技术领域
[0001] 本实用新型新型涉及
水下仿生机器人领域，针对一种多关节驱动腿肢复合新型类蝾螈机器人。
背景技术
[0002] 当下海洋对各国的发展起着越来越重要的作用，加强海洋意识，规划海洋战略，已经刻不容缓。无论是海洋资源的勘探，
海水变化信息的收集，海洋
生物的研究或是军事情报侦察和情报收集都依赖于水下技术的发展。水下仿生机器人已经变成国内外研究的热点。水下仿生机器人作为机器人学，自动控制以及
人工智能研究的平台，成为人们研究水下机器人游动性能、减阻机制和
人机交互智能的研究对象。
[0003] 中国
专利CN103318287A公开了一种仿生蜥蜴水陆两栖机器人；该机器人，包括由外部
框架，内部框架、驱动机构构成的身部以及由四套
曲柄摇杆机构构成的腿部；其中内部框架内安装有驱动
电机位于外部框架内，驱动机构中
驱动电机通过两套减速装置将动
力传递给位于内部框架前方与后方的
传动轴，由此使传动轴带动传动轴两端安装的曲柄摇杆机构运动；所述曲柄摇杆机构下方安装有脚板，运动中可实现仿生蜥蜴水陆两栖机器人在水面行走过程中拍击、扑打、还原三个关键动作在实现本实用新型过程中。
[0004] 实用新型人发现
现有技术中至少存在如下问题：现有水中仿生机器人还存在驱动结构单一，机器人运
动能力有限等问题。
发明内容
[0005] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种仿生程度高、驱动结构多样，运动
自由度较大的类蝾螈机器人。
[0006] 本实用新型一种类蝾螈机器人，包括：胸关节、腹关节和多个尾关节；胸关节、腹关节和尾关节均包括刚性壳体；
[0007] 于胸关节刚性壳体的左
底板处设置有胸部
舵机、胸部主动齿、胸部从动齿、胸部轴
支架和双向十字齿组；其中，胸部舵机固定设置于胸关节刚性壳体左底板的右侧面上，胸部主动齿与胸部舵机
输出轴固定连接；胸部轴支架固定设置于胸关节刚性壳体左底板的左侧面上，所述胸部从动齿、双向十字齿组的
横杆分别轴向固定于胸部轴支架上；胸部从动齿与胸部主动齿
啮合，双向十字齿组的竖齿与胸部从动齿啮合；
[0008] 于腹关节刚性壳体的右底板处设置有腹部舵机、腹部主动齿、腹部从动齿和腹部轴支架；其中，腹部舵机固定设置于腹关节刚性壳体右底板的左侧面上，腹部主动齿与腹部舵机输出轴固定连接；腹部轴支架固定设置于腹关节刚性壳体右底板的右侧面上；腹部从动齿通过轴杆轴向固定于腹部轴支架上；腹部从动齿与腹部主动齿啮合；
[0009] 于尾关节刚性壳体的右底板处设置有尾部舵机、尾部主动齿、尾部从动齿、尾部轴支架和连接臂；其中，尾部舵机固定设置于尾关节刚性壳体右底板的左侧面上，尾部主动齿与尾部舵机输出轴固定连接；尾部轴支架固定设置于尾关节刚性壳体右底板的右侧面上；尾部从动齿通过轴杆轴向固定于尾部轴支架上；尾部从动齿与尾部主动齿啮合；连接臂的左端与轴杆固定连接；
[0010] 胸关节的双向十字齿组的竖杆轴向固定于腹关节的腹部轴支架上；双向十字齿组的横齿与腹关节的腹部从动齿啮合；
[0011] 多个尾关节首尾相连，其中左侧尾关节的连接臂与右侧尾关节刚性壳体的左底板固定连接；最右侧尾关节的连接臂与腹关节刚性壳体的左底板固定连接；
[0012] 于胸关节与腹关节之间、腹关节与尾关节之间以及尾关节与尾关节之间还分别设置有弹性软管，各弹性软管分别将对应关节之间的间隙完全密封。
[0013] 本实用新型一种类蝾螈机器人，其中于胸关节两侧、腹关节两侧均安装有仿形腿；于胸关节刚性壳体内腔、腹关节刚性壳体内腔分别设置有用于驱动仿形腿运动的电机；于至少一个尾关节的两侧安装有轮子。
[0014] 本实用新型一种类蝾螈机器人，其中最右侧尾关节的左端面为子弹头型。
[0015] 本实用新型一种类蝾螈机器人，还包括，姿势
传感器、
压力传感器、传感器信息融合模
块、上位机、通信模块和微处理模块；
[0016] 姿势传感器、压力传感器分别与传感器信息融合模块的输入端相连；传感器信息融合模块输出端分别与通信模块和微处理模块的输入端相连；
[0017] 上位机与通信模块双向连接；通信模块的输出端与微处理模块的输入端相连；微处理模块的输出端分别与胸部舵机的驱动模块、腹部舵机的驱动模块、尾部舵机的驱动模块及各用于驱动仿形腿运动电机的驱动模块相连。
[0018] 本实用新型一种类蝾螈机器人包括胸关节、腹关节和尾关节，基本包含了蝾螈的全部生理特征；另外本实用新型中的胸关节、腹关节和尾关节分别有各自的驱动系统，从而实现了各关节之间的相对运动和机器人整体的协调运动。总之，本实用新型对蝾螈进行了高度仿生，驱动结构多样，极大提升了水下机器人的运动自由度，为海洋探索奠定了
基础。
[0019] 下面结合
附图对本实用新型类蝾螈机器人作进一步说明。
附图说明
[0020] 图1为本实用新型类蝾螈机器人的正视图；
[0021] 图2为本实用新型类蝾螈机器人的俯视图；
[0022] 图3为本实用新型类蝾螈机器人的立体图，其中对整体进行了1/4剖切；
[0023] 图4为本实用新型类蝾螈机器人中胸关节的结构示意图；
[0024] 图5为本实用新型类蝾螈机器人中腹关节的结构示意图；
[0025] 图6为本实用新型类蝾螈机器人中普通形状的尾关节结构示意图；
[0026] 图7为本实用新型类蝾螈机器人
中子弹头形状的尾关节结构示意图；
[0027] 图8为本实用新型类蝾螈机器人中胸关节与腹关节的连接关系图；
[0028] 图9为胸关节中双向十字齿组的结构示意图；
[0029] 图10为本实用新型类蝾螈机器人中腹关节与尾关节的连接关系图；
[0030] 图11为本实用新型类蝾螈机器人中尾关节与尾关节的连接关系图；
[0031] 图12为本实用新型类蝾螈机器人包含的控制系统中各模块之间的连接关系图。
具体实施方式
[0032] 本实用新型一种类蝾螈机器人，包括：机械系统和控制系统；
[0033] 机械系统
[0034] 如图1-3所示，机械系统包括：胸关节1、腹关节2和多个尾关节3；胸关节1、腹关节2和尾关节3均包括
流线型刚性壳体。
[0035] 如图4所示，于胸关节刚性壳体11的左底板处设置有胸部舵机12、胸部主动齿(图中未示出)、胸部轴支架13、胸部从动齿14和双向十字齿组15。如图9所示，双向十字齿组15包括十字交叉设置的横杆和竖杆，于横杆的右侧面设置有竖齿，于竖杆左侧面设置有横齿。胸部舵机12固定设置于胸关节刚性壳体左底板的右侧面上，胸部主动齿与胸部舵机12的输出轴固定连接；胸部轴支架13固定设置于胸关节刚性壳体左底板的左侧面上，胸部从动齿
14、双向十字齿组15的横杆151轴向固定于胸部轴支架13上；胸部从动齿14与胸部主动齿啮合，双向十字齿组15的竖齿153与胸部从动齿14啮合。
[0036] 如图5所示，于腹关节刚性壳体21的右底板处设置有腹部舵机22、腹部主动齿23、腹部轴支架24和腹部从动齿25。腹部舵机22固定设置于腹关节刚性壳体右底板的左侧面上，腹部主动齿23与腹部舵机22的输出轴固定连接；腹部轴支架24固定设置于腹关节刚性壳体右底板的右侧面上；腹部从动齿25通过轴杆轴向固定于腹部轴支架24上；腹部从动齿25与腹部主动齿23啮合。
[0037] 如图6所示，于尾关节刚性壳体31的右底板处设置有尾部舵机32、尾部主动齿33、尾部从动齿34、尾部轴支架37和连接臂36；其中，尾部舵机32固定设置于尾关节刚性壳体右底板的左侧面上，尾部主动齿33与尾部舵机32的输出轴固定连接；尾部轴支架37固定设置于尾关节刚性壳体右底板的右侧面上；尾部从动齿34通过轴杆35轴向固定于尾部轴支架37上；尾部从动齿34与尾部主动齿33啮合；连接臂36的左端与轴杆35固定连接；
[0038] 如图8、9所示，胸关节与腹关节之间的连接关系为：胸关节的双向十字齿组15的竖杆152轴向固定于腹关节的腹部轴支架24上；双向十字齿组15的横齿154与腹关节的腹部从动齿25啮合，此时胸关节与腹关节之间形成了一个双自由度关节。
[0039] 如图10所示，腹关节与尾关节之间的连接关系为：最右侧尾关节的连接臂36与腹关节刚性壳体21的左底板固定连接，此时腹关节与尾关节之间形成了一个单自由度关节。
[0040] 如图11所示，多个尾关节之间的连接关系为：多个尾关节首尾相连，其中左侧尾关节的连接臂36与右侧尾关节刚性壳体31的左底板固定连接。为了提高本实用新型整体的流线型效果，如图7所示，最右侧尾关节的左端面设计为子弹头型，此时相连的两个尾关节之间形成了一个单自由度关节。
[0041] 如图1-3所示，于胸关节1与腹关节2之间、腹关节2与尾关节3之间以及尾关节3与尾关节3之间还分别设置有弹性软管4，各弹性软管4分别将对应关节之间的间隙完全密封。本实用新型整体外观呈流线型。
[0042] 进一步地，为了拓宽本实用新型的适用环境，于类蝾螈机器人的胸关节两侧、腹关节两侧均安装有仿形腿6；于胸关节刚性壳体内腔、腹关节刚性壳体内腔分别设置有用于驱动仿形腿运动的电机；于至少一个尾关节3的两侧安装有轮子5。由此，本实用新型类蝾螈机器人同时适用于陆地使用，此时仿形腿6作为机器人前进的动力，轮子5起到
支撑机器人身体的作用。
[0043] 控制系统
[0044] 如图12所示，控制系统包括：姿势传感器、压力传感器、传感器信息融合模块、上位机、通信模块和微处理模块；其中，姿势传感器、压力传感器设置于胸关节刚性壳体的底部。
[0045] 姿势传感器、压力传感器分别与传感器信息融合模块的输入端相连；传感器信息融合模块输出端分别与通信模块和微处理模块的输入端相连；上位机与通信模块双向连接；通信模块的输出端与微处理模块的输入端与相连；微处理模块的输出端分别与胸部舵机的驱动模块、腹部舵机的驱动模块、尾部舵机的驱动模块及各用于驱动仿形腿运动电机的驱动模块相连。
[0047] 姿势传感器、压力传感器分别采集机器人姿势及所处环境压强；然后将采集到的信息发送给传感器信息融合模块；然后传感器信息融合模块对接受到的数据进行分析处理，并将分析结果一路通过通信模块发送给上位机存储备用，另一路发送给微处理模块；然后上位机通过通信模块对微处理模块发送控制指令，微处理模块综合上位机发送的指令和传感器信息融合模块发送的分析结果，选择性控制胸部舵机的驱动模块、腹部舵机的驱动模块、尾部舵机的驱动模块及各用于驱动仿形腿运动电机的驱动模块，从而实现对机械系统运动的控制。
[0048] 本实用新型类蝾螈机器人在水下游动是如此实现的：胸关节和腹关节之间形成的双自由度关节负责本实用新型整体游动方向的控制，腹关节与尾关节之间、尾关节与尾关节之间形成的多个单自由度关节负责提供前进的动力；在需要
加速游动时，可以启动仿形腿。
[0049] 以上所述的
实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种
变形和改进，均应落入本实用新型
权利要求书确定的保护范围内。
