一种基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人制造技术

本公开是有关于一种基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人，包括依次连接的一头顶部、一头部、一中部和一尾部，在所述中部的外壁设置一环带区域，在所述环带区域与所述中部的内壁之间包括一空腔，且在所述环带区域表面开设多个空气润滑斜孔；在所述中部的内部还安装有一空气润滑机构，该空气润滑机构中存储有压缩气体，并通过一气体传输通路连通于所述空腔，使得所述空气润滑机构中的气体通过所述气体传输通路进入所述空腔，并从所述多个空气润滑斜孔喷出。本公开第一次将空气润滑技术引入水陆两栖型机器人，以实现跨介质运动，使其较于现有的其他水陆两栖型机器人，更适用于南北极等较恶劣环境下的资源勘探等工作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人
本公开涉及仿生两栖型机器人
，尤其涉及一种基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人。
技术介绍
现代信息化条件下的战争对无人作战装备产生了越来越高的依赖和要求，但单一环境机器人在一些特殊场合很难完成任务，因此，启发于水陆两栖类动物的水陆两栖型机器人受到了研究者们的关注。值得注意的是，结合了陆地机器人和水下机器人优势的水陆两栖型机器人，不仅在军事领域有很大的应用潜力，而且在资源勘察、环境保护以及科学调研等领域也有很大的应用价值。水陆两栖型机器人根据运动方式主要可以分为腿式和蛇形两种。其中，对于腿式来说：公开号CN111251797A的中国专利申请公开了一种拥有步行足和游泳足的水陆两栖机器人，在陆地上利用三对步行足行走，在水下利用两个游泳足游动，并通过三对步行足调节重心以实现滑翔模态。公开号CN110027692A的中国专利申请公开了一种基于波动鳍推进的水陆两栖机器人，通过正弦运动的波动鳍与地面的静摩擦力以及与推动水流的反作用力实现水陆两栖运动。对于蛇形来说：公开号CN106346462A的中国专利申请公开了一种模块化关节的蛇形两栖机器人，每一个模块上设置了两个舵机以实现俯仰和偏航运动，这种模块化的设计简化了结构，提高了稳定性和灵活性。除此之外，部分研究通过结合腿式和蛇形以实现多模态运动。公开号CN101456341A的中国专利申请公开了一种多模态仿生两栖机器人，其通过头部胸鳍/轮桨机构切换模态，在陆地上运动时，切换为轮浆驱动，并利用尾部的辅助轮支撑身体；在水下运动时，切换为胸鳍控制方向，尾部的多关节仿鱼推进单元用于推进。然而，相关的水陆两栖型机器人研究在进行水陆环境切换时，局限于坡度较缓的变化带，这使其在南北极等较恶劣环境下的作业能力差强人意。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决应用于南北极等较恶劣环境下的水陆两栖型机器人，受启发于南极具有两栖行为的生物，本公开提供了一种基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人，通过改进现有的推进装置，提高水下和跨介质运动的速度，实现了水陆两栖运动。(二)技术方案为了达到上述目的，本公开采用的技术解决方案如下：一种基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人，包括依次连接的一头顶部6、一头部5、一中部3和一尾部2，其中：在所述中部3的外壁设置一环带区域，在所述环带区域与所述中部3的内壁之间包括一空腔，且在所述环带区域表面开设多个空气润滑斜孔；在所述中部3的内部还安装有一空气润滑机构，该空气润滑机构中存储有压缩气体，并通过一气体传输通路连通于所述空腔，使得所述空气润滑机构中的气体通过所述气体传输通路进入所述空腔，并从所述多个空气润滑斜孔喷出。上述方案中，所述仿生水陆两栖型机器人整体呈流线型，各组成部分的外壁之间采用静密封结构设计。上述方案中，在所述头部5的两侧安装有两个胸鳍4，在所述头部5内部安装有用于驱动两个胸鳍4使所述仿生水陆两栖型机器人进行平面运动的舵机45和电机10，在水下运动阶段，所述仿生水陆两栖型机器人通过分别由舵机45和电机10控制的两个自由度，驱动两个胸鳍4，实现平行于水平面的运动。上述方案中，在冰面运动阶段，所述仿生水陆两栖型机器人通过协调由舵机45和电机10控制的两个自由度，驱动两个胸鳍4，实现该仿生水陆两栖型机器人在冰面进行运动。上述方案中，所述两个胸鳍4之间的运动相位差为±180°，所述电机10控制的自由度为推力的主要来源，而所述舵机45控制的自由度能够调整两个胸鳍4与冰面的接触面积，进而提高摩擦力。上述方案中，在所述头部5内部还安装有用于使所述仿生水陆两栖型机器人于水下运动阶段进行上浮和下潜运动的吸排水机构7。上述方案中，所述吸排水机构7包括一头部吸排水通道18，所述头部吸排水通道18与所述吸排水结构7的空心螺纹轴通过所述头部螺母15连接，用于吸水和排水，从而调节仿生水陆两栖型机器人的重力。上述方案中，在跃出阶段，所述仿生水陆两栖型机器人通过所述多个空气润滑斜孔，释放存储在所述空气润滑机构中的压缩气体，实现该仿生水陆两栖型机器人在水下的加速运动，以跃出到冰面。上述方案中，所述头顶部6呈锥型，包括一头顶部螺母槽52和多个头顶部通孔51，其中：头顶部螺母槽52设置于呈锥型头顶部6底面的中心，作为头部5中的头部螺母15的安装位置，为头部5中的头部螺母15提供容置空间；多个头顶部通孔51设置于呈锥型头顶部6底面且围绕头顶部螺母槽52均匀分布；多个头顶部通孔51与头部5中的多个头部螺纹盲孔14对应设置，且多个头顶部通孔51与多个头部螺纹盲孔14通过螺栓固定连接。上述方案中，在所述头部5内部的两侧壁包括两个胸鳍舱，每个胸鳍舱中安装有一舵机舱13，在所述头部5两侧的两个胸鳍4分别自所述头部5外部安装于两个舵机舱13上。上述方案中，在所述头部5内部的两侧壁的两个胸鳍舱上，分别安装有万向联轴器8、胸鳍舱封盖9、电机10和电机支架11，其中电机10安装于万向联轴器8上，电机支架11用于支撑和固定电机10，胸鳍舱封盖9用于密封胸鳍舱。上述方案中，所述胸鳍舱采用动密封结构设计，包括胸鳍舱O圈密封槽21、胸鳍舱滚动轴承槽22、胸鳍舱弹性挡圈槽23和胸鳍舱封盖槽24，其中：所述胸鳍舱O圈密封槽21与所述舵机舱13通过O圈进行密封；所述胸鳍舱滚动轴承槽22中装入滚动轴承，以支撑所述舵机舱13；所述胸鳍舱弹性挡圈槽23中装入弹性挡圈，用于固定滚动轴承的外圈；所述胸鳍舱封盖槽24与所述胸鳍舱封盖9通过O圈进行密封。上述方案中，所述中部3包括中部通孔46、中部密封面47、空气润滑斜孔48、中部螺纹盲孔49和中部O圈密封槽50，其中：所述中部通孔46与所述尾部2的尾部螺纹盲孔55通过螺栓连接；所述中部密封面47与所述尾部2的尾部O圈密封槽56通过O圈进行密封；所述空气润滑斜孔48用于输出内部空气润滑系统的压缩空气；所述中部螺纹盲孔49与所述头部5的头部通孔12通过螺栓连接；所述中部O圈密封槽50中装入O圈与所述头部5进行密封。上述方案中，所述尾部2包括尾部盲孔53、第一尾部螺纹盲孔54、第二尾部螺纹盲孔55和尾部O圈密封槽56，其中：尾部盲孔53中装入两栖型机器人脚蹼1；第一尾部螺纹盲孔54与脚蹼通孔57通过螺栓连接；第二尾部螺纹盲孔55与中部通孔46通过螺栓连接；尾部O圈密封槽56中装入O圈与两栖型机器人所述中部3进行密封。上述方案中，在所述尾部2两侧安装有两个脚蹼1，所述两个脚蹼1通过螺栓将脚蹼通孔57与尾部螺纹盲孔54进行连接，进而将所述两个脚蹼1固定于所述尾部2的两侧。(三)有益效果本公开提供的基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人，第一次将空气润滑技术引入水陆两栖型机器人，以实现跨介质运动，使其较于现有的其他水陆两栖型机器人，更适用于南北极等较恶劣环境下的资源勘探等工作。另外，头顶部6、头部5、中部3和尾部2各组成部分的外壁之间采用的静密封结构设计，头部5的胸鳍舱采用的动密封结构设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人，包括依次连接的一头顶部(6)、一头部(5)、一中部(3)和一尾部(2)，其特征在于：/n在所述中部(3)的外壁设置一环带区域，在所述环带区域与所述中部(3)的内壁之间包括一空腔，且在所述环带区域表面开设多个空气润滑斜孔；/n在所述中部(3)的内部还安装有一空气润滑机构，该空气润滑机构中存储有压缩气体，并通过一气体传输通路连通于所述空腔，使得所述空气润滑机构中的气体通过所述气体传输通路进入所述空腔，并从所述多个空气润滑斜孔喷出。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人，包括依次连接的一头顶部(6)、一头部(5)、一中部(3)和一尾部(2)，其特征在于：
在所述中部(3)的外壁设置一环带区域，在所述环带区域与所述中部(3)的内壁之间包括一空腔，且在所述环带区域表面开设多个空气润滑斜孔；
在所述中部(3)的内部还安装有一空气润滑机构，该空气润滑机构中存储有压缩气体，并通过一气体传输通路连通于所述空腔，使得所述空气润滑机构中的气体通过所述气体传输通路进入所述空腔，并从所述多个空气润滑斜孔喷出。


2.根据权利要求1所述的基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人，其特征在于，所述仿生水陆两栖型机器人整体呈流线型，各组成部分的外壁之间采用静密封结构设计。


3.根据权利要求1所述的基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人，其特征在于，在所述头部(5)的两侧安装有两个胸鳍(4)，在所述头部(5)内部安装有用于驱动两个胸鳍(4)使所述仿生水陆两栖型机器人进行平面运动的舵机(45)和电机(10)，在水下运动阶段，所述仿生水陆两栖型机器人通过分别由舵机(45)和电机(10)控制的两个自由度，驱动两个胸鳍(4)，实现平行于水平面的运动。


4.根据权利要求3所述的基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人，其特征在于，在冰面运动阶段，所述仿生水陆两栖型机器人通过协调由舵机(45)和电机(10)控制的两个自由度，驱动两个胸鳍(4)，实现该仿生水陆两栖型机器人在冰面进行运动。


5.根据权利要求4所述的基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人，其特征在于，所述两个胸鳍(4)之间的运动相位差为±180°，所述电机(10)控制的自由度为推力的主要来源，而所述舵机(45)控制的自由度能够调整两个胸鳍(4)与冰面的接触面积，进而提高摩擦力。


6.根据权利要求3所述的基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人，其特征在于，在所述头部(5)内部还安装有用于使所述仿生水陆两栖型机器人于水下运动阶段进行上浮和下潜运动的吸排水机构(7)。


7.根据权利要求6所述的基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人，其特征在于，所述吸排水机构(7)包括一头部吸排水通道(18)，所述头部吸排水通道(18)与所述吸排水结构(7)的空心螺纹轴通过所述头部螺母(15)连接，用于吸水和排水，从而调节仿生水陆两栖型机器人的重力。


8.根据权利要求1所述的基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人，其特征在于，在跃出阶段，所述仿生水陆两栖型机器人通过所述多个空气润滑斜孔，释放存储在所述空气润滑机构中的压缩气体，实现该仿生水陆两栖型机器人在水下的加速运动，以跃出到冰面。


9.根据权利要求1所述的基于空气润滑的仿生水陆两栖型机器人，其特征在于，所述头顶部(6)呈锥型，包括一头顶部螺母槽(52)和多个头顶部通孔(51)，其中：
头顶部螺母槽(52)设置于呈锥型头顶部(6)底面的中心，作为头部(5)中的头部螺母(15)的安装位置，为头部(5)中的头部螺母(15)提供容置空间；
多个头顶部通孔(51)设置于呈锥型...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻俊志，潘杰，刘金存，张小磊，李忠奎，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11