一种仿生水陆两栖机器人弹簧式轮足爬行装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人的爬行装置，具体地说是一种仿生水陆两栖机器人弹簧式轮足爬行装置。
【背景技术】
[0002]随着人类对海洋认识的深入，海洋与陆地衔接的极浅水、碎浪带、拍岸浪区和滩涂地带成为近年来科学研究、环境监测、调查取样及军事领域等方面应用和关注的重点区域之一。水陆两栖机器人是一种能够在陆地和水中实现特定运动或作业的特种移动机器人，它可以实现现有的水下机器人和陆地机器人所无法实现的两栖作业任务。根据驱动机构和运动形式的不同，现有的两栖机器人大致可以分为单一驱动型和复合驱动型两大类。单一驱动方式的两栖机器人，无论是多足式、波动式、轮式、履带式等，都很难完全满足机器人在水中或者在陆地上的速度、越障、机动性、稳定性等方面的要求。为了实现两栖机器人分别在水中和陆地上多种模式下的高性能运动，提高机器人对两栖复杂环境的适应能力，开发研制基于新型驱动装置的两栖机器人成为近年来两栖机器人的重要研究方向和发展趋势之一 O
【发明内容】
[0003]为了克服现有的两栖机器人在两栖环境下陆地运动能力较弱，快速性、机动性和稳定性等方面存在的不足，本发明的目的在于提供一种仿生水陆两栖机器人弹簧式轮足爬行装置。该为仿生水陆两栖机器人提供的弹簧式轮足爬行装置具有运动稳定性好、爬行能力强、结构紧凑、灵活可控、环境适应能力强的特点，结合两栖机器人的仿生运动实现方法，可有效提升水陆两栖机器人的陆地爬行运动性能。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0005]本发明包括轮足、锁紧螺母、套筒、压缩弹簧及转动轴，其中转动轴的一端与安装在所述仿生水陆两栖机器人内的驱动单元相连、由该驱动单元驱动旋转，所述套筒的一端与转动轴的另一端相连、由转动轴带动旋转，所述套筒的另一端与轮足通过锁紧螺母相连，且轮足相对于套筒往复滑动；所述套筒内容置有起减震作用的压缩弹簧，该压缩弹簧的两端分别抵接于套筒筒壁及所述轮足插设于套筒内的一端。
[0006]其中:所述锁紧螺母包括外锁紧螺母及内锁紧螺母，该外锁紧螺母螺纹连接于所述套筒的另一端，轮足由所述外锁紧螺母穿过、插入套筒内；所述内锁紧螺母位于套筒内，插入套筒内的轮足与所述内锁紧螺母螺纹连接；所述轮足包括足板及滑动杆，其中滑动杆由所述外锁紧螺母的内径穿过，所述滑动杆位于套筒内的一端与所述内锁紧螺母的内径螺纹连接，且与所述压缩弹簧抵接，所述滑动杆位于套筒外的另一端设有与地面接触的足板；所述滑动杆与外锁紧螺母的内径之间及内锁紧螺母的外径与套筒的筒壁之间均为间隙配合；所述外锁紧螺母的下端面与套筒另一端的端面共面，所述内锁紧螺母的上端面与滑动杆的一端端面共面；所述外锁紧螺母、套筒、内锁紧螺母、滑动杆及足板同轴设置；所述套筒的一端开有固定孔，转动轴的另一端带有螺纹孔，转动轴的另一端由所述固定孔穿过，并通过连接键及锁紧螺钉与所述套筒固连。
[0007]本发明的优点与积极效果为:
[0008]1.本发明的弹簧式轮足爬行装置可有效提升四足两栖机器人爬行运动的稳定性:弹簧式轮足爬行装置中的压缩弹簧可以有效地缓解轮足与地面接触过程中的冲击，减小机器人重心在垂向的变化量，保证机器人的整体稳定性。
[0009]2.本发明的弹簧式轮足爬行装置可有效提高两栖机器人的爬行能力:在同等稳定性要求和同等驱动条件下，本发明的弹簧式轮足在爬行过程中为一个回转半径可变的装置，体现出更好的越障性能；同时与回转半径固定的刚性轮足相比，本发明可有效增加轮足足板与地面的接触时间，增大机器人在一个运动周期内的爬行距离。
[0010]3.本发明的弹簧式轮足爬行装置在结构上采用一体化的设计方法，操作维护方便，结构紧凑，减轻了机器人载体的重量，有利于仿生水陆两栖机器人整体的小型化发展。
[0011]4.本发明的弹簧式轮足爬行装置兼有轮式和腿式移动机构的运动特点，具有可控性能好，环境适应能力强等特点。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的弹簧式轮足爬行装置在仿生两栖机器人上的布局结构示意图；
[0013]图2为本发明的主视剖视图；
[0014]图3为本发明的左视图；
[0015]图4为本发明的立体结构示意图；
[0016]图5为安装了本发明弹簧式轮足爬行装置的仿生两栖机器人的工作过程原理图；
[0017]其中:1为弹簧式轮足爬行装置，2为艏部，3为躯干，4为艉部，5为仿生尾鳍，6为轮足，7为外锁紧螺母，8为套筒，9为内锁紧螺母，10为压缩弹簧，11为连接键，12为锁紧螺钉，13为转动轴，14为足板,15为滑动杆。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明作进一步详述。
[0019]如图2?4所示，本发明包括包括轮足6、锁紧螺母、套筒8、压缩弹簧10、连接键
11、锁紧螺钉12及转动轴13，其中锁紧螺母包括外锁紧螺母7及内锁紧螺母9，轮足6包括足板14及滑动杆15。
[0020]转动轴13的一端与安装在仿生水陆两栖机器人内的驱动单元相连、由该驱动单元驱动弹簧式轮足爬行装置I产生绕转动轴13的转动，套筒8的一端开有固定孔，转动轴13的另一端带有螺纹孔，转动轴13的另一端由所述固定孔穿过，并通过连接键11及锁紧螺钉12与套筒8固连，套筒8由转动轴13带动旋转；其中连接键11用于实现套筒8与转动轴13之间的周向定位、不发生相对转动，锁紧螺钉12用于实现套筒8与转动轴13之间的轴向定位。套筒8的另一端为开口端，该开口端的端部螺纹连接有外锁紧螺母7，内锁紧螺母9容置在套筒8的内部空腔中，该外锁紧螺母7的下端面与套筒8另一端的端面共面，内锁紧螺母9的外径与套筒8内部空腔的侧壁为滑动顺畅的间隙配合。
[0021]滑动杆15由外锁紧螺母7的内径穿过、插入套筒8的空腔中，滑动杆15与外锁紧螺母7的内径之间为滑动顺畅的间隙配合。滑动杆15位于套筒8空腔内的一端与内锁紧螺母9的内径螺纹连接，内锁紧螺母9的上端面与滑动杆15的一端端面共面，滑动杆15位于套筒8外的另一端设有与地面接触的足板14。外锁紧螺母7、套筒8、内锁紧螺母9、滑动杆15及足板14同轴设置。
[0022]套筒8的空腔内容置有起减震作用的压缩弹簧10，该压缩弹簧10的外径小于套筒8的空腔直径；压缩弹簧10的一端抵接于套筒8空腔的顶壁，压缩弹簧10的另一端抵接于滑动杆15插设于套筒8内的一端。
[0023]本发明的工作原理为:
[0024]本发明的弹簧式轮足爬行装置兼有轮式和腿式移动机构的运动特点，下面结合图1及图4对其爬行工作原理进行详细说明:
[0025]结合仿生学研究分析结果，本发明的弹簧式轮足爬行装置在仿生两栖机器人载体上的分布采用如图1所示的形式，模拟水陆两栖动物四足爬行的特点，机器人载体上配备两对