[发明专利]仿青蛙机器人髋关节

说明书

仿青蛙机器人髋关节，它属于机器人技术领域，以解决现有的仿青蛙机器人的髋关节仅有水平面上的一个转动自由度，仅能进行水平方向的蹬腿与收腿运动，无法进行后退的姿态调整，运动方式有限，无法进行下潜与上浮等复杂动作的问题。它包括传动轴、第一动力机构、传动机构、传动杆、左腿连接模块、右腿连接模块、左腿连杆、右腿连杆、左腿合拢驱动机构、右腿合拢驱动机构、第二动力机构和机架；传动轴驱动安装在机架上的传动机构以及安装在传动机构输出端上的左腿连接模块同步旋转，右腿连接模块安装在机架上并能与左腿连接模块同步旋转作蜷缩运动；左腿连接模块和右腿连接模块能相向旋转作合拢运动。本发明用于仿青蛙机器人。

技术领域

本发明属于机器人技术领域。具体涉及仿青蛙机器人髋关节。

背景技术

全球有大约71％的面积被海洋覆盖，其中蕴藏着丰富的资源，随着人类经济与技术快速发展，陆地资源的快速消耗。海洋资源利用的重要性，被越来越多的人所关注，探索大海的计划，也被越来越多的国家提上日程。在未来，诸如深海资源勘探，海洋湖泊监控警报，水中生物研究与抢险救灾反恐爆破等科学研究和军事安全的需求将越来越多。然而，海洋，湖泊由于被水覆盖，内部情况复杂，不同于陆地的结构化已知环境。针对水体内部，非结构化未知的工作环境进行高难度的工作任务，这种特殊环境下作业的机器人，需要较常规机器人具有更高的精度，更高的灵活性和更高的可靠性。

目前，有多种模仿海洋生物的水下机器人被研制出来，然而大多数水下机器人仍然依靠船舶等使用的螺旋桨推进方式，传统的螺旋桨推进方式推进效率低，噪声大，灵活性不高，同时适应环境的能力较差。而自然界中许多生物经历多年的进化和自然界的淘汰，其运动机理在推进方式，推进效率方面，有人类所设计的机械结构无法比拟的优势。因此，以生物为原型的仿生机器人便如雨后春笋般出现。

水中的生物经过千百年的进化，具有各种各样的游动机理和推进方式，受此启发所形成的水下推进方式也数不胜数。蛙类是最先从水里进化到陆地上生活的脊椎两栖动物，兼具高效的游动和跳跃运动方式，它依靠其发达的后腿，在水陆都具备很强的运动能力。青蛙四肢较为强壮，腿长占总身长比例很大，脚趾间有蹼，增加推进时踩水面积，拥有略尖的头部，以及偏平的躯干，有利于在减小自身阻力的同时，有较大的推动力，使得青蛙在水里能通过腿部的往复伸展运动实现水中的快速游动和快速转向。

面对人类无法轻易到达或较危险的地方，如果能有一种机器人可以应对复杂的外界环境的同时能够作为探测设备，操作设备，通讯设备以及武器系统的载体，则在能源探索、反恐救灾、科学研究、气象探测等领域能起到重要作用。

现有的仿青蛙跳跃机构以气动肌肉为驱动器，每个关节由一个气动肌肉和一个复位弹簧驱动，可完成青蛙的仿生蹬腿、收腿等动作。但是该机构的髋关节仅有水平面上的一个转动自由度，仅能进行水平方向的蹬腿与收腿运动，无法进行后退的姿态调整，运动方式有限，无法进行下潜与上浮等复杂动作。

发明内容

本发明是为解决现有的仿青蛙机器人的髋关节仅有水平面上的一个转动自由度，仅能进行水平方向的蹬腿与收腿运动，无法进行后退的姿态调整，运动方式有限，无法进行下潜与上浮等复杂动作的问题，进而提出一种仿青蛙机器人髋关节。该髋关节可以使仿青蛙机器人完成后腿的蜷缩运动与合拢运动。

本发明的技术方案是：

仿青蛙机器人髋关节，它包括传动轴、第一动力机构、传动机构、传动杆、左腿连接模块、右腿连接模块、左腿连杆、右腿连杆、左腿合拢驱动机构、右腿合拢驱动机构、第二动力机构和机架；机架上安装有传动轴，第一动力机构驱动传动轴相对机架转动，传动轴驱动安装在机架上的传动机构以及安装在传动机构输出端上的左腿连接模块同步旋转，左腿连接模块和右腿连接模块通过传动杆连接，右腿连接模块安装在机架上并能与左腿连接模块同步旋转作蜷缩运动；