本发明专利技术公开了一种纵横复合波仿生推进装置，包括机壳、波动鳍和依次间隔安装在机壳上的多个摆动单元，摆动单元包括安装在机壳上的摆动驱动件和与摆动驱动件的驱动端相连的鳍条，各摆动单元的鳍条均与波动鳍相连，鳍条通过能弹性弯曲变形的弹性部件与摆动驱动件的驱动端相连。该纵横复合波仿生推进装置具有结构简单、成本低、易于制作、行走效率高等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种纵横复合波仿生推进装置
本专利技术涉及行走装备
，具体涉及一种纵横复合波仿生推进装置。
技术介绍
水陆两栖机器人相比单维度下工作下的机器人有着更大的活动范围和应用领域，结合地球的水陆分布的比例，水陆两栖机器人的研究与开发得到了广泛的关注和研究。水陆两种环境差异性较大，水陆两栖机器人核心技术就是更为复杂推进结构。传统的设计思路是水下和陆地上分别采用不同推进结构，如水中采用螺旋桨，陆地采用轮式等。这种设计使得水陆两栖机器人结构过于复杂，可靠性低，维护不便，能效不高等问题。为此，结合自然界对环境适应能力生物，设计出能够同时满足水下和陆地仿生波动鳍推进装置。波动鳍在水下波动推进技术各国已进行了充足的研究，但在陆地上行走方面，目前虽然可以实现波动鳍陆地推进，并只是将波动鳍立起通过整个外沿行走方案，且仅仅考虑到了波动鳍的横波传递，行走效率并不是很高。并且波动鳍材料通常采用橡胶，这种柔性的材料在水中可以实现良好的波动推进，但在刚性的陆地上，单一的橡胶难以完成支撑和波形的展成，需要进行特殊的处理。在波动领域，常常考虑到横波而忽略了纵波对运动和传递的影响，如何通过特殊的方法，能够将两者的运动结合起来共同应用于水陆两栖机器人当中，并辅以采用特殊的结构，能够共同整合并设计出高效的仿生行走机构，是解决通过波动鳍实现水陆两栖高效推进的关键技术问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、成本低、易于制作、行走效率高的纵横复合波仿生推进装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种纵横复合波仿生推进装置，包括机壳、波动鳍和依次间隔安装在机壳上的多个摆动单元，所述摆动单元包括安装在机壳上的摆动驱动件和与所述摆动驱动件的驱动端相连的鳍条，各摆动单元的鳍条均与所述波动鳍相连，所述鳍条通过能弹性弯曲变形的弹性部件与所述摆动驱动件的驱动端相连。作为上述技术方案的进一步改进：所述弹性部件为弹簧钢片。所述鳍条通过转动组件以可转动方式连接于弹性部件上。所述鳍条的转动轴线垂直于所述鳍条的摆动轴线。所述转动组件包括连接于弹性部件上转动座和连接于鳍条上的转轴，所述转轴通过轴承机构可转动的安装在转动座上。所述转轴具有两个间隔布置的连接部，所述鳍条夹设安装在两个所述连接部之间并通过紧固件与两个所述连接部紧固连接。所述波动鳍远离机壳的侧边设有沿该侧边延伸布置的弹性条，所述弹性条的弯曲刚度大于波动鳍的弯曲刚度。所述波动鳍的侧边卷绕包覆所述弹性条。所述机壳安装有可拆卸的安装支架，各摆动单元的摆动驱动件通过紧固件以可拆卸方式安装在所述安装支架上。所述机壳上安装有至少九个摆动单元，相邻两个摆动单元的相位差为90°。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术纵横复合波仿生推进装置中，由于鳍条通过能弹性弯曲变形的弹性部件与摆动驱动件的驱动端相连，利用弹性部件可弹性弯曲变形的特性，在各摆动驱动件配合驱动波动鳍产生横波的同时可产生纵波形态，实现波动鳍在陆地行走时可以形成两种波动形态组合成复合波的耦合运动，提高了波动鳍的行走效率。该纵横复合波仿生推进装置还具有结构简单、成本低、易于制作的优点。附图说明图1为纵横复合波仿生推进装置的立体结构示意图。图2为鳍条连接于摆动驱动件驱动端的局部放大立体结构示意图。图3为鳍条通过转动组件连接于弹性部件上的立体结构示意图。图4为鳍条通过转动组件连接于弹性部件上的拆分立体结构示意图。图例说明：1、机壳；2、波动鳍；3、摆动驱动件；4、鳍条；5、弹性部件；6、转动座；61、滑动轴承；7、转轴；71、连接部；72、螺栓；8、弹性条；9、安装支架。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1和图2所示，本实施例的纵横复合波仿生推进装置，包括机壳1、波动鳍2和依次间隔安装在机壳1上的多个摆动单元，摆动单元包括安装在机壳1上的摆动驱动件3和与摆动驱动件3的驱动端相连的鳍条4，各摆动单元的鳍条4均与波动鳍2相连，鳍条4通过能弹性弯曲变形的弹性部件5与摆动驱动件3的驱动端相连。该纵横复合波仿生推进装置中，由于鳍条4通过能弹性弯曲变形的弹性部件5与摆动驱动件3的驱动端相连，利用弹性部件5可弹性弯曲变形的特性，在各摆动驱动件3配合驱动波动鳍2产生横波的同时可产生纵波形态，实现波动鳍2在陆地行走时可以形成两种波动形态组合成复合波的耦合运动，提高了波动鳍2的行走效率。该纵横复合波仿生推进装置还具有结构简单、成本低、易于制作的优点。本实施例中，弹性部件5为弹簧钢片，弹簧钢相较于普通钢材有着较高的弹性极限和优良的综合性能。优选的，弹簧钢片呈两端宽度大、中间宽度小的片状结构，方便安装的同时保证弹簧钢片有足够的弯曲能力。上述弹簧钢片采用65Mn弹簧钢，厚度小于1mm。本实施例中，如图3和图4所示，鳍条4通过转动组件以可转动方式连接于弹性部件5上，由于波动鳍2角度随时变化，鳍条4以可转动方式连接于弹性部件5上，可良好的适应波动鳍2的角度变化，减小内部阻力。优选的，鳍条4的转动轴线垂直于鳍条4的摆动轴线，其减小内部阻力的效果最佳。本实施例中，转动组件包括连接于弹性部件5上转动座6和连接于鳍条4上的转轴7，转轴7通过轴承机构可转动的安装在转动座6上。具体的，在转动座6上设有通孔，通孔中安装有两个滑动轴承61，转轴7穿设安装在两个滑动轴承61中，且转轴7通过连接于其端部的螺栓72和鳍条4轴向限位，使转轴7仅能相对于转动座6转动，而不能相对于转动座6轴向移动。本实施例中，转轴7具有两个间隔布置的连接部71，鳍条4夹设安装在两个连接部71之间并通过紧固件与两个连接部71紧固连接。本实施例中，波动鳍2远离机壳1的侧边设有沿该侧边延伸布置的弹性条8，弹性条8的弯曲刚度大于波动鳍2的弯曲刚度。由于采用柔性较好的橡胶材料的波动鳍2，通常地面环境难以较好支撑，设置弹性条8能够增加波动鳍2的刚度，使得其在支撑机体和负载时不会发生波形坍塌和变形，波动鳍2远离机壳1的侧边受载时，波动鳍2仍然保持着波形的刚性，波形展成良好，只能传递而不会变形，更好得克服了橡胶变形难以回弹的能量损耗问题。本实施例中，波动鳍2的侧边卷绕包覆弹性条8，无需增加波动鳍2的厚度即可安装弹性条8，且使弹性条8不外露，提高安装稳固性、美观性，并避免弹性条8磨损。本实施例中，机壳1安装有可拆卸的安装支架9，各摆动单元的摆动驱动件3通过紧固件以可拆卸方式安装在安装支架9上。各摆动单元的摆动驱动件3通过安装支架9与机壳1连接，方便装配、调整和维护。本实施例中，机壳1上安装有至少九个摆动单元，相邻两个摆动单元的相位差为90°，形成至少2个完整的周期，保证整个波动鳍2有两个支撑点的稳定结构。本实施例中，波动鳍2采用橡胶材料片制作。摆动驱动件3采用防水舵机。鳍条4由薄片钢板制成，保持了波动鳍2的弦向刚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纵横复合波仿生推进装置，包括机壳(1)、波动鳍(2)和依次间隔安装在机壳(1)上的多个摆动单元，所述摆动单元包括安装在机壳(1)上的摆动驱动件(3)和与所述摆动驱动件(3)的驱动端相连的鳍条(4)，各摆动单元的鳍条(4)均与所述波动鳍(2)相连，其特征在于：所述鳍条(4)通过能弹性弯曲变形的弹性部件(5)与所述摆动驱动件(3)的驱动端相连。/n
【技术特征摘要】
1.一种纵横复合波仿生推进装置，包括机壳(1)、波动鳍(2)和依次间隔安装在机壳(1)上的多个摆动单元，所述摆动单元包括安装在机壳(1)上的摆动驱动件(3)和与所述摆动驱动件(3)的驱动端相连的鳍条(4)，各摆动单元的鳍条(4)均与所述波动鳍(2)相连，其特征在于：所述鳍条(4)通过能弹性弯曲变形的弹性部件(5)与所述摆动驱动件(3)的驱动端相连。
2.根据权利要求1所述的纵横复合波仿生推进装置，其特征在于：所述弹性部件(5)为弹簧钢片。
3.根据权利要求1所述的纵横复合波仿生推进装置，其特征在于：所述鳍条(4)通过转动组件以可转动方式连接于弹性部件(5)上。
4.根据权利要求3所述的纵横复合波仿生推进装置，其特征在于：所述鳍条(4)的转动轴线垂直于所述鳍条(4)的摆动轴线。
5.根据权利要求3所述的纵横复合波仿生推进装置，其特征在于：所述转动组件包括连接于弹性部件(5)上转动座(6)和连接于鳍条(4)上的转轴(7)，所述转轴(7)通过轴承机构可转动的安装在转...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗自荣，尚建忠，殷谦，蒋涛，卢钟岳，王何，夏明海，海宋震，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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