[发明专利]一种仿生鳄鱼两栖机器人

说明书

本发明涉及一种仿生鳄鱼两栖机器人，包括躯干、设置于躯干前端的头部、两两对称设置于躯干两侧的四肢以及设置于躯干后端的尾部，四肢为四个可实现轮、腿和桨形状变化的轮子结构，其中，轮子结构包括一个内侧轮辐、一个外侧轮辐和六个圆弧叶片，内侧轮辐与外侧轮辐的中心活动安装于同一根连接轴上，每两个圆弧叶片为一组，每组圆弧叶片的两个自由端分别铰接于内侧轮辐和外侧轮辐端部，内侧轮辐与外侧轮辐分别位于不同的平面，六个圆弧叶片位于同一个平面，每组圆弧叶片之间通过可开合的连接结构连接，连接结构打开后，可形成抓手。与现有技术相比，本发明可实现在复杂的水陆环境中抓取、游动、变换腿形的多样化复杂的功能转换。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种仿生鳄鱼两栖机器人。

背景技术

水陆两栖机器人能够在水陆两种环境下工作，具有较强的环境适应性，同时能够执行类似侦查和搜索等较为复杂和多样任务的能力。对于该类型机器人的研究重点在于研发水陆推进装置。

当前国内外在设计大型水陆两栖装置时，对于推进装置的设计主要是推进结构的简单复合，即将陆地行进和水中行进两种装置的简单叠加安装。《水陆两栖蛇形机器人的研制及其陆地和水下步态》(刊登在《机械工程学报》2012年5月刊)，这篇文献介绍了由中国科学院发明的仿生水陆两栖蛇形机器人探查者Ⅲ，其通过改变两个电机转动方向和转动速度来实现俯仰和偏航运动的复合，从而实现三维步态。专利CN104773042A公开了一种可变形结构的水陆两栖机器人，其拥有六足结构，通过改变纵横向摆动舵机和U型架的角度变化，实现水陆行进。但是由于体积过大、结构元件(如：电机、线路等)过多、切换较耗时等缺点，其设计无法直接应用于小型的水陆两栖机器人。因此，对于小型水陆两栖机器人的推进装置的设计仍需有所创新。

在已发表的文献中，王田苗、仲启亮、孟刚等人以鳄鱼作为仿生对象进行两栖机器人的设计与优化，该仿生鳄鱼两栖机器人模型的腰部柔性从动关节A是整个模型的主驱动关节，而腿部的运动则简化为只有抬腿运动。爬行时机器人通过往复扭动身体，并且控制对应脚的着地与悬空实现前进；游动时以脊椎曲线带动它所包络的流体向后喷出，产生推力。该机器人可以实现水陆两种环境中推进机构的复合，然而其行进方式单一，不能灵活应对环境的复杂性和多变性。

此外，对于水陆两栖机器人的推进装置，专利CN 102303492A运用内外侧两侧轮辐，在四组切换装置和四个可变轮桨的结构下，通过改变内外两侧轮辐的不同夹角角度实现轮、腿、桨不同运动形态的变化。通过一系列的角度变化，使得推进装置能够适应多种复杂的水陆环境，在面对不同环境时能自由切换行进方式，然而该专利仍然存在推进装置单一，无法进行抓取等不足。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种仿生鳄鱼两栖机器人，其可在平坦或崎岖地面、滩涂、水底等多种复杂水陆环境中切换行进方式以及抓取目标。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种仿生鳄鱼两栖机器人，包括躯干、设置于所述躯干前端的头部、两两对称设置于躯干两侧的四肢以及设置于躯干后端的尾部，所述四肢为四个可实现轮、腿和桨形状变化的轮子结构，其中，所述轮子结构包括一个内侧轮辐、一个外侧轮辐和六个圆弧叶片，所述内侧轮辐与外侧轮辐的中心活动安装于同一根连接轴上，每两个圆弧叶片为一组，每组圆弧叶片的两个自由端分别铰接于内侧轮辐和外侧轮辐端部，所述内侧轮辐与外侧轮辐分别位于不同的平面，六个圆弧叶片位于同一个平面，每组圆弧叶片之间通过可开合的连接结构连接，连接结构打开后，可形成抓手。

进一步地，所述连接结构由两个半圆柱形电磁铁组成，所述半圆柱形电磁铁分别连接于圆弧叶片的端部，利用电磁性质，在通断电的情况下实现连接于打开。

进一步地，所述半圆柱形电磁铁通过可拉伸的连接带与圆弧叶片端部连接，所述连接带一端与圆弧叶片端部固接，另一端与半圆柱形电磁铁黏贴。

进一步地，所述圆弧叶片内部设有导线，所述半圆柱形电磁铁通过导线与外部电源连接。