一种水下仿生机器人

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1.本实用新型涉及机器人技术领域，具体为一种水下仿生机器人。

背景技术：

2.当前，随着人工智能、5g技术的逐渐成熟，机器人产业的发展迎来了一个爆发期,工业机器人和特种机器人已经获得了广泛的应用，水下机器人作为特种机器人的一个分支，发展也十分迅速，在水下搜救、水下管道检查、船体检修、科研、考古、摄影、渔业等领域都开展了应用。
3.申请号为cn201821236287.8的中国专利公开一种基于3d打印技术的仿生式水下六足机器人,包括上身体板和下身体板以及于上、下身体板之间设置的附肢结构，附肢结构包括于上、下身体板之间设置的舵机支架，舵机支架上设置的第一舵机、第一舵机上设置的舵机连接件、于舵机连接件远离第一舵机的一侧设置的第二舵机、于第二舵机上设置的腿部连接件以及于腿部连接件远离第二舵机的一侧设置的第三舵机，第三舵机上设置有小腿。
4.该机器人通过第二舵机驱动腿部连接件和小腿抬起，第一舵机驱动整个腿部结构向前摆动，第二舵机再驱使小腿放下插入水底淤泥中，第一舵机驱动整个腿部结构向后摆动，由于小腿插入至淤泥中，从而带动机器人整体前进，实现机器人的移动，但该机器人的整个附肢结构由第一舵机、舵机连接件、第二舵机、腿部连接件、第三舵机和小腿依次连接组成，且为保证机器人的快速移动，整个附肢结构的长度需设计的足够长，各个部件依次连接形成的长度较长的附肢结构会导致机器人在运行过程中容易产生摇晃，稳定性较差。

技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种水下仿生机器人，保证在水下移动作业的同时提升整体的稳定性。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种水下仿生机器人，包括机体以及在机体上均匀间隔设置的至少3个驱使机体移动的附肢结构，附肢结构包括于机体的下底面上转动设置的机械腿、驱使机械腿转动的第一驱动结构、于机体外部升降设置的支撑腿、于机械腿和支撑腿之间设置的一端与机械腿铰接另一端与支撑腿固定连接的连接杆以及于机械腿和连接杆之间设置的控制支撑腿升降的控制结构，控制结构包括在连接杆下方于机械腿上自靠近支撑腿的一侧至远离支撑腿的一侧贯穿设置的通槽、于通槽内沿通槽轴向滑移设置的滑移杆以及于滑移杆和连接杆之间设置的当滑移杆靠近支撑腿移动时控制连接杆向上翻转或当滑移杆远离支撑腿移动时控制连接杆向下翻转的联动结构，滑移杆的移动受控于第二驱动结构，滑移杆、连接杆和机械腿之间形成三角稳定结构。
7.采用上述方案，相比于现有技术中附肢结构由第一舵机、舵机连接件、第二舵机、腿部连接件、第三舵机和小腿依次连接组成，且为保证机器人的移动，整个附肢结构的长度需设计的足够长，各个部件依次连接形成的长度较长的附肢结构会导致机器人在运行过程
中容易产生摇晃，稳定性较差，本方案中，机械腿转动设置于机体的下底面上，支撑腿升降设置于机体外部，并与机械腿之间通过连接杆连接，机械腿上水平滑移设置有一滑移杆，且滑移杆和连接杆通过联动结构连接，使得滑移杆、连接杆和机械腿之间形成三角稳定结构，提升附肢结构整体的稳定性，避免长度过大时整个附肢结构随水流等晃动，同时可降低支撑腿在升降时的晃动，进一步提升稳定性。机器人移动时，在第二驱动结构的作用下，滑移杆向靠近支撑腿的方向移动，联动结构控制连接杆向上翻转，带动与连接杆连接的支撑腿向上移动与水底淤泥脱离，开启第一驱动结构驱使机械腿转动，带动支撑腿向机体移动方向移动，再通过第二驱动结构驱使滑移杆向远离支撑腿的方向移动，连接杆向下翻转，带动与连接杆连接的支撑腿下降插入水底淤泥中进行固定，再启动第一驱动结构驱使机械腿反向转动，由于支撑腿插入水底淤泥中固定，驱使整个机体向运行方向移动。
8.进一步的，联动结构包括于连接杆上设置供滑移杆远离机械腿的一端插入并翻转的避让槽、于滑移杆插入避让槽的一端的两侧上垂直向外设置的转轴以及于避让槽的两侧上沿连接杆长度方向设置的与转轴穿插转动配合且可供转轴往复滑移的滑移槽。
9.采用上述方案，由于转轴与滑移槽穿插，且转轴能在滑移槽内自转，也能进行滑移，因此在滑移杆向靠近支撑腿的方向移动时，转轴和滑移槽内壁挤压转动滑移配合，驱使连接杆向上翻转；反之，连接杆向下翻转。
10.进一步的，第一驱动结构包括于机体的下底面上固定设置的驱使机械腿转动的第一舵机。
11.采用上述方案，第一舵机转动，驱使机械腿转动。
12.进一步的，第二驱动结构包括于通槽的下侧壁上凹设的容置槽以及在容置槽内设置的驱使滑移杆往复移动的驱动部。
13.采用上述方案，容置槽用来放置驱动部，驱动部设置于机械腿上，减小了连接杆和支撑腿上的重力，使得支撑腿的升降更加便捷且消耗的能源更少。
14.进一步的，驱动部包括于滑移杆的下底面上沿通槽轴向设置的齿条、于容置槽内转动设置的与齿条啮合的齿轮以及驱使齿轮转动的第二舵机。
15.采用上述方案，第二舵机驱使齿轮转动，驱使与齿轮啮合设置的齿条沿通槽轴向往复滑移，驱使滑移杆沿通槽轴向往复滑移。
16.进一步的，驱动部包括于容置槽内沿通槽轴向设置的无杆气缸，无杆气缸的滑块与滑移杆的下底面连接。
17.采用上述方案，无杆气缸开启后，无杆气缸的滑块沿通槽轴向往复滑移驱使滑移杆沿通槽轴向往复滑移。
18.进一步的，支撑腿包括与连接杆固定连接的支撑杆、于支撑杆的下端面上设置的可插入水底淤泥或与水底淤泥脱离的插入杆以及于插入杆和支撑杆之间设置的缓冲结构。
19.采用上述方案，当插入杆插入水底淤泥中时，缓冲结构可避免支撑杆直接与水底淤泥碰撞接触，避免整个支撑腿陷入水底淤泥中，且缓冲结构还可保证机体与水底淤泥之间的间距，避免机体陷入水底淤泥中。
20.进一步的，缓冲结构包括于支撑杆的下方升降设置的抵接板、于抵接板上开设的供插入杆穿过的通孔以及于抵接板和支撑杆之间设置的弹簧，当弹簧处于初始状态时，插入杆远离支撑杆的一端穿过通孔。
21.采用上述方案，插入杆插入淤泥中，抵接板与水底淤泥接触面较大，不会陷入水底淤泥中，插入杆继续向下插入淤泥中，抵接板受到挤压向上移动，挤压弹簧产生弹力，弹力提供附肢结构缓冲性能，从而提供整个机体缓冲性能。
22.进一步的，机体上设置有抓取物件的抓取结构，抓取结构包括于机体外壁上设置的机械臂、于机械臂远离机体的一端上设置的抓取物件的机械爪以及于机械臂与机体之间设置有调节机械臂和机体之间夹角的角度调节结构，角度调节结构包括于机体的上顶面上设置的底盘、于底盘上转动设置的基座以及驱使基座转动的第三舵机，机械臂设置于基座上。
23.采用上述方案，抓取结构可抓取目标物件，通过操控机械臂来调节机械爪的方位使机械爪靠近需要抓取的物件，通过操控机械爪来抓取物件，通过第三舵机驱使基座转动，带动机械臂转动进行角度调节，提高抓取结构的适用性。
24.进一步的，机体上设置有对待检测区域进行远程视频检测的摄像结构，摄像结构包括在基座上于机械臂同侧设置的安装杆以及于安装杆远离基座的一端上设置的摄像头和辅助照明结构。
25.采用上述方案，摄像头与基座同步转动，实现与机械臂同步旋转，在机械爪工作时观测到机械爪的实时动态，便于抓取物件，且在水下机器人运动过程中为操作者提供机体前进方向的实时图像，辅助照明结构为水下工作环境提供足够的照明。
26.与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：
27.1、本方案中，机械腿转动设置于机体的下底面上，支撑腿升降设置于机体外部，并与机械腿之间通过连接杆连接，机械腿上水平滑移设置有一滑移杆，且滑移杆和连接杆通过联动结构连接，使得滑移杆、连接杆和机械腿之间形成三角稳定结构，提升附肢结构整体的稳定性，避免长度过大时整个附肢结构随水流等晃动，同时可降低支撑腿在升降时的晃动，进一步提升稳定性。
28.2、增设缓冲结构，当插入杆插入水底淤泥中时，缓冲结构可避免支撑杆直接与水底淤泥碰撞接触，避免整个支撑腿陷入水底淤泥中，且缓冲结构还可保证机体与水底淤泥之间的间距，避免机体陷入水底淤泥中。
29.3、增设摄像结构和抓取结构，设置辅助照明结构为水下工作环境提供足够的照明，摄像头在机械爪工作时观测到机械爪的实时动态，便于抓取物件，且在水下机器人运动过程中为操作者提供机体前进方向的实时图像，通过上述3个优点，保证机器人完成水下作业的同时提升整体的稳定性。
附图说明
30.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
31.图1是实施例1中一种水下仿生机器人的轴测图；
32.图2是图1中的a处放大图；
33.图3是实施例1中一种水下仿生机器人的俯视图；
34.图4是图3中的b-b处剖视图；
35.图5是图4中的c处放大图；
36.图6是实施例1中一种水下仿生机器人支撑腿抬起时的半剖示意图。
37.图7是实施例2中一种水下仿生机器人的局部放大图。
38.图中：1、机体；2、机械腿；3、支撑腿；301、支撑杆；302、插入杆；303、抵接板；304、弹簧；4、连接杆；5、通槽；6、滑移杆；7、避让槽；8、转轴；9、滑移槽；10、第一舵机；11、容置槽；12、齿条；13、齿轮；14、无杆气缸；15、机械臂；16、机械爪；17、底盘；18、基座；19、安装杆；20、摄像头。
具体实施方式
39.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
40.实施例1
41.一种水下仿生机器人，参照图1至图6，包括机体1，机体1呈长方形设置，在机体1的下底面上设置有6个驱使机体1移动的附肢结构，其中4个附肢结构设置于机体1长方形下底面的四个顶点上，在机体1长方形下底面的长边上于2个位于长边的附肢结构之间分别设置有1个附肢结构，从而保证机器人的平衡以及前行时的稳定性，附肢结构包括机械腿2，机械腿2的转动受控于在机体1的下底面上固定设置的第一舵机10，第一舵机10开启后，机械腿2可实现转动，且第一舵机10旋转达到阈值(阈值为90
°
)设置时，6个机械腿2之间不会互相接触，在机械腿2外环面朝向机体1外部处凹设有第一避让槽7，第一避让槽7内铰接有连接杆4，连接杆4的一端穿出第一避让槽7后位于机体1外部，且连接杆4远离机体1的一端上固定连接有支撑腿3，连接杆4向上翻转时，支撑腿3抬起；连接杆4向下翻转时，支撑腿3落下，连接杆4的上下翻转受控于控制结构。
42.控制结构包括在连接杆4下方于机械腿2上设置的通槽5，通槽5自靠近支撑腿3的一侧至远离支撑腿3的一侧水平贯穿设置，通槽5内沿通槽5轴向滑移设置有滑移杆6，滑移杆6的外壁与通槽5的内壁贴合，从而保证滑移杆6沿通槽5轴向滑移，滑移杆6的移动受控于第二驱动结构，滑移杆6和连接杆4之间设置有联动结构，当滑移杆6在第二驱动结构的驱使下向靠近支撑腿3移动时，联动结构控制连接杆4向上翻转；反之，联动结构控制连接杆4向下翻转。此时，滑移杆6、连接杆4和机械腿2之间形成三角稳定结构，相比于直线设置，三角形为稳定结构，提升附肢结构整体的稳定性，避免长度过大时整个附肢结构随水流等晃动，同时可降低支撑腿3在升降时的晃动，进一步提升稳定性。
43.联动结构包括于连接杆4上设置的避让槽7，避让槽7供滑移杆6远离机械腿2的一端插入并翻转，滑移杆6插入避让槽7的一端的两侧上垂直向外设置有转轴8，避让槽7的两侧上沿连接杆4长度方向设置的滑移槽9，滑移槽9与转轴8穿插转动配合，且在滑移杆6水平移动的过程中，转轴8可在滑移槽9内往复滑移，当滑移杆6向靠近支撑腿3的方向移动时，转轴8和滑移槽9内壁挤压转动滑移配合，驱使连接杆4向上翻转；反之，连接杆4向下翻转。
44.第二驱动结构包括在机械腿2上于通槽5的下侧壁上凹设的容置槽11，容置槽11内设置有驱动部，用来驱使滑移杆6水平往复移动，驱动部包括于滑移杆6的下底面上沿通槽5轴向设置的齿条12，容置槽11内转动设置有与齿条12啮合的齿轮13，齿轮13的转动受控于第二舵机，第二舵机为现有技术，在图中未标识，在此不做赘述。
45.支撑腿3包括支撑杆301，支撑杆301外环面靠近机体1处凹设有第二避让槽7，连接
杆4远离机体1的一端插入第二避让槽7中并与第二避让槽7固定连接，实现连接杆4与支撑杆301的固定连接，支撑杆301的下端面上竖直向下设置有插入杆302，插入杆302远离支撑杆301的一端呈尖头设置，便于插入水底淤泥中，在支撑杆301的下方设置有抵接板303，抵接板303上开设有与插入杆302穿插配合的通孔，在抵接板303上顶面和支撑杆301下端面之间设置有弹簧304，本实施例中弹簧304绕插入杆302周向均匀间隔设置有3个，当弹簧304处于初始状态时，插入杆302远离支撑杆301的一端穿过通孔，插入杆302插入淤泥中，抵接板303与水底淤泥接触面大，避免支撑杆301直接与水底淤泥碰撞接触，避免整个支撑腿3陷入水底淤泥中，插入杆302继续向下插入淤泥中，抵接板303受到挤压向上移动，挤压弹簧304产生弹力，弹力提供附肢结构缓冲性能，从而提供整个机体1缓冲性能。
46.为了便于搜索和抓取水底的物品，机体1上设置有对待检测区域进行远程视频检测的摄像结构，还设置有当搜索到物品后抓取物件的抓取结构，抓取结构包括于机体1的上顶面上设置的底盘17，底盘17上转动设置有基座18，基座18的转动受控于第三舵机，第三舵机为现有技术，在图中未标识，在此不做赘述，基座18上设置有机械臂15，机械臂15远离机体1的一端上设置有抓取物件的机械爪16，机械臂15和机械爪16为现有技术，在此不做赘述，机体1上顶面上还设置有一放置框，抓取到物品后，可放置在放置框内进行临时储存。
47.摄像结构包括在基座18上设置的安装杆19，且安装杆19安装在机械臂15的正下方，安装杆19远离基座18的一端上设置有摄像头20和辅助照明结构，本实施例中辅助照明结构为照明灯，安装杆19上还设置有驱使摄像头20和照明灯在竖直平面内上下翻转的摄像舵机，摄像舵机为现有技术，在图中未标识，在此不做赘述。第三舵机驱使基座18相对于机体11水平转动，摄像舵机驱使摄像头20和照明灯上下翻转，从而扩大视野，整个机器人均做防水处理，便于机器人在水下作业。
48.机器人移动时，在第二舵机开启后，齿轮13转动，驱使齿条12移动从而控制滑移杆6向靠近支撑腿3的方向移动，转轴8和滑移槽9内壁挤压转动滑移配合，驱使连接杆4向上翻转，带动支撑杆301上升抬起，插入杆302与水底淤泥脱离，开启第一舵机10驱使机械腿2转动，支撑腿3向前行方向偏转；然后第二舵机反向转动，控制滑移杆6向远离支撑腿3的方向移动，转轴8和滑移槽9内壁挤压转动滑移配合，驱使连接杆4向下翻转，带动支撑杆301下落，使插入杆302插入水底淤泥中进行固定，第一舵机10反向转动驱使机械腿2反向转动，由于插入杆302插入水底淤泥中固定，从而驱使整个机体1向前行方向移动，重复上述过程即可实现机器人的移动。
49.实施例2
50.本实施例相较于实施例1中驱动部通过齿轮13和齿条12的配合驱使滑移杆6往复移动(参照图5)，区别在于本实施例中，参照图7，驱动部包括于容置槽11内设置的无杆气缸14，无杆气缸14沿通槽5轴向设置的无杆气缸14，无杆气缸14的滑块与滑移杆6的下底面连接。
51.无杆气缸14启动后，无杆气缸14的滑块沿通槽5轴向往复移动，从而带动滑移杆6往复滑移，从而驱使连接杆4上下翻转，带动支撑腿3升降。
52.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征
进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种水下仿生机器人，包括机体(1)以及在机体(1)上均匀间隔设置的至少3个驱使机体(1)移动的附肢结构，其特征在于：附肢结构包括于机体(1)的下底面上转动设置的机械腿(2)、驱使机械腿(2)转动的第一驱动结构、于机体(1)外部升降设置的支撑腿(3)、于机械腿(2)和支撑腿(3)之间设置的一端与机械腿(2)铰接另一端与支撑腿(3)固定连接的连接杆(4)以及于机械腿(2)和连接杆(4)之间设置的控制支撑腿(3)升降的控制结构，控制结构包括在连接杆(4)下方于机械腿(2)上自靠近支撑腿(3)的一侧至远离支撑腿(3)的一侧贯穿设置的通槽(5)、于通槽(5)内沿通槽(5)轴向滑移设置的滑移杆(6)以及于滑移杆(6)和连接杆(4)之间设置的当滑移杆(6)靠近支撑腿(3)移动时控制连接杆(4)向上翻转或当滑移杆(6)远离支撑腿(3)移动时控制连接杆(4)向下翻转的联动结构，滑移杆(6)的移动受控于第二驱动结构，滑移杆(6)、连接杆(4)和机械腿(2)之间形成三角稳定结构。2.根据权利要求1所述的一种水下仿生机器人，其特征在于：联动结构包括于连接杆(4)上设置供滑移杆(6)远离机械腿(2)的一端插入并翻转的避让槽(7)、于滑移杆(6)插入避让槽(7)的一端的两侧上垂直向外设置的转轴(8)以及于避让槽(7)的两侧上沿连接杆(4)长度方向设置的与转轴(8)穿插转动配合且可供转轴(8)往复滑移的滑移槽(9)。3.根据权利要求1所述的一种水下仿生机器人，其特征在于：第一驱动结构包括于机体(1)的下底面上固定设置的驱使机械腿(2)转动的第一舵机(10)。4.根据权利要求1所述的一种水下仿生机器人，其特征在于：第二驱动结构包括于通槽(5)的下侧壁上凹设的容置槽(11)以及在容置槽(11)内设置的驱使滑移杆(6)往复移动的驱动部。5.根据权利要求4所述的一种水下仿生机器人，其特征在于：驱动部包括于滑移杆(6)的下底面上沿通槽(5)轴向设置的齿条(12)、于容置槽(11)内转动设置的与齿条(12)啮合的齿轮(13)以及驱使齿轮(13)转动的第二舵机。6.根据权利要求4所述的一种水下仿生机器人，其特征在于：驱动部包括于容置槽(11)内沿通槽(5)轴向设置的无杆气缸(14)，无杆气缸(14)的滑块与滑移杆(6)的下底面连接。7.根据权利要求1所述的一种水下仿生机器人，其特征在于：支撑腿(3)包括与连接杆(4)固定连接的支撑杆(301)、于支撑杆(301)的下端面上设置的可插入水底淤泥或与水底淤泥脱离的插入杆(302)以及于插入杆(302)和支撑杆(301)之间设置的缓冲结构。8.根据权利要求7所述的一种水下仿生机器人，其特征在于：缓冲结构包括于支撑杆(301)的下方升降设置的抵接板(303)、于抵接板(303)上开设的供插入杆(302)穿过的通孔以及于抵接板(303)和支撑杆(301)之间设置的弹簧(304)，当弹簧(304)处于初始状态时，插入杆(302)远离支撑杆(301)的一端穿过通孔。9.根据权利要求1所述的一种水下仿生机器人，其特征在于：机体(1)上设置有抓取物件的抓取结构，抓取结构包括于机体(1)外壁上设置的机械臂(15)、于机械臂(15)远离机体(1)的一端上设置的抓取物件的机械爪(16)以及于机械臂(15)与机体(1)之间设置有调节机械臂(15)和机体(1)之间夹角的角度调节结构，角度调节结构包括于机体(1)的上顶面上设置的底盘(17)、于底盘(17)上转动设置的基座(18)以及驱使基座(18)转动的第三舵机，机械臂(15)设置于基座(18)上。10.根据权利要求9所述的一种水下仿生机器人，其特征在于：机体(1)上设置有对待检测区域进行远程视频检测的摄像结构，摄像结构包括在基座(18)上于机械臂(15)同侧设置
的安装杆(19)以及于安装杆(19)远离基座(18)的一端上设置的摄像头(20)和辅助照明结构。

技术总结

本实用新型涉及机器人技术领域，公开一种水下仿生机器人，包括机体以及在机体上设置的附肢结构，附肢结构包括于机体的下底面上转动设置的机械腿、驱使机械腿转动的第一驱动结构、于机体外部升降设置的支撑腿、于机械腿和支撑腿之间设置的一端与机械腿铰接另一端与支撑腿固定连接的连接杆以及于机械腿和连接杆之间设置的控制支撑腿升降的控制结构，控制结构包括在连接杆下方于机械腿上贯穿设置的通槽、于通槽内沿通槽轴向滑移设置的滑移杆以及于滑移杆和连接杆之间设置的联动结构，滑移杆的移动受控于第二驱动结构，滑移杆、连接杆和机械腿之间形成三角稳定结构，该水下仿生机器人保证在水下移动作业的同时提升整体的稳定性。定性。定性。