一种折叠腿以及水陆两栖机器人

文档序号:44248167发布日期:2026-01-04 15:41阅读:10来源:国知局

本发明属于水陆两栖机器人,涉及一种折叠腿以及水陆两栖机器人。


背景技术:

1、随着机器人技术在应急救援、环境监测、水下勘探等复杂非结构化场景中的广泛应用,具备多模态运动能力的水陆两栖机器人成为研究热点。此类机器人需在陆地行走与水中航行两种模式间自由切换,以适应地形、水域交替变化的作业环境。然而,传统水陆两栖机器人普遍采用多套独立驱动系统拼接式设计,例如在轮式/履带式陆地移动机构基础上附加螺旋桨或仿生鳍等水下推进装置。这种设计导致系统结构复杂、重量大,且在单一环境中部分驱动单元处于闲置状态,造成能量浪费与空间冗余。

2、更为关键的是,现有两栖机器人大多依赖外部附加机构实现功能切换,缺乏本体结构的主动变形能力。其陆地与水中形态固定,无法根据环境动态调整外形。

3、例如,在水中运行时仍保持展开的腿部结构,造成流体阻力大、推进效率低;而在陆地运动时又难以快速部署支撑结构,导致启动响应慢、越障能力弱。这种水陆运动性能难以兼顾的问题,严重制约了机器人在复杂环境下的适应性与任务执行效率,因此具有较大的改进空间。


技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题,提出了一种折叠腿以及水陆两栖机器人。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现:一种折叠腿,包括:

3、折叠模组,其数量为多个,各个所述折叠模组依次连接从而形成为所述折叠腿,所述折叠模组包括多个折叠单元,所述折叠单元为梯形结构,相邻两个所述折叠模组的所述折叠单元的长边相互铰接,同一所述折叠模组的相邻两个所述折叠单元的长边与短边相邻并且斜边相互铰接;

4、当所述折叠模组的各个所述折叠单元朝所述折叠模组沿所述折叠腿分布的伸长方向活动时,所述折叠腿外周的曲率变小从而使所述折叠腿形成为展开状态;

5、当所述折叠模组的各个所述折叠单元朝所述折叠模组沿所述折叠腿分布的缩短方向活动时,所述折叠腿外周的曲率变大从而使所述折叠腿形成为收缩状态。

6、在上述的一种折叠腿中,所述折叠单元还设置有填充块,所述填充块位于所述折叠单元短边的一面,当所述折叠腿形成为展开状态时,所述填充块填充相邻两个所述折叠模组的所述折叠单元的短边间隙。

7、在上述的一种折叠腿中,所述填充块的高度与所述折叠单元的厚度相同,相邻两个所述折叠模组的所述折叠单元的所述填充块相互铰接。

8、在上述的一种折叠腿中,还包括折叠驱动装置,所述折叠驱动装置用于驱动所述折叠模组的各个所述折叠单元朝所述折叠模组沿所述折叠腿分布的伸缩方向活动。

9、在上述的一种折叠腿中,所述折叠驱动装置设置为驱动缸,所述驱动缸的缸体与所述折叠模组一端的所述折叠单元连接,所述驱动缸的输出杆与所述折叠模组另一端的所述折叠单元连接。

10、其次,一种水陆两栖机器人,包括所述的一种折叠腿,还包括:机体以及连接架,所述机体通过所述连接架与所述折叠腿连接。

11、在上述的一种水陆两栖机器人中,所述连接架包括行走架以及行走驱动装置,所述行走架与所述机体连接,所述行走驱动装置的壳体与所述行走架连接,所述折叠腿与所述行走驱动装置的输出杆连接,所述行走驱动装置可驱动所述折叠腿转动。

12、在上述的一种水陆两栖机器人中,所述连接架还包括直立架以及直立驱动装置,所述直立架与所述直立驱动装置位于所述行走架与所述机体之间,所述直立架与所述机体连接,所述直立驱动装置的壳体与所述直立架连接,所述行走架与所述直立驱动装置的输出杆连接,所述直立驱动装置可驱动所述行走架转动。

13、在上述的一种水陆两栖机器人中,所述连接架还包括摆动架以及摆动驱动装置,所述摆动架与所述摆动驱动装置位于所述直立架与所述机体之间,所述摆动架与所述机体连接,所述摆动驱动装置的壳体与所述摆动架连接,所述直立架与所述摆动驱动装置的输出杆连接,所述摆动驱动装置可驱动所述直立架转动。

14、在上述的一种水陆两栖机器人中,所述行走驱动装置、所述直立驱动装置以及所述摆动驱动装置均为电机。

15、与现有技术相比,本发明的有益效果为:

16、1、通过将多个梯形折叠单元以特定方式铰接并串联形成可伸缩的折叠腿,该结构在展开时外周曲率变小从而形成水面支撑状态;在收缩时曲率变大,实现紧凑折叠的类轮型结构,适用于需要形态切换的水陆两栖等多环境作业场景等移动机器人系统。

17、2、在折叠单元短边设置填充块,当折叠腿处于展开状态时,填充块可有效填补相邻折叠模组之间的短边间隙,提升整体结构的连续性以及表面完整性,该设计增强了折叠腿在承载状态下的结构刚度和受力均匀性,避免因局部应力集中导致的结构损坏,同时防止泥沙、碎石等异物进入铰接区域。

18、3、填充块的高度与折叠单元厚度一致,确保折叠腿展开后外表面平整无台阶,有利于力的均匀传递和运动平稳性,同时相邻折叠模组的填充块之间采用铰接连接,在不影响折叠灵活性的前提下增强了结构的整体性,进一步优化了折叠腿在动态负载下的力学性能。

19、4、通过设置折叠驱动装置,实现对折叠腿伸缩动作的自动控制,无需人工干预即可完成展开与收缩的切换,该驱动方式提高了折叠响应速度与控制精度,便于与机器人控制系统集成,实现智能化形态调节,显著提升了机器人在不同任务阶段之间的转换效率。

20、5、将上述折叠腿应用于水陆两栖机器人,通过连接架与机体集成,使机器人具备在陆地与水域之间自由切换的能力;折叠腿可在陆地上展开为支撑结构,实现稳定行走或者滚动;在水中则可收缩为流线型结构,降低流体阻力。


技术特征:

1.一种折叠腿,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的一种折叠腿,其特征在于:所述折叠单元还设置有填充块,所述填充块位于所述折叠单元短边的一面,当所述折叠腿形成为展开状态时,所述填充块填充相邻两个所述折叠模组的所述折叠单元的短边间隙。

3.如权利要求2所述的一种折叠腿,其特征在于:所述填充块的高度与所述折叠单元的厚度相同,相邻两个所述折叠模组的所述折叠单元的所述填充块相互铰接。

4.如权利要求1所述的一种折叠腿,其特征在于:还包括折叠驱动装置,所述折叠驱动装置用于驱动所述折叠模组的各个所述折叠单元朝所述折叠模组沿所述折叠腿分布的伸缩方向活动。

5.如权利要求4所述的一种折叠腿,其特征在于:所述折叠驱动装置设置为驱动缸,所述驱动缸的缸体与所述折叠模组一端的所述折叠单元连接,所述驱动缸的输出杆与所述折叠模组另一端的所述折叠单元连接。

6.一种水陆两栖机器人,其特征在于,包括如权利要求1-5任一项所述的一种折叠腿,还包括:机体以及连接架,所述机体通过所述连接架与所述折叠腿连接。

7.如权利要求6所述的一种水陆两栖机器人,其特征在于:所述连接架包括行走架以及行走驱动装置,所述行走架与所述机体连接,所述行走驱动装置的壳体与所述行走架连接,所述折叠腿与所述行走驱动装置的输出杆连接,所述行走驱动装置可驱动所述折叠腿转动。

8.如权利要求7所述的一种水陆两栖机器人,其特征在于:所述连接架还包括直立架以及直立驱动装置,所述直立架与所述直立驱动装置位于所述行走架与所述机体之间,所述直立架与所述机体连接,所述直立驱动装置的壳体与所述直立架连接,所述行走架与所述直立驱动装置的输出杆连接,所述直立驱动装置可驱动所述行走架转动。

9.如权利要求8所述的一种水陆两栖机器人,其特征在于:所述连接架还包括摆动架以及摆动驱动装置,所述摆动架与所述摆动驱动装置位于所述直立架与所述机体之间,所述摆动架与所述机体连接,所述摆动驱动装置的壳体与所述摆动架连接,所述直立架与所述摆动驱动装置的输出杆连接,所述摆动驱动装置可驱动所述直立架转动。

10.如权利要求9所述的一种水陆两栖机器人,其特征在于:所述行走驱动装置、所述直立驱动装置以及所述摆动驱动装置均为电机。


技术总结
本发明提供了一种折叠腿以及水陆两栖机器人,属于水陆两栖机器人技术领域,包括:折叠模组,其数量为多个,各个所述折叠模组依次连接从而形成为所述折叠腿,所述折叠模组包括多个折叠单元,所述折叠单元为梯形结构,相邻两个所述折叠模组的所述折叠单元的长边相互铰接,同一所述折叠模组的相邻两个所述折叠单元的长边与短边相邻并且斜边相互铰接。本发明的有益效果为:通过将多个梯形折叠单元以特定方式铰接并串联形成可伸缩的折叠腿,该结构在展开时外周曲率变小从而形成水面支撑状态;在收缩时曲率变大,实现紧凑折叠的类轮型结构,适用于需要形态切换的水陆两栖等多环境作业场景等移动机器人系统。

技术研发人员:李宇轩,马彤彤,梅思雨,都鹏飞,徐显金,陈晖
受保护的技术使用者:宁波大学
技术研发日:
技术公布日:2026/1/3
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