干粘附与钩爪结合四足多栖机器人及其仿生运动方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109334797A(43)申请公布日2019.02.15(21)申请号201811066702.4(22)申请日2018.09.13(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人俞志伟陶洁莲罗奥石叶(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人贺翔(51)Int.Cl.B62D57/02(2006.01)B62D57/032(2006.01)B60F3/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图7页(54)发明名称干粘附与钩爪结合四足多栖机器人及其仿生运动方法(57)摘要一种干粘附与钩爪结合四足多栖机器人及其仿生运动，属机器人领域。它的身体主体包括前足支撑架（3）、N个串联的身体Z轴舵机、后足支撑架（18）；头颈结构包括头部Y轴向舵机（2）和摄像头（1）；尾巴结构包括：尾巴X轴向舵机（26）、尾巴X轴向舵机U型连接件（27）、M个串联的尾巴Z轴舵机、尾鳍（31）；足结构由足部Y轴舵机、支撑足、桨叶、钩爪和干粘附材料组成。该机器人能满足自然环境下非结构地形水面-陆地表面自适应要求，同时在光滑表面上可采用干粘附进行大坡度墙面爬行，又可以在粗糙表面上可采用钩爪进行大坡度墙面爬行，可作为自然环境下的全地形多栖越野移动平台的干粘附钩爪四轮足桨驱动的多栖机器人。CN109334797ACN109334797A权利要求书1/2页1.一种干粘附与钩爪结合四足多栖机器人,其特征在于:包括身体主体结构、头颈结构、四个足部结构；还包括电池（10）、控制电路板（25）；上述身体主体结构自前向后依次包括前足支撑架（3）、N个依次串联的身体Z轴舵机、后足支撑架（18），其中3≤N≤6；其中自前向后第一个身体Z轴舵机称为第一身体Z轴舵机,最后一个身体Z轴舵机称为第N身体Z轴舵机；其中身体Z轴舵机之间通过舵机U型连接件连接，U型连接件的后端与后方的身体Z轴舵机的输出轴相固定，U型连接件的前端与前方的身体Z轴舵机机体相固定；其中前足支撑架3的后端与第一身体Z轴舵机的输出轴相固定；其中后足支撑架（18）的前端与第N身体Z轴舵机17机体相固定；上述头颈结构包括头部Y轴向舵机（2）和摄像头（1）；其中头部Y轴向舵机（2）的输出轴与前足支撑架（3）的前端相固定，摄像头（1）固定在头部Y轴向舵机（2）机体；上述尾巴结构自前向后依次包括：尾巴X轴向舵机（26）、尾巴X轴向舵机U型连接件（27）、M个依次串联的尾巴Z轴舵机、尾鳍（31），其中2≤M≤4；其中自前向后第一个尾巴Z轴舵机称为第一尾巴Z轴舵机,最后一个尾巴Z轴舵机称为第M尾巴Z轴舵机；其中尾巴Z轴舵机之间通过舵机U型连接件连接，U型连接件的后端与后方的尾巴Z轴舵机的输出轴相固定，U型连接件的前端与前方的尾巴Z轴舵机机体相固定；尾巴X轴向舵机（26）旋转输出端与后足支撑架（18）后端沿X轴固定，尾巴X轴向舵机（26）另一端与尾巴X轴向舵机U型连接件（27）固定；第一尾巴Z轴舵机的旋转输出端与尾巴X轴向舵机U型连接件（27）沿Z轴固定，其中尾鳍与第M尾巴Z轴舵机机体相固定；上述足结构由足部Y轴舵机、足组成；其中足的一端固定安装于足部Y轴舵机的旋转输出端，足部Y轴舵机固定在前足支撑架或后足支撑架的端部；上述足包括支撑足和桨叶；支撑足呈现“C”型，桨叶固定在支撑足的外侧面；支撑足下底面从前向后设置有I排趾块，4≤I≤6；每排趾块从左向右安装J个钩爪，钩爪面朝前下方，3≤J≤6；每排趾块下方安装有一片干粘附材料，干粘附材料后端与相应趾块后侧固定，前端向上凹起，粘附材料表面朝向前下方，整体呈悬臂状态。2.根据权利要求1所述的一种干粘附与钩爪结合四足多栖机器人,其特征在于:所述足，其特征在于:身体主体结构左侧的足和右侧的足沿身体轴向对称；左前足和左后足结构相同；右前足和右后足结构相同。3.根据权利要求1所述的干粘附钩爪四轮足桨驱动的多栖机器人,其特征在于:上述N=4,M=2，I=5，J=3。4.根据权利要求1所述的一种干粘附与钩爪结合四足多栖机器人及其仿生运动方法,其特征在于:通过尾鳍（31）在水平方向依次实现右-中-左的运动方式，结合往复循环运动控制，实现仿生机器人模拟尾鳍水平往复摆动，推动水流，实现前向尾鳍游动方式；通过尾鳍和身体在水平方向依次实现左右往复摆动的运动方式，可以实现仿生机器人模拟尾鳍和身体水平往复摆动，推动水流，实现前向整体柔性游动方式；通过尾鳍在垂直方向依次实现上-中-下的运动方式，结合往复循环运动控制，实现仿生机器人模拟尾鳍垂直往复摆动，推动水流，实现上下尾鳍游动方式；通过调整足的方向，在水中当左前足、左后足、右前足和右后足向上减小前进阻力，实2CN109334797