[发明专利]一种水面跳跃滑行机器人

权利要求书

1.一种水面跳跃滑行机器人，其特征在于：包括水面支撑系统(3)、主体支撑框架(4)、驱动系统(5)、俯仰角调节机构(6)、储能弹簧(2)、两个驱动腿(1)和两个空间椭圆轨迹机构(7)；所述主体支撑框架(4)位于水面支撑系统(3)上方，主体支撑框架(4)和水面支撑系统(3)通过一对铰链座相连，两个所述空间椭圆轨迹机构(7)对称安装在主体支撑框架(4)后方的左右两侧，在每个空间椭圆轨迹机构(7)上配合一个驱动腿(1)，所述俯仰角调节机构(6)设置在主体支撑框架(4)的左前方，所述俯仰角调节机构(6)连接主体支撑框架(4)与水面支撑系统(3)，所述驱动系统(5)固定在主体支撑框架(4)的内部，所述储能弹簧(2)两端分别连接在驱动系统(5)和水面支撑系统(3)上，当机器人俯仰角最小时，驱动系统(5)的电机(13)正转时，驱动系统(5)通过空间椭圆轨迹机构(7)使驱动腿(1)进行划水运动，驱动系统(5)的电机(13)反转时带动俯仰角调节机构(6)改变机器人的俯仰角度使储能弹簧(2)蓄能，储能弹簧(2)释放能量通过驱动系统(5)使驱动腿(1)向斜后方迅速击水，实现机器人水面跳跃运动；

所述水面支撑系统(3)包括一个支撑底座(10)、四个碳杆(9)、四个泡沫固定架(11)、两个半球形泡沫(8)和一个平板形泡沫(12)，四个碳杆(9)均匀安装在支撑底座(10)的四周，在每个碳杆(9)的末端安装一泡沫固定架(11)，位于前方的两个泡沫固定架分别与一个半球形泡沫(8)连接，位于后方的两个泡沫固定架安装在平板形 泡沫(12)上，所述支撑底座(10)过铰链连接在主体支撑框架(4)下方，所述水面支撑系统(3)为机器人提供支撑力；

所述主体支撑框架(4)包括底板(38)及固定在底板(38)上的前部支撑座(39)、中部支撑座(40)和后部支撑座(41)，且每个支撑座均包括对称布置的两个支撑板，所述前部支撑座(39)支撑驱动系统(5)和俯仰角调节机构(6)，所述中部支撑座(40)支撑驱动系统(5)，所述后部支撑座(41)支撑驱动系统(5)和空间椭圆轨迹机构(7)；

所述驱动系统(5)还包括蜗轮蜗杆(14)、第一传动轴(15)、第一单向轴承(16)、齿轮一(17)、齿轮二(18)、第二传动轴(19)、储能曲柄杆(20)、齿轮三(21)、齿轮四(22)、齿轮五(23)和第三传动轴(24)；所述蜗轮蜗杆(14)与第一传动轴(15)通过顶丝连接，电机(13)通过蜗轮蜗杆(14)将动力传递到第一传动轴(15)，第一单向轴承(16)的内圈与第一传动轴(15)过盈配合，第一单向轴承(16)外圈与齿轮一(17)粘接，所述齿轮一(17)与齿轮二(18)啮合，所述齿轮二(18)、齿轮三(21)和储能曲柄杆(20)均设置在第二传动轴(19)上，在齿轮二(18)上固定设有挡块(42)，所述齿轮三(21)与齿轮四(22)啮合，所述齿轮四(22)和安装在第三传动轴(24)上的齿轮五(23)啮合，所述第一传动轴(15)安装在前部支撑座(39)上，所述第二传动轴(19)安装在中部支撑座(40)上，所述第三传动轴(24)安装在后部支撑座(41)上；当第一传动轴(15)正转时，通过第一单向轴承(16)驱动齿轮一(17)正转，当第一传动轴(15)反转时，第一单向轴承(16)自转，齿轮一(17)不发生转动，齿轮一(17)正转时驱动齿轮二(18)转动，齿轮二(18)转动过程中通过挡块(42)推动储能曲柄杆(20)转动，储能曲柄杆(20)通过第二传动轴(19)驱动齿轮三(21)转动，齿轮三(21)通过齿轮四(22)和齿轮五(23)将动力传递到第三传动轴(24)；

所述空间椭圆轨迹机构(7)包括第一曲柄(25)、滚子(26)、万向节(27)、划水杆(28)、二自由度固定架(29)、旋转支架(30)和水平心轴(31)；所述第一曲柄(25)固连在第三传动轴(24)的端部，在第一曲柄(25)上设置滚子(26)，所述滚子(26)设置在后部支撑座(41)的支撑板的侧面的椭圆形滑槽(43)内，万向节(27)的一端连接滚子(26)，另一端连接划水杆(28)，所述二自由度固定架(29)固定在主体支撑框架(4)的底板上，在二自由度固定架(29)的内部设置竖直旋转支架(30)，划水杆(28)穿过二自由度固定架(29)及竖直旋转支架(30)，在竖直旋转支架(30)上和划水杆(28)上设置水平心轴(31)，划水杆(28)绕水平心轴(31)实现竖直平面内转动，水平心轴(31)通过旋转支架(30)实现水平面内转动；电机(13)正转时通过驱动系统(5)将动力传递至第三传动轴(24)，第一曲柄(25)带动滚子(26)在主体支撑框架(4)上的椭圆形滑槽(43)内运动，滚子(26)的平面椭圆运动轨迹经过二自由度固定架(29)放大后，划水杆(28)具有空间类椭圆运动轨迹。