一种模块化仿生移动平台驱动装置
技术领域
[0001] 本发明涉及仿生移动平台技术领域,尤其涉及一种模块化仿生移动平台驱动装置。
背景技术
[0002] 近年来,海洋与陆地衔接的浅滩带越来越受到科学考察、环境监测、军事探测、海底资源勘测与开发等领域的关注,从而推动了适用于浅滩作业的水陆两栖平台技术发展。由于浅海带植物茂盛,珊瑚礁众多,各种底栖、浮游生物大量繁殖,其种类和数量大大超过其它海域,传统螺旋桨机构推进的作业机器人极易受到干扰出现故障。此外,现有的两栖移动平台噪声大,不易隐蔽,很难完成对浅海区域的隐蔽性侦查和探测。同时,现有的两栖移动平台在陆地和水中大多数采用两套不同的推进方式和腿式或蛇形结构,如在陆地上大多数采用足式、波动式、轮式和履带式等推进方式,在水下以水翼法、波动、喷射等推进法为主。现有的移动平台的驱动装置,结构复杂,功能单一,不能满足两栖移动的需求。
发明内容
[0003] 本发明旨在提供一种模块化仿生移动平台驱动装置,很好的解决了上述问题,一套驱动装置可以实现陆地行走、水中巡游的两栖运动模式,同时能够实现转向、下潜、上浮、多节组合变体等功能,结构简单,控制方便,运行稳定。
[0004] 本发明的技术方案是一种模块化仿生移动平台驱动装置,包括底座和两个运动组件,两个所述运动组件通过对称设置的驱动组件对称连接在底座两侧,所述驱动组件包括对称安装在底座上的驱动舵机、连接驱动舵机驱动运动组件运动的连接组件。
[0005] 进一步的,所述运动组件为波浪形的飘鳍板。
[0006] 进一步的,所述驱动组件有三组,每组所述驱动组件均包括对称设置在底座两侧的两个驱动舵机,每个所述驱动舵机与运动组件之间均通过连接组件驱动连接。
[0007] 进一步的,所述连接组件包括第一连杆、第二连杆和摆腿,所述第一连杆一端与驱动舵机输出端固定连接,所述第一连杆另一端与第二连杆一端通过销轴转动连接,所述第二连杆另一端与摆腿一端通过销轴转动连接,所述摆腿另一端与运动组件固定连接,所述摆腿中部通过滑动轴承与底座转动连接。
[0008] 进一步的,所述摆腿通过夹爪与运动组件上部夹持固定连接。
[0009] 进一步的,所述滑动轴承为自润滑滑动轴承。
[0010] 进一步的,所述第一连杆通过螺钉与驱动舵机固定连接。
[0011] 进一步的,所述底座两侧还对称设置有浮力调节气腔。
[0012] 进一步的,所述底座中部设置有控制器,所述控制器与驱动舵机和浮力调节气腔控制连接,用于控制驱动舵机的转动角度、速度和浮力调节气腔的气量。
[0013] 进一步的,所述底座上设置有顶盖,所述控制器、驱动舵机和浮力调节气腔均包覆在顶盖内。
[0014] 本发明的有益效果是:
1).本发明通过一套运动组件,实现了在陆地和水中均能很好移动的要求,简化了现有采用不同驱动组件驱动的技术,满足了在浅海区域复杂环境下的作业要求,简化了驱动结构,适应能力强;
2).本发明的波浪形的飘鳍板,采用柔性材料制成,如橡胶等可产生一定形变的材料,飘鳍板既能在水上上下翻动,又能在陆地上实现摆动,实现了水中巡游、陆地行走、转向的两栖移动,同时在浮力调节气腔的配合下具有转向、下潜、上浮等功能,结构简单,控制方便,运行稳定;同时还能够采用多个驱动装置首尾连接的方式,实现多节组合变体。
附图说明
[0015] 图1为本发明的立体结构示意图(飘鳍板与底座垂直);
图2为本发明的立体结构示意图(无顶盖,飘鳍板与底座平行);
图3为本发明的结构俯视图(无顶盖,飘鳍板与底座平行);
图4为本发明的结构侧视图(无顶盖,飘鳍板与底座平行);
图5为本发明中连接组件的结构示意图;
图中:1、底座;2、驱动舵机;3、飘鳍板;4、连接组件;41、第一连杆;42、第二连杆;43、摆腿;44、滑动轴承;45、夹爪;46、螺钉;5、浮力调节气腔;6、控制器;7、顶盖。
具体实施方式
[0016] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0017] 因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。
[0018] 应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0019] 在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0020] 此外,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0021] 在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0022] 实施例一:如图1-5所示,本发明提供了一种模块化仿生移动平台驱动装置,包括底座1和两个运动组件,两个所述运动组件通过对称设置的驱动组件对称连接在底座1两侧,所述驱动组件包括对称安装在底座1上的驱动舵机2、连接驱动舵机2驱动运动组件运动的连接组件4。
[0023] 所述运动组件为波浪形的飘鳍板3,即飘鳍板3也为波形带。飘鳍板3采用能够产生一定形变的橡胶或塑料材料制成,即飘鳍板3为柔性材料,但是其同时具有一定的刚性,现有的橡胶薄板均具有这一特性,其材质为现有技术,只要能够实现在力的作用下产生波浪形形变的即可。在驱动组件驱动连接组件4时,连接组件4带动飘鳍板3能够实现飘鳍板3波浪形的摆动,同时飘鳍板3上部平齐,下部呈高低起伏的波浪形。
[0024] 所述驱动组件有三组,当然,驱动组件也可以为两组、四组等多组。优选的为三组,每组所述驱动组件均包括对称设置在底座1两侧的两个驱动舵机2,每个所述驱动舵机2与运动组件之间均通过连接组件4驱动连接。三组驱动组件分别连接在飘鳍板3的前部、中部和后部,通过三组驱动组件不同的摆动,使飘鳍板3产生不同的形变。如第一组驱动组件带动其连接处的飘鳍板3位于最低位置时,第二组驱动组件带动其连接处的飘鳍板3位于平面位置,而第三组驱动组件带动其连接处的飘鳍板3位于最高位置,然后后一组驱动组件重复前一组驱动组件的运动轨迹,使整个飘鳍板3产生波浪形的运动形变。
[0025] 所述连接组件4包括第一连杆41、第二连杆42和摆腿43,所述第一连杆41一端与驱动舵机2输出端固定连接,所述第一连杆41另一端与第二连杆42一端通过销轴转动连接,所述第二连杆42另一端与摆腿43一端通过销轴转动连接,所述摆腿43另一端与运动组件固定连接,所述摆腿43中部通过滑动轴承44与底座1转动连接。即驱动舵机2的输出端产生转动或者摆动,带动第一连杆41摆动,进而带动第二连杆42移动,第二连杆42拉动摆腿43一端,使摆腿43在滑动轴承44上转动,从而使摆腿43的另一端带动飘鳍板3移动,多个驱动组件产生不同的转动或摆动,使飘鳍板3产生不同的角度和形变,实现不同的运动方式。即连接组件4为四连杆结构。
[0026] 所述摆腿43通过夹爪45与运动组件上部夹持固定连接,即摆腿43与夹爪45固定连接,夹爪45固定夹持飘鳍板3上端,摆腿43能够带动飘鳍板3一起转动。所述滑动轴承44为自润滑滑动轴承44,能够稳定的使摆腿43在底座1上转动,阻力较小。所述第一连杆41通过螺钉46与驱动舵机2固定连接。螺钉46连接稳固,同时拆卸安装方便,方便组装和维修。
[0027] 本发明采用飘鳍板3作为运动组件,安装时,三组驱动组件分别对应飘鳍板3前中后三个位置,飘鳍板3在安装时,为波浪形,即三组驱动组件之间的飘鳍板3具有凸起和凹陷,同时飘鳍板3在与驱动组件连接的相对侧,也为高低不同的波浪形。
[0028] 飘鳍板3能在多个驱动组件互相独立的驱动舵机2驱动下,产生各种运动姿态,驱使整个移动平台驱动装置移动。如在水中,两侧飘鳍板3展开与底座1平行,通过飘鳍板3的波动运动模仿鳐鱼在水中的运动;在陆上,两侧飘鳍板3旋转90度与底座1呈垂直姿态,此时通过飘鳍板3的波动则转化为底座1与地面接触类似于蛇在地面的蜿蜒运动。驱动装置的转向依靠两侧飘鳍板3运动的速差产生转向力矩,类似于履带车辆的差速运动;驱动装置在水中的浮潜依靠两侧飘鳍产生特殊的波形运动而实现。
[0029] 实施例二:如图2-3所示,在实施例一的基础上,所述底座1两侧还对称设置有浮力调节气腔5。即通过浮力调节气腔5内气体的多少,使整个驱动装置的浮力进行改变,实现驱动装置在水中的沉浮。浮力调节气腔5内可以设置气体发生器,同时能够及时的排出气体,即能够及时改变浮力调节气腔5内气体的多少,实现整个驱动装置浮力的改变。
[0030] 驱动装置整体上采用电驱动方案但不限于电驱动。具体的驱动装置主要由驱动组件和浮力调节气腔5组成。驱动组件由一联排的驱动舵机2和连接组件4组成,每个连接组件4连接飘鳍板3一个位置,驱动舵机2旋转会驱动摆腿43带动飘鳍板3上下摆动或左右摆动提供驱动力,各驱动舵机2初始相位不同,通过调节左右驱动舵机2的转速可以使驱动装置转向。驱动装置需要水陆转换时,所有驱动舵机2驱动使连接组件4的摆腿43初始角度改变90度,迫使飘鳍板3到竖直位置,与陆地接触,当驱动组件带动飘鳍板3运动时,便形成了类似路上蛇的蜿蜒运动。
[0031] 所述底座1中部设置有控制器6,控制器6外设置有防水罩,所述控制器6与驱动舵机2和浮力调节气腔5控制连接,用于控制驱动舵机2的转动角度、速度和浮力调节气腔5的气量。所述底座1上设置有顶盖7,所述控制器6、驱动舵机2和浮力调节气腔5均包覆在顶盖7内。即控制器6能够控制每个驱动舵机2的转动角度和转速,同时能够控制浮力调节气腔5内的气量,改变整个驱动装置的浮力大小。
[0032] 本发明的驱动装置为整个模块化仿生移动平台的一个模块,主要为移动平台提供水陆两栖运动的能力,通过一套运动组件,实现了在陆地和水中均能很好移动的要求,简化了现有采用不同驱动组件驱动的技术,满足了在浅海区域复杂环境下的作业要求,简化了驱动结构,适应能力强;本发明的波浪形的飘鳍板3,采用柔性材料制成,如橡胶等可产生一定形变的材料,飘鳍板3既能在水上上下翻动,又能在陆地上实现摆动,实现了水中巡游、陆地行走、转向的两栖移动,同时在浮力调节气腔5的配合下具有转向、下潜、上浮等功能,结构简单,控制方便,运行稳定;同时还能够采用多个驱动装置首尾连接的方式,实现多节组合变体。
[0033] 在本发明的驱动装置上加装其他部件,如检查部件、探测部件等,就可以组成一个移动平台,实现在海洋与陆地衔接的浅滩带进行两栖作业。本发明的驱动装置可以独立使用,也可以多个驱动装置首尾连接,可以组成一个多节组合变体,可以实现更多的运动功能,增大移动平台的使用范围。
[0034] 当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。