一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统的制作方法

本发明涉及一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统，通过模仿蜈蚣在复杂地形下的行走时的腿部运动姿态，利用扁平化设计，实现战时单兵低姿匍匐行进的自动化。属于提高作战效率，减少战士体能消耗，降低着弹面面积的地形自适应扁平多足步行系统。

背景技术：

单兵低姿匍匐前进用于利用低矮掩体迅速隐蔽地接近目标或敌火力下通过障碍物。我军单兵低姿匍匐前进是在卧倒的基础上进行的，利用手臂扒地和两脚蹬地协调一致向前行进。但在训练或实战中，低姿匍匐前进仍存在许多尚待改进之处。

1)单兵低姿匍匐前进时身体大部分与地面微接，摩擦力大，前进受阻。增加战士体能消耗，影响作战效率。同时，在复杂地形下匍匐前进时，战士身体上下起伏，易扩大着弹面面积，进而造成非必要的战斗减员。

因此，通过模仿蜈蚣在复杂地形下的行走时的腿部运动姿态，利用扁平化设计，将多节机械仿生足组成一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统，进而优化设计出符合单兵作战需求的单兵机甲。使战士身体与地面稍有间隙，降低摩擦。利用机甲自带的能源前进，减少战士体能消耗，保存战斗实力。同时，自适应复杂地形的扁平化设计，减少战士暴露面积，减小着弹面面积，有效减少非战斗减员。

2)单兵低姿匍匐前进时前进的动力多由手臂和两脚提供。当手臂向前扒地时，手肘关节处手骨与地面磕碰，导致手肘表皮磕伤碰伤。在训练时造成训练伤，战时在成不必要的非战斗伤，进而影响训练或作战效益。

为此，根据基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统优化设计的单兵机甲，将战士身体与地面隔开，有效杜绝战士身体与地面的磕碰情况，防止训练伤的发生，战时提高作战效益。

技术实现要素：

本发明的目的，是提供一种提高作战效率，减少战士体能消耗，降低着弹面面积的的地形自适应扁平多足步行系统。

本发明的目的是这样实现的：一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统包括：支撑避震模块、仿生足模块、动力及传动模块三部分。

所述的支撑避震模块包括地形自适应扁平多足步行系统节单元的支撑框架部分和节单元之间的连接避震部分。支撑框架部分由从动节架、主动节架、前主动连节杆、后主动连节杆和从动连节杆组成。多对节架构成的节单元，配合多对仿生足模块，实现系统的多足交替行进运动功能。连接避震部分由上弹簧架、下弹簧架、侧弹簧架和避震弹簧组成，利用避震弹簧的拉力和扭力保持节架间的相对位置，减小节架间相对位移，构成能够自适应复杂地形的连接部分。所述的支撑避震模块与仿生足模块一同构成本发明的主体部分。

所述的仿生足模块包括偏心轮主体、偏心轮端盖、导杆和仿生足四部分。动力通过传动模块由电机传导至仿生足模块中各仿生足模块的偏心轮主体，偏心轮主体带动导杆一端沿圆形轨迹运动。偏心轮主体与导杆和各节架构成曲柄滑块机构，结合类“W”型的仿生足，衍生出模仿蜈蚣行走时腿部运动姿态的仿生足模块。所述的仿生足模块与支撑避震模块一同构成本发明的主体部分。

所述的动力及传动模块包括减速电机、电机输出轴、传动齿轮和连接板组成。输出转速为30r/min的JS-50TT减速电机将动力依次通过电机输出轴、传动齿轮和连接板，最终到达各节单元的各偏心轮主体。并通过调节传动齿轮来控制各仿生足模块的相位差。所述的动力及传动模块是地形自适应扁平多足步行系统运动的动力核心。

本发明地形自适应扁平多足步行系统采用了以上的技术方案，具有以下优点和特点：

1、地形自适应扁平多足步行系统利用曲柄滑块机构，结合类“W”型的仿生足，衍生出模拟蜈蚣在复杂地形下行走时腿部运动姿态的仿生足模块，完成系统基于相位差的多足交替前进动作，实现系统前进、转弯的运动前提。

2、支撑避震模块利用避震弹簧的拉力和扭力保持节架间的相对位置，减小节架间相对位移，构成能够自适应复杂地形的避震模块。

3、动力及传动模块利用多对不同的连节杆及传动齿轮，将各节单元连接在一起，并通过调节传动齿轮来控制各仿生足模块的相位差，实现系统基于相位差的前提。

4、地形自适应扁平多足步行系统运用扁平化设计，降低整体高度，为实战化设计提供保障。

附图说明

图1是本发明一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统模型样机的外观图

图2是本发明一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统模型样机的外观结构图

图3是本发明一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统模型样机从动节单元的外观结构图

图4是本发明一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统模型样机主动节单元的外观结构图

图5是本发明一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统模型样机仿生足模块的外观结构图

图6是本发明一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统模型样机仿生足模块的装配顺序图

图7是本发明一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统模型样机传动模块的外观图

图8是本发明一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统模型样机传动模块的外观结构图

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种提高作战效率，减少战士体能消耗，降低着弹面面积的地形自适应扁平多足步行系统。由支撑避震模块、仿生足模块、动力及传动模块三部分组成。

一、请参见图1、图3和图4。本发明一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统(如图1)由若干节节单元(如图3、图4)连接组成。节单元可分为从动节单元(如图3)和主动节单元(如图4)。由一节主动单元节提供动力，带动一定数量的从动单元节将动力输出至仿生足模块，并利用相位差使各仿生足交替运动，进而实现系统的行进。

二、支撑避震模块包括地形自适应扁平多足步行系统节单元的支撑框架部分和节单元之间的连接避震部分。

1、请参见图2。本发明一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统的支撑框架部分由A001从动节架、A002主动节、A003前主动连节杆、A004后主动连节杆和A005从动连节 杆组成。各节架为仿生足模块或电机提供装配支撑，各连节杆用于连接相邻的单元节并为传动齿轮提供装配支撑。支撑框架部分构成本发明一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统的主体部分。

2、请参见图2。本发明一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统的连接避震部分由A101上弹簧架、A102下弹簧架、A103侧弹簧架和A104避震弹簧组成。避震弹簧装配于各弹簧架上，各弹簧架利用M2自攻螺丝紧固与各节架上。系统行进时，上部2套，底部3套的避震部分利用避震弹簧的拉力和扭力保持节架间的相对位置，减小节架间相对位移，构成能够自适应复杂地形的连接避震模块。

三、仿生足模块包括偏心轮主体、偏心轮端盖、导杆和仿生足四部分。各节架的仿生足模块，利用节架间传动齿轮的相位差，交替运转，进而实现系统的行进。

请参见图5、图6。本发明一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统的各仿生足模块(如图6)由A201偏心轮主体、A202偏心轮端盖、A203导杆、A204仿生足以及轴承、光轴等标准件组成。电机动力由传动模块传导至A201偏心轮主体，A201偏心轮主体绕主轴转动。A203导杆一端套于A201偏心轮主体副轴上，另一端与A204仿生足连接，A203导杆中部直槽口套于节架上φ5光轴。整体构成曲柄滑块机构，适当优化，衍生出模仿蜈蚣行走时腿部运动姿态的仿生足模块。A204仿生足模仿禽类类“W”型爪子抓地以加大摩擦，增加稳定性，以更好地让系统行进。

四、动力及传动模块包括减速电机、电机输出轴、传动齿轮和连接板四部分组成。由装配于主动节单元上的JS-50TT减速电机输出动力，通过传动模块将动力分配至若干从动节单元上的仿生足模块，进而实现系统的行进。

请参见图7、图8。本发明一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统的传动模块(如图8)由A301电机输出轴、A302传动齿轮、A303连接板及轴承、光轴等标准件组成。动力由JS-50TT减速电机(如图8)通过A301电机输出轴输出。主动单元节中A301电机输出轴、A302传动齿轮和A303连接板通过螺钉紧固连接。从动单元节中A302传动齿轮和A303连接板通过螺钉紧固连接。主动、从动单元节之间通过一组反向传动齿轮连接，确保各输出轮转向一致。

本发明所述的一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统，动力由JS-50TT减速电机通过电机输出轴输出。经过传动模块传递到各单元节的仿生足模块。仿生足模块中的偏心轮主体带动导杆做曲柄滑块运动。导杆带动仿生足运动，与地面间歇性接触，利用节架间传动齿轮的相位差，交替运转，进而实现系统的行进。

本发明中，支撑避震模块利用避震弹簧的拉力和扭力保持节架间的相对位置，减小节架间相对位移，形成能够自适应复杂地形的能力。

本发明中，通过模仿蜈蚣在复杂地形下的行走时的腿部运动姿态，利用扁平化设计，实现战时单兵低姿匍匐行进的自动化。通过模仿禽类类“W”型爪子抓地以加大摩擦，增加稳定性，以更好地让系统行进。

本发明所述的一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统，通过模仿蜈蚣在复杂地形下的行走时的腿部运动姿态，利用扁平化设计，将多节机械仿生足组成一种基于相位差的地形自适应扁平多足步行系统，进而优化设计出符合单兵作战需求的单兵机甲。使战士身体与地面稍有间隙，降低摩擦。利用机甲自带的能源前进，实现战时单兵低姿匍匐行进的自动化。减少战士体能消耗，保存战斗实力，降低着弹面面积，提高战场生存率，提高作战效率。