110之间的接触面积，联动轴1083通过连接块与滑块110连接。

进一步，如图5和图8所示，滑轨111的一端和前肢中骨架104的平直段连接，滑轨111的一端靠近前肢中骨架104的弯曲段设置，滑轨111和前肢中骨架104的平直段垂直。滑块110向远离前肢中骨架104平直段的方向滑动时，滑块110带动最靠近前肢中骨架104弯曲段的上骨杆1071和下骨杆1051均相对前肢中骨架104转动，最靠近前肢中骨架104弯曲段的上骨杆1071和下骨杆1051带动整个前肢上骨架107和前肢下骨架105相对前肢中骨架104转动，前肢上骨架107和前肢下骨架105之间的夹角逐渐减小，划水阻力小，提高了机器人在水下的滑行效率；滑块110向靠近前肢中骨架104平直段的方向滑动时，滑块110带动最靠近前肢中骨架104弯曲段的上骨杆1071和下骨杆1051均相对前肢中骨架104转动，最靠近前肢中骨架104弯曲段的上骨杆1071和下骨杆1051带动整个前肢上骨架107和前肢下骨架105相对前肢中骨架104转动，前肢上骨架107和前肢下骨架105之间的夹角逐渐增大，有效的增加了运动中的扑水面积，提高了扑水的滑翔距离，使机器人的续航能力得到提高。

如图5至图15所示，前肢结构100包括第一曲柄摇杆结构、第二曲柄摇杆结构和推杆109；主体结构200包括下壳体201；第一曲柄摇杆结构和第二曲柄摇杆结构连接在下壳体201上，第一曲柄摇杆结构设置在下壳体201的一侧，第二曲柄摇杆结构设置在下壳体201的另一侧，第一曲柄摇杆结构和前肢中骨架104连接；推杆109的一端和滑块110连接，推杆109的另一端和第二曲柄摇杆结构连接，推杆109可相对第二曲柄摇杆结构滑动；第一曲柄摇杆结构带动前肢中骨架104进行收缩运动(如图11至图14和图19至图20所示)和伸展运动(如图8至图10和图17至图18所示)，第二曲柄摇杆结构和第一曲柄摇杆结构同时运动时通过推杆109带动滑块110相对滑轨111滑动。

如图5至图15所示，在第一实施方案中第一曲柄摇杆结构包括第一曲柄101、第一摇杆103和第一连杆102；第二曲柄摇杆结构包括第二曲柄112、凸轮113和第二摇杆114；第一曲柄101和第二曲柄112均和下壳体201连接，且第一曲柄101和第二曲柄112均可相对下壳体201转动；第一曲柄101的一端和第一连杆102的一端连接，第一连杆102的另一端和前肢中骨架104连接，第一连杆102与前肢中骨架104的连接处同时和第一摇杆103的一端连接，第一摇杆103的另一端和下壳体201连接，第一摇杆103可沿第一摇杆103和下壳体201的连接处的轴线周向往复摆动，第一曲柄101通过第一连杆102带动前肢中骨架104进行收缩运动(如图11至图14和图19至图20所示)和伸展运动(如图8至图10和图17至图18所示)；第二曲柄112的一端和凸轮113连接，第二摇杆114的一端和凸轮113连接，第二摇杆114的另一端与第一摇杆103和下壳体201的连接处连接，第一摇杆103和第二摇杆114同轴摆动；凸轮113上设有滑道，推杆109和滑道之间滑动连接。

进一步，结合图6、图7和图15所示，第一曲柄101通过副轮115与下壳体201连接，第一曲柄101设置在下壳体201的上部，第一曲柄101与下壳体201连接处的轴线为副轮115的轴线；第二曲柄112通过副轮115与下壳体201连接，第二曲柄112设置在下壳体201的下部，第二曲柄112和下壳体201连接处的轴线为副轮115的轴线；第一曲柄101与第二曲柄112均可相对下壳体201转动。本实施例中第一曲柄101和第二曲柄112同轴转动，同时第一曲柄101和第二曲柄112之间具有恒定的相位差。本实施例中第一曲柄101和第二曲柄112之间恒定的相位差为180°。

进一步，第一曲柄101具有第一端和第二端，第一端和第二端相对设置，第一连杆102与第一曲柄101的第一端连接，第一连杆102与第一曲柄101的第一端通过连接轴连接，第一连杆102和第一曲柄101的第一端可相对转动。第一曲柄101的中心位于副轮115的轴线上，在第一曲柄101的第一端的带动下第一连杆102和第一曲柄101的第一端的连接轴绕副轮115的轴线周向转动。第一连杆102位于第一端的上方，以便在第一端带动第一连杆102转动时，第一连杆102可越过第一曲柄101完成绕第一连杆102和第一端的连接轴的360°转动。

进一步，第一曲柄101和第一连杆102呈一条直线，同时副轮115的轴线位于第一连杆102的外部时，前肢中骨架104距离主体结构200最远；第一曲柄101和第一连杆102呈一条直线，同时副轮115的轴线穿过第一连杆102时，前肢中骨架104距离主体结构200最近。前肢中骨架104从距离主体结构200最远的位置向距离主体结构200最近的位置移动的过程为收缩运动(如图11至图14和图19至图20所示)，前肢中骨架104从距离主体结构200最近的位置向距离主体结构200最远的位置移动的过程为伸展运动(如图8至图10和图17至图18所示)。

进一步，如图8所示，第一曲柄101顺时针转动时，第一曲柄101通过第一连杆102带动前肢中骨架104交替完成收缩运动(如图11至图14和图19至图20所示)和伸展运动(如图8至图10和图17至图18所示)。

进一步，第一摇杆103的一端和下壳体201通过连接轴连接，第一摇杆103和下壳体201连接处的轴线为连接轴的轴线，第一摇杆103在第一连杆102的带动下可绕连接轴的轴线往复摆动。第一摇杆103的另一端和前肢中骨架104与第一连杆102的连接处通过连接轴连接，第一摇杆103的另一端可相对前肢中骨架104转动。收缩运动(如图11至图14和图19至图20所示)时第一摇杆103绕连接轴的轴线向靠近下壳体201的方向摆动，伸展运动(如图8至图10和图17至图18所示)时第一摇杆103绕连接轴的轴线向远离下壳体201的方向摆动。

进一步，第二曲柄112具有第一端和第二端，第一端和第二端相对设置，凸轮113与第一曲柄101的第一端连接，凸轮113与第二曲柄112的第一端通过连接轴连接，凸轮113与第二曲柄112的第一端可相对转动。第二曲柄112的中心位于副轮115的轴线上，在第二曲柄112的第一端的带动下凸轮113和第二曲柄112的第一端的连接轴绕副轮115的轴线周向转动。凸轮113位于第一端的下方，以便在第一端带动凸轮113转动时，凸轮113可越过第二曲柄112完成绕凸轮113和第一端的连接轴的360°转动。

进一步，如图8和图15所示，第二摇杆114的一端和下壳体201通过连接轴连接，第二摇杆114和下壳体201连接处的轴线为连接轴的轴线，第二摇杆114在凸轮113的带动下可绕连接轴的轴线往复摆动。第二摇杆114和下壳体201连接处的轴线与第一摇杆103和下壳体201连接处的轴线重合。第二摇杆114和第二曲柄112连接在凸轮113的同一侧。

进一步，如图8所示，第一曲柄101的第一端位于副轮115轴线的一侧，第二曲柄112的第一端位于副轮115轴线的另一侧，第一曲柄101的第一端和第二曲柄112的第一端相对设置。第一曲柄101和第二曲柄112同轴共同转动，因此第一连杆102和凸轮113的运动方向始终相反。

进一步，推杆109的一端和滑块110固定连接，推杆109的另一端卡在凸轮113的滑道上，与滑道滑动连接，滑道的形状和推杆109的运动轨迹一致，推杆109在凸轮113的带动下驱动滑块110滑动。滑轨111的一端固定连接在前肢中骨架104上，前肢中骨架104和第一连杆102的连接为固定连接，因此滑轨111与第一连杆102的运动一致。由于第一连杆102和凸轮113的运动方向始终相反，因此滑轨111和滑块110的运动方向始终相反。收缩运动(如图11至图14和图19至图20所示)时第一连杆102和凸轮113向彼此分离方向移动，因此滑块110向远离前肢中骨架104的方向移动，滑块110带动最靠近前肢中骨架104弯曲段的上骨杆1071和下骨杆1051均相对前肢中骨架104转动，最靠近前肢中骨架104弯曲段的上骨杆1071和下骨杆1051带动整个前肢上骨架107和前肢下骨架105相对前肢中骨架104转动，前肢上骨架107和前肢下骨架105之间的夹角逐渐减小，划水阻力小，提高了机器人在水下的滑行效率；伸展运动(如图8至图10和图17至图18所示)时第一连杆102和凸轮113向彼此靠近的方向移动，因此滑块110向靠近前肢中骨架104的方向移动，滑块110带动最靠近前肢中骨架104弯曲段的上骨杆1071和下骨杆1051均相对前肢中骨架104转动，最靠近前肢中骨架104弯曲段的上骨杆1071和下骨杆1051带动整个前肢上骨架107和前肢下骨架105相对前肢中骨架104转动，前肢上骨架107和前肢下骨架105之间的夹角逐渐增大，有效的增加了运动中的扑水面积，提高了扑水的滑翔距离，使机器人的续航能力得到提高。

如图17至图20所示，在第二实施方案中第一曲柄摇杆结构包括第一曲柄101、第一摇杆103和第一连杆102；第二曲柄摇杆结构包括第二曲柄112和弹性件116；第一曲柄101和第二曲柄112均和下壳体201连接，且第一曲柄101和第二曲柄112均可相对下壳体201转动；第一曲柄101的一端和第一连杆102的一端连接，第一连杆102的另一端和前肢中骨架104连接，第一连杆102与前肢中骨架104的连接处同时和第一摇杆103的一端连接，第一摇杆103的另一端和下壳体201连接，第一摇杆103可沿第一摇杆103和下壳体201的连接处的轴线周向往复摆动，第一曲柄101通过第一连杆102带动前肢中骨架104进行收缩运动(如图11至图14和图19至图20所示)和伸展运动(如图8至图10和图17至图18所示)；第二曲柄112的一端设置限位柱1121，限位柱1121和推杆109平行设置，弹性件116一端和限位柱1121连接，弹性件116的另一端和推杆109连接。

进一步，第二实施方案中使用弹性件116替代了凸轮113和第二摇杆114。

进一步，在第二实施方案中弹性件116为弹力绳，推杆109的一端和滑块110固定连接，推杆109的另一端通过弹力绳116和第二曲柄112上限位柱1121连接，推杆109在第二曲柄112的带动下驱动滑块110滑动。滑轨111的一端固定连接在前肢中骨架104上，前肢中骨架104和第一连杆102的连接为固定连接，因此滑轨111与第一连杆102的运动一致。由于第一连杆102和弹力绳116的运动方向始终相反，因此滑轨111和滑块110的运动方向始终相反。收缩运动(如图11至图14和图19至图20所示)时第一连杆102和弹力绳116向彼此分离方向移动，因此滑块110向远离前肢中骨架104的方向移动，滑块110带动最靠近前肢中骨架104弯曲段的上骨杆1071和下骨杆1051均相对前肢中骨架104转动，最靠近前肢中骨架104弯曲段的上骨杆1071和下骨杆1051带动整个前肢上骨架107和前肢下骨架105相对前肢中骨架104转动，前肢上骨架107和前肢下骨架105之间的夹角逐渐减小，划水阻力小，提高了机器人在水下的滑行效率；伸展运动(如图8至图10和图17至图18所示)时第一连杆102和弹力绳116向彼此靠近的方向移动，因此滑块110向靠近前肢中骨架104的方向移动，滑块110带动最靠近前肢中骨架104弯曲段的上骨杆1071和下骨杆1051均相对前肢中骨架104转动，最靠近前肢中骨架104弯曲段的上骨杆1071和下骨杆1051带动整个前肢上骨架107和前肢下骨架105相对前肢中骨架104转动，前肢上骨架107和前肢下骨架105之间的夹角逐渐增大，有效的增加了运动中的扑水面积，提高了扑水的滑翔距离，使机器人的续航能力得到提高。

进一步，可以理解的是，伸展运动(如图8至图10和图17至图18所示)时弹力绳116或凸轮113和第一连杆102向彼此靠近的方向移动时，弹力绳116或凸轮113和第一连杆102靠近后会在一定时间内保持运动方向不变，造成弹力绳116或凸轮113和第一连杆102彼此靠近后又向彼此分离的方向移动的现象，伸展运动(如图8至图10和图17至图18所示)中的彼此分离的运动方向和收缩运动(如图11至图14和图19至图20所示)中的彼此分离的运动方向相反。

如图15所示，机器人包括前肢驱动结构400，前肢驱动结构400设置在主体结构200上；前肢驱动结构400连接第一曲柄摇杆结构和第二曲柄摇杆结构，前肢驱动结构400用于驱动第一曲柄摇杆结构和第二曲柄摇杆结构同步转动。

结合图15和图16所示，主体结构200包括下壳体201；第一曲柄摇杆结构包括第一曲柄101；第二曲柄摇杆结构包括第二曲柄112；前肢结构100包括副轮115和轴承117，轴承117的外圈和下壳体201连接，轴承117的内圈和副轮115连接，第一曲柄101的轴沿轴向插入副轮115的一端，第二曲柄112的轴沿轴向插入副轮115的另一端，第一曲柄101位于下壳体201的一侧，第二曲柄112位于下壳体201的另一侧，轴承117、副轮115、第一曲柄101的轴和第二曲柄112的轴同轴设置；前肢驱动结构400包括前肢驱动电机401、主轮402和同步带403，前肢驱动电机401和下壳体201连接，前肢驱动电机401的输出轴和主轮402连接，同步带403一侧套设在主轮402上，同步带403的另一侧套设在副轮115上，前肢驱动电机401通过主轮402、同步带403和副轮115带动第一曲柄101和第二曲柄112转动。

进一步，如图16所示，副轮115的下部和轴承117的内圈连接，轴承117的设置使连接在副轮115上的第一曲柄101和第二曲柄112可相对下壳体201绕副轮115的轴线周向转动。副轮115的上部设有环形槽，同步带403设在环形槽内，前肢驱动电机401驱动主轮402绕主轮402的轴线周向转动，主轮402通过同步带403带动副轮115同步转动。

进一步，如图1至图4所示，本实施例中前肢结构100设置有两个，两个前肢结构100沿与主体结构200水平运动方向平行的竖直中轴面对称设置在主体结构200的两侧。本实施例中前肢驱动结构400设置的数量与前肢结构100的数量一致，前肢驱动结构400和前肢结构100一一对应设置。

进一步，本实施例中可以通过调整两个前肢驱动结构400的转速来调整对应前肢结构100的摆动幅度和频率，进而实现机器人的增速、减速和转向。

实施例二

如图1至图4、图21至图27所示，本实施例提供一种仿生水下机器人，机器人包括后肢结构300；后肢结构300设置有至少两个，至少两个后肢结构300沿与主体结构200水平运动方向平行的竖直中轴面对称设置在主体结构200的两侧；后肢结构300的运动方式包括划水运动和扑水运动，划水运动时后肢结构300沿着主体结构200的前进方向摆动，划水运动时后肢结构300在与主体结构200前进方向垂直的平面上的投影面积逐渐减小，扑水运动时后肢结构300沿着主体结构200的前进方向的逆向摆动，扑水运动时后肢结构300在与主体结构200前进方向垂直的平面上的投影面积逐渐增大。

进一步，后肢结构300包括后肢骨架304，后肢骨架304包括主杆和多个分支杆，多个分支杆沿逐步远离主体结构200的方向依次排布在主杆上。本实施例中分支杆设置有两个，两个分支杆平行设置。

进一步，如图21所示，主杆和分支杆均具有一定的弧度，有利于增加划水的面积，提高在水下的滑翔距离。

进一步，如图22至图24所示为后肢结构300的划水运动结构示意图。可以理解的是在划水运动过程中分支杆的长端端部与主体结构200的前进方向逐渐呈平行状态，如图22至图24所示后肢结构300在与主体结构200前进方向垂直的平面上的投影面积最小，极大的减小了划水运动中后肢骨架304在水中的阻力，提高了滑翔的距离，提高了滑动的效率。

进一步，如图25至图27所示为后肢结构300的扑水运动结构示意图。可以理解的是在扑水运动过程中分支杆的长端端部与主体结构200的前进方向逐渐呈垂直状态，如图25至图27所示后肢结构300在与主体结构200前进方向垂直的平面上的投影面积最大，极大的增加了扑水运动中后肢骨架304扑水的面积，提高了滑翔的距离，提高了滑动的效率。

如图21、图22和图25所示，后肢结构300包括后肢骨架304、限位架303、转动杆302和传动杆301；传动杆301为S型杆，传动杆301的两端连接主体结构200，传动杆301的中部和转动杆302的一端连接，转动杆302的另一端和后肢骨架304的一端连接；限位架303包括第一限位杆3031、第二限位杆3032和限位套3033，第一限位杆3031的一端和主体结构200连接，第二限位杆3032的一端和主体结构200连接，第一限位杆3031的另一端和第二限位杆3032的另一端均与限位套3033连接，限位套3033套设在转动杆302外，转动杆302可相对限位套3033转动；传动杆301的两端可相对主体结构200同轴转动，第一限位杆3031的一端和第二限位杆3032的一端可相对主体结构200同轴转动，第一限位杆3031的转动轴线和第二限位杆3032的转动轴线均与传动杆301的转动轴线垂直；传动杆301通过转动杆302和限位架303带动后肢骨架304进行划水运动和扑水运动。

进一步，传动杆301设置为S型杆，传动杆301的两端可相对主体结构200同轴转动，传动杆301的两端均做360°圆周运动。传动杆301的两端做圆周运动时带动转动杆302在90°范围内做往复运动，转动杆302做往复运动时后肢骨架304完成向前划水运动和向后扑水运动。

进一步，转动杆302置于限位套3033内部，转动杆302和限位套3033同轴设置，转动杆302伸出限位套3033的一端和后肢骨架304连接，后肢骨架304与转动杆302同步转动。本实施例中第一限位杆3031和第二限位杆3032与下壳体201均通过转动轴连接，第一限位杆3031和第二限位杆3032均绕转动轴的轴线转动，第一限位杆3031的转动轴线和第二限位杆3032的转动轴线重合。

进一步，本实施例中限位架303对转动杆302起限位和支撑作用，限位架303限制了转动杆302只能在一个与水平面呈一定角度的平面内做往复摆动，同时传动杆301与转动杆302相连，在传动杆301做圆周运动的同时，会带动转动杆302做往复摆动的同时，转动杆302做绕转动杆302自身轴线的旋转运动。这两个运动复合而成的合运动与后肢骨架304相结合，可实现机器人出色的划水能力。

如图23和图26所示，机器人包括后肢驱动电机501、齿轮组502、传动带504和主动轮503；后肢结构300包括从动轮305，从动轮305和传动杆301的一端连接；主动轮503和传动带504分别设置有至少两个，主动轮503、传动带504和从动轮305一一对应设置，传动带504的一侧套设在主动轮503上，传动带504的另一侧套设在从动轮305上；后肢驱动电机501通过齿轮组502带动主动轮503和从动轮305同步转动，从动轮305带动传动杆301相对主体结构200转动。

进一步，本实施例中齿轮组502包括两个齿轮，两个齿轮相互啮合同步转动，后肢驱动电机501驱动齿轮组502中其中一个齿轮转动，一个齿轮带动另一个齿轮同步转动。本实施例中包括两个主动轮503、两个传动带504和两个从动轮305。齿轮、主动轮503、传动带504和从动轮305一一对应设置。两个齿轮同步转动时两个主动轮503同步转动，主动轮503分别通过传动带504带动对应的从动轮305与主动轮503同步转动。

两个后肢结构300由一个后肢驱动电机501驱动，由于左右后肢结构300及其运动形式是镜像对称的，所需驱动轴的旋转方向是相反的，故采用主副齿轮啮合的传动方式，改变转动方向，再配合利用传动带504的传动方式，将动力传递到左右传动杆301处。

以上实施例中提供的水下机器人采用耦合的扑翼方式，区别于传统的水下机器人采用的螺旋桨推进方式或者非耦合式的传动扑翼方式，耦合的扑翼方式既可以降低整个机器人在水下的运行动静，又可以大大提高整个机器人的运动效率，增加航程。机器人不仅仅在外形上进行了仿生设计，在前肢结构100和后肢结构300上也进行了仿太平洋丽龟的仿生设计。前肢结构100与后肢结构300采用两种不同工作原理的结构，均可以实现良好的水下驱动效能。前肢结构100通过利用前肢上骨架107和前肢下骨架105的张合，配合前肢中骨架104的往复运动在获得更充足动力的同时也得到了良好的水下滑翔能力。而后肢结构300所采用的巧妙的扑翼机构也可以为机器人提供充分的动力与持久的航行能力。机器人的设计充分考虑了低摩擦的设计原则，在杆件连接处合理设计了推力球轴承和滚珠轴承，以此提高整个机构的运动稳定性与传动高效性。

此外机器人也充分考虑了防水性能，采用了防水前肢驱动电机401和后肢驱动电机501。同时主体结构200中设置亚克力密封舱，将电池、控制系统置于中心亚克力密封舱中，以此到达良好的防水性能。同时机器人可以搭配其他设备(如各类摄像头，传感器等)，在水产养殖，水域检测，甚至军事方面都具有很大的应用潜力

在本发明中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指至少两个或至少两个以上，除非另有明确的限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的本发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种仿生水下机器人，其特征在于，包括：

主体结构(200)；

前肢结构(100)，所述前肢结构(100)设置有至少两个，至少两个所述前肢结构(100)沿与所述主体结构(200)水平运动方向平行的竖直中轴面对称设置在所述主体结构(200)的两侧，所述前肢结构(100)的运动方式包括收缩运动和伸展运动，所述收缩运动时所述前肢结构(100)向靠近所述主体结构(200)的方向运动，同时所述前肢结构(100)沿着所述主体结构(200)的前进方向摆动，所述伸展运动时所述前肢结构(100)向远离所述主体结构(200)的方向运动，同时所述前肢结构(100)沿着所述主体结构(200)的前进方向的逆向摆动；

所述前肢结构(100)包括前肢上骨架(107)和前肢下骨架(105)，所述前肢上骨架(107)和所述前肢下骨架(105)对应设置，在所述收缩运动中所述前肢上骨架(107)和所述前肢下骨架(105)之间的夹角逐渐减小，在所述伸展运动中所述前肢上骨架(107)和所述前肢下骨架(105)之间的夹角逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的一种仿生水下机器人，其特征在于，

所述前肢结构(100)包括滑轨(111)和滑块(110)；

所述前肢结构(100)包括前肢中骨架(104)，所述前肢上骨架(107)的一端和所述前肢中骨架(104)连接，所述前肢下骨架(105)的一端和所述前肢中骨架(104)连接，所述前肢上骨架(107)的另一端和所述前肢下骨架(105)的另一端均与所述滑块(110)连接；

所述滑轨(111)的一端设置在所述前肢中骨架(104)上，所述滑块(110)套设在所述滑轨(111)上，所述滑块(110)沿所述滑轨(111)的长度延伸方向往复滑动；

所述滑块(110)向远离所述前肢中骨架(104)的方向滑动时，所述滑块(110)带动所述前肢上骨架(107)和所述前肢下骨架(105)均相对所述前肢中骨架(104)转动，以使所述前肢上骨架(107)和所述前肢下骨架(105)之间的夹角逐渐减小；

所述滑块(110)向靠近所述前肢中骨架(104)的方向滑动时，所述滑块(110)带动所述前肢上骨架(107)和所述前肢下骨架(105)均相对所述前肢中骨架(104)转动，以使所述前肢上骨架(107)和所述前肢下骨架(105)之间的夹角逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的一种仿生水下机器人，其特征在于，

所述前肢结构(100)包括第一曲柄摇杆结构、第二曲柄摇杆结构和推杆(109)；

所述主体结构(200)包括下壳体(201)；

所述第一曲柄摇杆结构和所述第二曲柄摇杆结构连接在所述下壳体(201)上，所述第一曲柄摇杆结构设置在所述下壳体(201)的一侧，所述第二曲柄摇杆结构设置在所述下壳体(201)的另一侧，所述第一曲柄摇杆结构和所述前肢中骨架(104)连接；

所述推杆(109)的一端和所述滑块(110)连接，所述推杆(109)的另一端和所述第二曲柄摇杆结构连接，所述推杆(109)可相对所述第二曲柄摇杆结构滑动；

所述第一曲柄摇杆结构带动所述前肢中骨架(104)进行所述收缩运动和所述伸展运动，所述第二曲柄摇杆结构和所述第一曲柄摇杆结构同时运动时通过所述推杆(109)带动所述滑块(110)相对所述滑轨(111)滑动。

4.根据权利要求3所述的一种仿生水下机器人，其特征在于，

所述第一曲柄摇杆结构包括第一曲柄(101)、第一摇杆(103)和第一连杆(102)；

所述第二曲柄摇杆结构包括第二曲柄(112)、凸轮(113)和第二摇杆(114)；

所述第一曲柄(101)和所述第二曲柄(112)均和所述下壳体(201)连接，且所述第一曲柄(101)和所述第二曲柄(112)均可相对所述下壳体(201)转动；

所述第一曲柄(101)的一端和所述第一连杆(102)的一端连接，所述第一连杆(102)的另一端和所述前肢中骨架(104)连接，所述第一连杆(102)与所述前肢中骨架(104)的连接处同时和所述第一摇杆(103)的一端连接，所述第一摇杆(103)的另一端和所述下壳体(201)连接，所述第一摇杆(103)可沿所述第一摇杆(103)和所述下壳体(201)的连接处的轴线周向往复摆动，所述第一曲柄(101)通过所述第一连杆(102)带动所述前肢中骨架(104)进行所述收缩运动和所述伸展运动；

所述第二曲柄(112)的一端和所述凸轮(113)连接，所述第二摇杆(114)的一端和所述凸轮(113)连接，所述第二摇杆(114)的另一端与所述第一摇杆(103)和所述下壳体(201)的连接处连接，所述第一摇杆(103)和所述第二摇杆(114)同轴摆动；

所述凸轮(113)上设有滑道，所述推杆(109)和所述滑道之间滑动连接。

5.根据权利要求3所述的一种仿生水下机器人，其特征在于，

所述第一曲柄摇杆结构包括第一曲柄(101)、第一摇杆(103)和第一连杆(102)；

所述第二曲柄摇杆结构包括第二曲柄(112)和弹性件(116)；

所述第一曲柄(101)和所述第二曲柄(112)均和所述下壳体(201)连接，且所述第一曲柄(101)和所述第二曲柄(112)均可相对所述下壳体(201)转动；

所述第一曲柄(101)的一端和所述第一连杆(102)的一端连接，所述第一连杆(102)的另一端和所述前肢中骨架(104)连接，所述第一连杆(102)与所述前肢中骨架(104)的连接处同时和所述第一摇杆(103)的一端连接，所述第一摇杆(103)的另一端和所述下壳体(201)连接，所述第一摇杆(103)可沿所述第一摇杆(103)和所述下壳体(201)的连接处的轴线周向往复摆动，所述第一曲柄(101)通过所述第一连杆(102)带动所述前肢中骨架(104)进行所述收缩运动和所述伸展运动；

所述第二曲柄(112)的一端设置限位柱(1121)，所述限位柱(1121)和所述推杆(109)平行设置，所述弹性件(116)一端和所述限位柱(1121)连接，所述弹性件(116)的另一端和所述推杆(109)连接。

6.根据权利要求3所述的一种仿生水下机器人，其特征在于，

所述机器人包括前肢驱动结构(400)，所述前肢驱动结构(400)设置在所述主体结构(200)上；

所述前肢驱动结构(400)连接所述第一曲柄摇杆结构和所述第二曲柄摇杆结构，所述前肢驱动结构(400)用于驱动所述第一曲柄摇杆结构和所述第二曲柄摇杆结构同步转动。

7.根据权利要求6所述的一种仿生水下机器人，其特征在于，

所述主体结构(200)包括下壳体(201)；

所述第一曲柄摇杆结构包括第一曲柄(101)；

所述第二曲柄摇杆结构包括第二曲柄(112)；

所述前肢结构(100)包括副轮(115)和轴承(117)，所述轴承(117)的外圈和所述下壳体(201)连接，所述轴承(117)的内圈和所述副轮(115)连接，所述第一曲柄(101)的轴沿轴向插入所述副轮(115)的一端，所述第二曲柄(112)的轴沿轴向插入所述副轮(115)的另一端，所述第一曲柄(101)位于所述下壳体(201)的一侧，所述第二曲柄(112)位于所述下壳体(201)的另一侧，所述轴承(117)、所述副轮(115)、所述第一曲柄(101)的轴和所述第二曲柄(112)的轴同轴设置；

所述前肢驱动结构(400)包括前肢驱动电机(401)、主轮(402)和同步带(403)，所述前肢驱动电机(401)和所述下壳体(201)连接，所述前肢驱动电机(401)的输出轴和所述主轮(402)连接，所述同步带(403)一侧套设在所述主轮(402)上，所述同步带(403)的另一侧套设在所述副轮(115)上，所述前肢驱动电机(401)通过所述主轮(402)、所述同步带(403)和所述副轮(115)带动所述第一曲柄(101)和所述第二曲柄(112)转动。

8.根据权利要求1所述的一种仿生水下机器人，其特征在于，

所述机器人包括后肢结构(300)；

所述后肢结构(300)设置有至少两个，至少两个所述后肢结构(300)沿与所述主体结构(200)水平运动方向平行的竖直中轴面对称设置在所述主体结构(200)的两侧；

所述后肢结构(300)的运动方式包括划水运动和扑水运动，所述划水运动时所述后肢结构(300)沿着所述主体结构(200)的前进方向摆动，所述划水运动时所述后肢结构(300)在与所述主体结构(200)前进方向垂直的平面上的投影面积逐渐减小，所述扑水运动时所述后肢结构(300)沿着所述主体结构(200)的前进方向的逆向摆动，所述扑水运动时所述后肢结构(300)在与所述主体结构(200)前进方向垂直的平面上的投影面积逐渐增大。

9.根据权利要求8所述的一种仿生水下机器人，其特征在于，

所述后肢结构(300)包括后肢骨架(304)、限位架(303)、转动杆(302)和传动杆(301)；

所述传动杆(301)为S型杆，所述传动杆(301)的两端连接所述主体结构(200)，所述传动杆(301)的中部和所述转动杆(302)的一端连接，所述转动杆(302)的另一端和所述后肢骨架(304)的一端连接；

所述限位架(303)包括第一限位杆(3031)、第二限位杆(3032)和限位套(3033)，所述第一限位杆(3031)的一端和所述主体结构(200)连接，所述第二限位杆(3032)的一端和所述主体结构(200)连接，所述第一限位杆(3031)的另一端和所述第二限位杆(3032)的另一端均与所述限位套(3033)连接，所述限位套(3033)套设在所述转动杆(302)外，所述转动杆(302)可相对所述限位套(3033)转动；

所述传动杆(301)的两端可相对所述主体结构(200)同轴转动，所述第一限位杆(3031)的一端和所述第二限位杆(3032)的一端可相对所述主体结构(200)同轴转动，所述第一限位杆(3031)的转动轴线和所述第二限位杆(3032)的转动轴线均与所述传动杆(301)的转动轴线垂直；

所述传动杆(301)通过所述转动杆(302)和所述限位架(303)带动所述后肢骨架(304)进行所述划水运动和所述扑水运动。

10.根据权利要求9所述的一种仿生水下机器人，其特征在于，

所述机器人包括后肢驱动电机(501)、齿轮组(502)、传动带(504)和主动轮(503)；

所述后肢结构(300)包括从动轮(305)，所述从动轮(305)和所述传动杆(301)的一端连接；

所述主动轮(503)和所述传动带(504)分别设置有至少两个，所述主动轮(503)、所述传动带(504)和所述从动轮(305)一一对应设置，所述传动带(504)的一侧套设在所述主动轮(503)上，所述传动带(504)的另一侧套设在所述从动轮(305)上；

所述后肢驱动电机(501)通过所述齿轮组(502)带动所述主动轮(503)和所述从动轮(305)同步转动，所述从动轮(305)带动所述传动杆(301)相对所述主体结构(200)转动。

Images