1.一种水路两栖机器人,其特征在于:包括机体(1)、四个或六个鳍腿机构,其中:所述机体(1)呈框状结构;
四个或六个所述鳍腿机构以所述机体(1)为对称轴,四个或六个鳍腿机构对称分布在所述机体(1)两侧;
所述鳍腿机构具有两种伸缩方式,其一为折叠方式,其二为百叶窗方式;
所述鳍腿机构包括第一动力机(2)、第二动力机(3)、第三动力机(4)以及缩放机构;
所述第一动力机(2)安装在所述机体(1)上;
所述第二动力机(3)安装在所述第一动力机(2)的输出轴上;
所述第三动力机(4)安装在所述第二动力机(3)的输出轴上;
所述缩放机构安装在所述第三动力机(4)的输出轴上;
所述第一动力机(2)驱动所述缩放机构在俯仰方向上运动,所述第二动力机(3)驱动所述缩放机构在偏航方向上运动,所述第三动力机(4)驱动所述缩放机构的收缩与展开;
所述缩放机构包括缩放架、两个足端以及伸缩部,其中:
所述缩放架为四条边均相等的平行四连杆结构,具有两组相对的边角,所述缩放架的一组相对的边角中的一个边角与所述第三动力机(4)连接;
两个所述足端安装在所述缩放架另一组相对的边角处;
所述伸缩部安装在两所述足端之间。
2.根据权利要求1所述的一种水路两栖机器人,其特征在于:所述缩放架包括第一连杆(5)、第三连杆(9)、第四连杆(10)、第二连杆(7)、第一齿轮(6)以及第二齿轮(8),其中:所述第一连杆(5)的一端安装在所述第三动力机(4)的输出轴上;
所述第一连杆(5)的另一端与所述第三连杆(9)的一端铰接;
所述第三连杆(9)的另一端和所述第四连杆(10)的一端铰接;
所述第四连杆(10)的另一端和所述第二连杆(7)的一端铰接;
所述第二连杆(7)的另一端安装在所述第三动力机(4)的输出轴上;
所述第一齿轮(6)设置在所述第一连杆(5)安装于所述第三动力机(4)的一端,所述第一齿轮(6)的转动中心和所述第三动力机(4)的输出轴共轴;
所述第二齿轮(8)设置在所述第二连杆(7)和所述第一连杆(5)铰接的一端,所述第二齿轮(8)与所述第一齿轮(6)啮合。
3.根据权利要求2所述的一种水路两栖机器人,其特征在于:所述缩放机构还包括转板组件,若干所述转板组件等距间隔分布于所述第二连杆(7)与所述第三连杆(9)之间,且均与所述第一连杆(5)和所述第四连杆(10)平行。
4.根据权利要求3所述的一种水路两栖机器人,其特征在于:所述转板组件包括若干轴一(19)和转板(20),其中:若干所述轴一(19)等距间隔分布于所述第二连杆(7)与所述第三连杆(9)之间,且均与所述第一连杆(5)和所述第四连杆(10)平行;
所述转板(20)安装在所述轴一(19)上,且所述转板(20)以其接触的所述轴一(19)为旋转轴转动。
5.根据权利要求4所述的一种水路两栖机器人,其特征在于:当采用折叠方式时,在相邻的两所述转板(20)之间安装轴二(21),所述轴二(21)用于铰接相邻的所述转板(20),相邻的所述转板(20)可以绕所述轴二(21)发生相对转动 。
6.根据权利要求4所述的一种水路两栖机器人,其特征在于:当采用百叶窗方式时,在轴一(19)上安装限位块(22),所述限位块(22)用于限制所述转板(20)的转动角度。
7.根据权利要求5或6所述的一种水路两栖机器人,其特征在于:两所述足端包括第一足端(11)和第二足端(12),其中:所述第一足端(11)安装在所述第一连杆(5)与所述第三连杆(9)连接处;
所述第二足端(12)安装在所述第二连杆(7)与所述第四连杆(10)连接处。
8.根据权利要求7所述的一种水路两栖机器人,其特征在于:所述伸缩部包括滑竿(13)、轴承座(15)、直线轴承(16)、套筒(14)、推动柱(17)、压缩弹簧(18),其中:所述滑竿(13)的一端安装在所述第一足端(11)上,所述滑竿(13)的另一端通过安装在所述轴承座(15)上的所述直线轴承(16)进入所述套筒(14)内部,且所述滑竿(13)的另一端安装有所述推动柱(17);
所述套筒(14)的一端与所述轴承座(15)固定连接,另一端固定安装在所述第二足端(12)上;
所述压缩弹簧(18)安装在所述套筒(14)内部,所述压缩弹簧(18)一端套设在所述推动柱(17)上,另一端与所述套筒(14)和第二足端(12)的安装面接触。
9.一种水路双栖机器人的控制方法,其特征在于:所述控制方法是对上述权利要求8所述的水路双栖机器人进行控制;
以所述机体(1)为原点、所述机体(1)框状结构的长边所在方向为X轴、所述机体(1)框状结构的短边所在方向为y轴、所述机体(1)的高度方向为Z轴建立三维空间坐标系;
所述控制方法包括两种工况,第一种工况为在陆地行走,第二种工况为在水中游动;
第一种工况包括两种行走方式,第一种行走方式为哺乳动物腿式,第二种行走方式为昆虫腿式;
将所述机体(1)上安装的四个或六个所述鳍腿机构分为两组鳍腿机构组;对于采用四个鳍腿机构的机器人,处于对角位置的两个鳍腿机构为一组鳍腿机构组,而对于采用六个鳍腿机构的机器人,处于一侧的第一个和第三个以及另一侧的第二个鳍腿机构为一组鳍腿机构组,剩余的三个鳍腿机构为另一组鳍腿机构组;
在第一种工况下,采用第一种行走方式,所述鳍腿机构采用折叠方式或百叶窗方式时,所述控制方法具体步骤如下:步骤S1、所述机器人开始动作,具体操作如下:
S1‑1、摆动动作:一组鳍腿机构组内的各所述鳍腿机构上的所述第一动力机(2)驱动对应的所述缩放机构在X轴正方向发生摆动,带动所述第二足端(12)在X轴正方向发生位移;
同时该组鳍腿机构组内的各所述鳍腿机构上的所述第三动力机(4)驱动对应的所述缩放机构先展开再收缩,带动所述第二足端(12)先在Z轴正方向发生位移再在Z轴负方向发生位移;
S1‑2、支撑动作:一组鳍腿机构组内的各所述鳍腿机构上的所述第一动力机(2)驱动对应的所述缩放机构在X轴负方向发生摆动,同时所述第三动力机(4)驱动所述缩放机构保持不动;
其中,当一组鳍腿机构组在进行步骤S1‑1的摆动动作时,同时另一组鳍腿机构组进行步骤S1‑2的支撑动作;
步骤S2、不断重复上述步骤S1实现所述机器人在陆地上行走;
在第一种工况下,采用第二种行走方式,所述鳍腿机构采用折叠方式或百叶窗方式时,所述控制方法具体步骤如下:步骤S1、所述机器人开始动作,具体操作如下:
S1‑1、摆动动作:一组鳍腿机构组内的各所述鳍腿机构上的所述第二动力机(3)驱动对应的所述缩放机构在X轴与Y轴所在平面内向X轴正方向弧形摆动,带动所述第二足端(12)在X轴正方向发生位移;
同时该组鳍腿机构组内的各所述鳍腿机构上的所述第三动力机(4)驱动对应的所述缩放机构先展开再收缩,带动所述第二足端(12)先在Z轴正方向发生位移再在Z轴负方向发生位移;
S1‑2、支撑动作:一组鳍腿机构组内的各所述鳍腿机构上的所述第二动力机(3)驱动对应的所述缩放机构在X轴与Y轴所在平面内向X轴负方向弧形摆动,同时所述第三动力机(4)驱动所述缩放机构先收缩再展开,保持所述第二足端(12)与所述机体(1)在y轴方向上的距离不变;
其中,当一组鳍腿机构组在进行步骤S1‑1的摆动动作时,同时另一组鳍腿机构组进行步骤S1‑2的支撑动作;
步骤S2、不断重复上述步骤S1实现所述机器人在陆地上行走;
在第二种工况下,所述鳍腿机构采用折叠方式,所述控制方法具体步骤如下:步骤S1、各组鳍腿机构组内的各鳍腿机构上的所述第一动力机(2)驱动对应的所述缩放机构在X轴正方向发生摆动,带动所述第二足端(12)在X轴正方向发生位移;
各鳍腿机构维持步骤S1中的朝向X轴正方向的姿态;
步骤S2、各组鳍腿机构组内的各所述鳍腿机构上的所述第三动力机(4)驱动对应的所述缩放机构收缩;
同时各组鳍腿机构组内的各所述鳍腿机构上的所述第二动力机(3)驱动对应的所述缩放机构在X轴与Y轴所在平面内向X轴正方向弧形摆动;
步骤S3、各组鳍腿机构组内的各所述鳍腿机构上的所述第三动力机(4)驱动对应的所述缩放机构展开;
同时各组鳍腿机构组内的各所述鳍腿机构上的所述第二动力机(3)驱动对应的所述缩放机构在X轴与Y轴所在平面内向X轴负方向弧形摆动;
步骤S4、不断重复上述步骤S2至步骤S3实现所述机器人在水中游动;
在第二种工况下,所述鳍腿机构采用百叶窗方式,所述控制方法具体步骤如下:步骤S1、各组鳍腿机构组内的各鳍腿机构上的所述第一动力机(2)驱动对应的所述缩放机构在X轴正方向发生摆动,带动所述第二足端(12)在X轴正方向发生位移;
各鳍腿机构维持步骤S1中的朝向X轴正方向的姿态;
步骤S2、各组鳍腿机构组内的各所述鳍腿机构上的所述第二动力机(3)驱动对应的所述缩放机构在X轴与Y轴所在平面内向X轴正方向弧形摆动再向X轴负方向弧形摆动;
步骤S3、不断重复上述步骤S2实现所述机器人在水中游动。