[发明专利]一种新型仿生水下双足游走机器人及其运动方法

权利要求书

1.一种仿生水下双足游走机器人，其特征在于，包括：舵机、收线盘、左软体仿生触手、右软体仿生触手、支撑平台、气球、浮力罩、细线、支撑柱、电源组件和控制模块；

支撑平台分为上下两部分，通过支撑柱将支撑平台的上下两部分固定，构成整体框架；所述的舵机包括第一舵机、第二舵机、第三舵机和第四舵机，第一舵机固定在所述支撑平台下部的上端面靠近机器人前进方向的前端，第三舵机固定在所述支撑平台下部的上端面靠近机器人前进方向的后端，所述的第二舵机固定在第一舵机上，所述的第四舵机固定在第三舵机上；所述的收线盘包括第一收线盘、第二收线盘、第三收线盘和第四收线盘，第一收线盘固定在所述第一舵机的转头上，第二收线盘固定在所述第二舵机的转头上，第三收线盘固定在所述第三舵机的转头上、第四收线盘固定在所述第四舵机的转头上；所述的左软体仿生触手与左软体仿生触手固定在所述支撑平台下部的下端面，左软体仿生触手与左软体仿生触手双边结构对称；细线固定在所述软体仿生触手内部，包括短线与长线，所述的细线通过所述支撑平台下部开设的圆孔缠绕于收线盘，左软体仿生触手的短线缠绕于第四收线盘上，左软体仿生触手的长线缠绕于第二收线盘上，右软体仿生触手的短线缠绕于第三收线盘上，右软体仿生触手的长线缠绕于第一收线盘上，浮力罩固定在所述支撑平台上部的上端面上，所述的气球通过所述的浮力罩固定在支撑平台上部的上端面与浮力罩之间；电源组件固定在支撑平台下部的上端面中心位置，连接第一舵机、第二舵机、第三舵机和第四舵机，给第一舵机、第二舵机、第三舵机和第四舵机供电；所述的控制模块通过USB连接第一舵机、第二舵机、第三舵机与第四舵机；

所述的细线通过软胶管固定在软体仿生触手内部，分为长线和短线；软胶管是在软体仿生触手浇筑时一体成型的，长线和短线分别用一根软胶管，短线的一端在浇筑时固定在软体仿生触手的中部，长线一端在浇筑时固定在软体仿生触手的底部；通过收线盘的转动带动长短线的收缩使触手运动。

2.根据权利要求1所述的一种仿生水下双足游走机器人，其特征在于，所述的舵机的型号为JX6221数字舵机，通过脉宽调制控制转子位置；JX6221数字舵机的工作电压为6V～8.4V，最大转角为300°，速度0.12sec/60°，失速力矩25.2kg.cm，舵机的初始状态设置成舵机转角的中间位置即150度。

3.根据权利要求2所述的一种仿生水下双足游走机器人，其特征在于，所述的收线盘用于配合舵机拉伸细线，第三收线盘和第四收线盘直径为4mm，第一收线盘和第二收线盘的直径为5mm，收线盘采用3D打印技术加工成型。

4.根据权利要求3所述的一种仿生水下双足游走机器人，其特征在于，所述的软体仿生触手采用浇筑的方式，将人体硅胶按1:1的剂量混合后倒入上下两个模具中，放入保温箱内进行固化，待上下两个模具中的人体硅胶固化后，在仿生触手截面上再次使用液态硅胶将两个截面粘合形成仿生触手。

5.根据权利要求4所述的一种仿生水下双足游走机器人，其特征在于，所述的支撑平台采用亚克力板切割而成，分别在支撑平台上下两部分的四个角打孔，通过支撑柱与四个角的孔配合进行支撑固定。

6.根据权利要求5所述的一种仿生水下双足游走机器人，其特征在于，所述的气球为本发明的水下双足游走机器人在水下行走时用来提供额外的浮力，所述气球的形状为圆球形，材质为橡胶；所述的支撑柱的材料为绝缘塑料，型号为M3*11+6。

7.根据权利要求6所述的一种仿生水下双足游走机器人，其特征在于，所述的电源组件输出电压为34V，经过稳压芯片输出6V的工作电压，用于给舵机供电；所述的控制模块为控制板，主控芯片为STM32系列单片机，利用USB口进行供电和通信，输出四路PWM信号控制舵机。

8.一种仿生水下双足游走机器人的运动方法，其特征在于，具体方法如下：

机器人通过左右软体仿生触手对机器人本体进行支撑，左右触手以机器人本体进行双边结构对称；当机器人进行双足行走时，左右软体仿生触手弯曲形成弧状，处于支撑状态，通过控制第一舵机和第三舵机转动控制右软体仿生触手向前滚动一定距离，然后控制右软体仿生触手抬升离开地面进入转移状态，所述的转移状态为软体仿生触手从滚动状态进入支撑状态的过度状态；通过控制第二舵机和第四舵机转动控制左软体仿生触手向前滚动，同时右软体仿生触手进入支撑状态；当左软体仿生触手向前滚动一定距离后控制左软体仿生触手抬升离开地面进入转移状态，然后控制右软体仿生触手进行向前滚动，同时左软体仿生触手进入支撑状态；左右软体仿生触手进行交换滚动前进；

具体控制方法如下：

第一舵机正转，第三舵机反转带动第一收线盘拉伸长线，右软体仿生触手向前弯曲，然后第一舵机反转，第三舵机正转带动第三收线盘拉伸短线，右软体仿生触手与地面滚动接触，最后第一舵机正转，第三舵机静止，使得右仿生触手抬升离开地面；

第二舵机正转，第四舵机反转带动第二收线盘拉伸长线，左软体仿生触手向前弯曲，然后第二舵机反转，第四舵机正转带动第四收线盘拉伸短线，左软体仿生触手与地面滚动接触，最后第二舵机正转，第四舵机静止，使得左仿生触手抬升离开地面。