一种仿螃蟹步行机构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种工程仿生技术，特别涉及一种仿螃蟹步行机构。
【背景技术】
[0002] 随着人类的活动范围日益扩展，以及对能量消耗的日益增加，人类将目光逐渐扩 大到了未知地域，这些地域往往具有丰富的资源，例如西部地区的能源和矿产资源在全国 占有重要地位，其中新疆的煤炭和天然气储量丰富，主要分布在塔里木盆地、准噶尔盆地、 柴达木盆地等地，另外西部地区还是金属和非金属矿产的主要产区，由于资源分布的地区 交通不便利，因此常规轮式或履带式车辆无法达到这些区域，造成这些资源无法利用，耗费 大量人力和财力。此外，频发的自然灾害，如火山爆发、地震、泥石流或建筑物垮塌，造成常 规的作业机械无法到达指定地点进行营救，或营救地点工作环境危险，人员无法及时达到 受伤人员的位置，从而造成了受伤人员无法得到及时的治疗，耽误救援工作。一些特殊的工 作环境如航空航天、军事侦察攻击、地下管道检测和水下侦察等往往地形复杂、环境恶劣， 需要有特殊的装置代替人类在这些环境下进行工作。现有仿生步行机构对于松软地面触土 部件研宄费用高，实用性模拟研宄复杂，缺少实验平台。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是要解决上述现有机械对地形复杂、环境恶劣的地形不能正常工作 和对于仿生步行机构的松软地面触土部件研宄缺少实验平台等问题，而提供的一种仿螃蟹 步行机构。
[0004] 本发明仿生过程：
[0005] 螃蟹步足各组成部分尺寸的获取：选取20只健康、年龄相同、大小相近的螃蟹蟹， 进行简单的解剖，用游标卡尺测量出螃蟹蟹基节、座节、长节、腕节、前节、指节长度，在此基 础上进行简化，把螃蟹步足简化为两个部分，把基节、座节、长节看成一个整体a，腕节、前 节、指节看成一个整体b，计算出I、 &然后求出a：和F的比值S。
[0006] 仿螃蟹步行机构步足三维模型的建立：依据上面的比值，确定仿螃蟹步行机构执 行末端两个关节的比值，选取六杆机构作为执行机构，用以完成腿部的跨步和收缩动作，以 执行末端两个关节为基础并结合机械原理相关知识确定六杆机构其他杆件的尺寸比例，选 择适当的放大比例，在三维建模软件CATIA中建立单一的仿螃蟹步行机构腿部结构模型。
[0007] 仿螃蟹步行机构步足尺寸的仿真优化：把仿螃蟹腿部结构模型导入机械系统分析 软件ADAMS中，添加约束，进行动力学和运动学仿真分析，通过分析导出的足端轨迹曲线， 来判断腿部尺寸是否合理，如果轨迹曲线不合理，通过微调六杆机构各杆件的尺寸，来实现 足端轨迹曲线的改变，最终找到最优的足端轨迹曲线，相对应的六杆机构各杆件的尺寸比 例即为执行机构各杆件的尺寸比例。
[0008] 本发明是由基体框架、驱动装置、传动机构和执行机构组成，驱动装置2固定设置 在基本框架上，传动机构穿过驱动装置并固定设置在基体框架1上，执行机构固定设置在 传动机构上；
[0009] 基本框架包括顶板、第一侧板、第二侧板、底板和数个固定三脚架，第一侧板与第 二侧板分别固定设置在顶板和底板两端并在顶板和底板之间，固定三角架固定设置在底板 与第一侧板和第二侧板连接处；
[0010] 驱动装置包括电机和电机齿轮和电源箱，电机和电源箱固定设置在基体框架的底 板上；
[0011] 传动机构包括曲轴、曲轴齿轮、第一固定横杆、第二固定横杆、第三固定横杆和第 四固定横杆，曲轴、第一固定横杆、第二固定横杆、第三固定横杆和第四固定横杆分别穿过 第一侧板与第二侧板，并固定设置在基体框架上，曲轴齿轮固定设置在曲轴上，并与电机齿 轮咬合，曲轴有三个曲轴凸起；
[0012] 执行机构包括第一连杆机构、第二连杆机构、第三连杆机构、第四连杆机构、第五 连杆机构和第六连杆机构，以上六组连杆机构结构相同，第一连杆机构与第二连杆机构设 置在基体框架左侧，第五连杆机构与第六连杆机构设置在基体框架右侧，第三连杆机构与 第四连杆机构设置在基体框架中间，第一连杆机构、第三连杆机构和第五连杆机构与传动 机构连接方式相同，第一连杆机构包括第一连接杆，第一限位杆，第一仿大腿杆，第一仿小 腿杆，第一连接杆穿过并设置在曲轴凸起上，第一限位杆穿过并设置在第二固定横杆上，第 一仿大腿杆穿过并设置在第一固定横杆上，第二连杆机构、第四连杆机构和第六连杆机构 与传动机构连接方式相同，第二连杆机构包括第二连接杆，第二限位杆，第二仿大腿杆，第 二仿小腿杆，第二连接杆穿过并设置在曲轴凸起上，第二限位杆穿过并设置在第二固定横 杆上，第二仿大腿杆穿过并设置在第四固定横杆上；
[0013] 本发明的工作原理和过程：
[0014] 第一连杆机构、第三连杆机构和第五连杆机构为第一行走机构，第二连杆机构、第 四连杆机构和第六连杆机构为第二行走机构，本发明行走时，打开电源，电机传输动力，电 机齿轮带动曲轴齿轮转动，使曲轴转动，曲轴凸起带动连接杆转动使整个连杆机构转动时， 第一行走机构向前迈出，第二行走机构实现收缩，通过曲轴连续转动，第一行走机构与第二 行走机构循环交替运动，实现仿螃蟹步行机构行走运动。
[0015] 本发明的有益效果：
[0016] 本发明结构简单，操作方便，稳定性强，运动速度快，工作过程高效，具有优越的移 动能力和复杂底面适应能力，对地形复杂、环境恶劣的地势能正常工作，对于仿生步行机构 的松软地面触土部件研宄提供了实验平台，更在医疗救援和科学探索中发挥巨大作用。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明的立体示意图。
[0018] 图2是本发明曲轴的立体示意图。
[0019] 图3是本发明第一连杆机构的立体示意图。
[0020] 图4是本发明第二连杆机构的立体示意图。
[0021] 图5是本发明的执行机构立体示意图。
【具体实施方式】
[0022] 请参阅图1和图2、图3、图4和图5所示，本发明是由基体框架1、驱动装置2、传 动机构3和执行机构4组成，驱动装置2固定设置在基本框架1上，传动机构3穿过驱动装 置2并固定设置在基体框架1上，执行机构4固定设置在传动机构3上；
[0023] 基本框架1包括顶板11、第一侧板12、第二侧板13、底板14和数个固定三脚架15， 第一侧板12与第二侧板13分别固定