本发明专利技术涉及仿生机器人领域，公开了一种基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构，包括驱动部、被驱动部驱动旋转的凸轮、六个传动部以及六个柔性仿生触手，凸轮设置在驱动部下方，所述驱动部外侧设置有套筒，所述传动部设置在套筒上，所述柔性仿生触手位于套筒远离中心点的一侧，所述凸轮对应六个传动部一侧一体成型有六个凸起，凸轮轮廓线形状为凹凸间隔设置的轮廓曲线且呈中心对称。本发明专利技术只要通过驱动电机使其以一定速率转动便能实现仿生触手驱动杆相对于水母机器人中心轴线的运动形态一致，进而使柔性仿生触手的运动形态保持一致，有效提高了机器水母的可操作性和灵活性。有效提高了机器水母的可操作性和灵活性。有效提高了机器水母的可操作性和灵活性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构
[0001]本专利技术涉及仿生机器人
，具体涉及一种基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构。
技术介绍
[0002]水下机器人是一种机动灵活的水下作业装备，与传统的水下作业手段相比，作业方式、范围，适应能力等方面具有明显优势。与传统的波状游动鱼类机器人相比，仿霞水母机器人具有环境适应性强、隐蔽性高以及可靠性高的特点。
[0003]仿霞水母机器人通过仿生水母收缩外壳挤压内腔的方式，改变内腔体积，喷出腔内的水，通过喷水推进的方式进行移动，这种运动方式相较于其他鱼类的波状游动、胸鳍拍动推进等游动方式，具有简单、能量利用效率高的特点。近年来基于水母推进方式作为仿生原型的机器人研究越来越受到重视，但是仍然缺少拥有高效率推进方式的机器人。
[0004]而目前的水母形机器人主要采用螺旋桨推进器、液压推进器、泵喷推进器、磁流体推进器等装置作为推进运动手段，在运动学的角度上，这些推进方式与水母改变内腔体积、喷水推进的方式差异大，难以达到仿生的目的且运动结构复杂、能量利用效率低。
[0005]为了满足仿生的目的，在进行机器水母的机构设计时，一方面要使得外壳形貌与真实水母相似,另一方面要保证外壳形貌能够做运动幅度和运动周期与真实水母相似。目前的水母机器人主要是通过应用电磁、形状记忆合金等智能机构和材料才制作的,不仅难以保证仿生机器的两个基本要求,其使用场合、推进性能也受到很大的制约。此外，目前水母机器人的驱动方式较为复杂，增加了整机的重量，提高了功耗，还存在噪音大等问题。
[0006]现有技术中，申请号为CN201410403989.0公开的水母机器人驱动结构较为复杂，加工装配较为困难，采用的是伺服电机驱动，对电机控制要求更高，并且无法做到腔体慢速外展，快速收缩的仿生运动形态，为此本专利技术提出一种新的基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构。
技术实现思路
[0007](一)解决的技术问题
[0008]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构，以解决上述的问题。
[0009](二)技术方案
[0010]为实现上述所述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0011]一种基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构，包括驱动部、被驱动部驱动旋转的凸轮、六个传动部以及六个柔性仿生触手，凸轮设置在驱动部下方，所述驱动部外侧设置有套筒，所述传动部设置在套筒上，所述柔性仿生触手位于套筒远离中心点的一侧，所述凸轮对应六个传动部一侧一体成型有六个凸起，凸轮轮廓线形状为凹凸间隔设置的轮廓曲线且呈中心对称。
[0012]优选的，所述凸起轮廓线每一段圆弧的圆心与凸轮中心之间的距离和圆弧的半径之比为一比十，六段圆弧的圆心以凸轮中心为基点呈现圆周阵列，圆弧的圆周角均为五十五度，圆弧间形成断面，断面一端为前一个圆弧的最远点，另一端为下一个圆弧的最近点，最远点到凸轮中心和最近点到凸轮中心所形成度数为八度的夹角，凸轮轮廓线距离凸轮中心最近点的长度与凸轮轮廓线距离凸轮中心最远点的长度之比为零点八二比一。
[0013]优选的，凸轮上突出部分有D字形孔，凸轮上部有凹槽，以减少凸轮质量与耗材，所述驱动部包括电机连接板，所述电机连接板有四个与步进电机连接的螺孔和六个与套筒连接的螺孔，所述凸轮安装在套筒内部，电机连接动力源，通过螺丝固定在电机连接板上，电机输出轴与凸轮D字形孔连接。
[0014]优选的，所述传动部包括仿生触手驱动杆、刀架、滚轮以及弹簧，仿生触手驱动杆穿过弹簧，所述仿生触手驱动杆对应凸轮的一侧固定安装有刀架，所述刀架上安装有滚轮，所述套筒对应仿生触手驱动杆的位置上设置有滑套，滑套与仿生触手驱动杆套接，仿生触手驱动杆穿过滑套延伸到套筒的外侧。
[0015]优选的，所述弹簧远离刀架的一端抵在滑套上，弹簧靠近刀架的一端与刀架贴合，弹簧将刀架向靠近凸轮一侧推动，使得滚轮与凸轮保持贴合。
[0016]优选的，所述套筒远离中心点的一侧壁面上固定安装有六组基座，所述基座的位置对应仿生触手驱动杆的位置保持对应，所述仿生触手驱动杆延伸到基座的内部。
[0017]优选的，所述柔性仿生触手包括：第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一铰链件、第五连杆、第二铰链件以及第六连杆,第一连杆与第三连杆的横杆穿过基座的平行导轨并与基座下端的铰链孔连接，第四连杆的一端与基座中部的连接孔转动连接第二连杆的一端与基座上部铰链,第一连杆对应第四连杆的一端与第四连杆铰接,第三连杆的另一端与第二铰链件中间位置铰链,第四连杆的另一端与第一铰链件铰接,第二连杆的另一端与第一铰链件一端的铰接,第一铰链件对应第二铰链件的一端与第二铰链件铰接,第六连杆的一端和第五连杆的一端分别与第二铰链件可转动连接,第六连杆对应第五连杆的一端与第五连杆铰接，横杆穿过基座的水平导轨，确保仿生触手驱动杆运动状态为水平运动同时抵消重力和仿生触手驱动杆向下的力，使得凸轮传递出来的力更多的作用在水平方向上。本专利技术只需要仿生触手驱动杆进行小段水平位移，就能实现柔性仿生触手大幅度的收缩扩张，仿生触手驱动杆从里向外推出时，仿生触手运动形态表现为第六连杆与仿生触手驱动杆夹角从九十度增加到一百八十度。仿生触手驱动杆从外向里拉回时，仿生触手运动形态表现为第六连杆与仿生触手驱动杆夹角从一百八十度缩小到九十度。由于凸轮特定设计的轮廓线，柔性仿生触手会随着驱动杆相对慢速推出和相对快速拉回，柔性仿生触手得以相对慢速外展和相对快速内缩。
[0018]优选的，第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一铰链件、第五连杆、第二铰链件以及第六连杆均为不锈钢材料。
[0019](三)有益效果
[0020]与现有技术相比，本专利技术提供的基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构，具备以下有益效果：
[0021]1、该基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构，本专利技术针对的是六个完全一致的柔性仿生触手部件执行对机器水母柔性硅胶壳体的驱动，由于采用相同的机构和安装
定位方式，并且凸轮传动机构整体具有中心对称性，因此只要通过驱动电机使其以一定速率转动便能实现仿生触手驱动杆相对于水母机器人中心轴线的运动形态一致，进而使柔性仿生触手的运动形态保持一致。有效提高了机器水母的可操作性和灵活性。
[0022]2、该基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构，本专利技术驱动单元为普通步进电机驱动，只需控制电机以一定速率转动便能实现柔性仿生触手周期性的以不同速度进行外展和收缩，实现对水母机器人运动形态、运动速度的控制，实现起来较为简单；将带动多个仿生触手同时运动的传动机构简化为一个凸轮的转动，有效降低了加工装配的难度和控制难度，减轻整机重量，保证机器水母柔性壳体运动形态的同步性，减少能耗，节省原材料的使用。
[0023]3、该基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构，本专利技术仿生触手、仿生触手驱动杆、刀架、滚轮均为刚性铝材，通过刚性零部件连接，保证了机械系统的结构稳定性，通过带动柔性仿本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构，其特征在于：包括驱动部、被驱动部驱动旋转的凸轮(13)、六个传动部以及六个柔性仿生触手(10)，凸轮(13)设置在驱动部下方，所述驱动部外侧设置有套筒(11)，所述传动部设置在套筒(11)上，所述柔性仿生触手(10)位于套筒(11)远离中心点的一侧，所述凸轮(13)对应六个传动部一侧一体成型有六个凸起，凸轮轮廓线形状为凹凸间隔设置的轮廓曲线且呈中心对称。2.根据权利要求1所述的基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构，其特征在于：所述凸起轮廓线每一段圆弧的圆心与凸轮中心之间的距离和圆弧的半径之比为一比十，六段圆弧的圆心以凸轮(13)中心为基点呈现圆周阵列，圆弧的圆周角均为五十五度，圆弧间形成断面，断面一端为前一个圆弧的最远点，另一端为下一个圆弧的最近点，最远点到凸轮中心和最近点到凸轮(13)中心所形成度数为八度的夹角，凸轮(13)轮廓线距离凸轮(13)中心最近点的长度与凸轮(13)轮廓线距离凸轮(13)中心最远点的长度之比为零点八二比一。3.根据权利要求1所述的基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构，其特征在于：凸轮(13)上突出部分有D字形孔，所述驱动部包括电机连接板(12)，所述电机连接板(12)有四个与步进电机连接的螺孔和六个与套筒(11)连接的螺孔，所述凸轮(13)安装在套筒(11)内部，电机连接动力源，通过螺丝固定在电机连接板(12)上，电机输出轴与凸轮(13)D字形孔连接。4.根据权利要求1所述的基于柔性仿生触手的水母机器人凸轮传动机构，其特征在于：所述传动部包括仿生触手驱动杆(14)、刀架(15)、滚轮(16)以及弹簧(17)，仿生触手驱动杆(14)穿过弹簧(17)，所述仿生触手驱动杆(14)对应凸轮(13)的一侧固定安装有刀架(15)，所述刀架(15)上安装有...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐睿智，周晓阳，蔡培周，王嘉轩，王岩，张耀星，张皓杰，邵斐菲，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。