一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构的制作方法

本发明涉及仿生机构领域，特别是一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构。

背景技术

黄金水母在水中借助水流来移动，通过喷水推进的方法，由一些特殊的肌肉扩张然后迅速收回，把身体内的水排出体外，在水流反作用驱动下，达到向前游动、转弯等推进行为。

中国专利201120541791.0公开了一种多功能水下作业机器人装置，该机器人装置通过履带驱动装置和沉浮装置实现水下行走和沉浮作用，避障能力较差、所需驱动多和灵活度不高，不利用水下大范围和长时间运动；中国专利201410403982.9公开了一种内嵌式筒形伺服电机驱动的机器水母，该水母可以通过多关节手臂的下摆和上扬来实现在水中的仿生推进，但是结构复杂、稳定性不高并难以控制。

目前尚未见一种具有所需驱动少、结构质量轻、制作成本低、移动速度可控、避障灵活的特点的一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构的创新发明设计。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构，它具有所需驱动少、结构质量轻、制作成本低、移动速度可控、避障灵活的特点，适用于河道水环境监测、海底资源勘探等领域。

本发明的技术方案是：一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构，该机构包括曲柄滑块机构、机座、腿部机构和套环，具体结构和连接关系如下：

所述曲柄滑块机构包括曲柄、连杆和滑块，曲柄一端通过铰链与连杆一端连接，连杆另一端通过铰链与滑块连接，滑块通过移动副与机座的滑块槽连接，所述机座为多滑槽机座，机座通过铰链与腿部机构连接，所述腿部机构包括第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆、第六杆、第七杆、第八杆和长圆柱销轴，所述第一杆一端通过铰链与机座连接，另一端通过铰链与第二杆一端连接，所述第二杆另一端通过铰链与长圆柱销轴连接，所述第三杆一端通过铰链与长圆柱销轴连接，另一端通过铰链与第四杆第一铰链座连接，第四杆第二铰链座通过铰链与机座连接，所述第四杆第三铰链座通过铰链与第六杆第一铰链座连接，同时与第八杆第一铰链座连接，所述第五杆一端通过铰链与第七杆一端连接，第五杆另一端通过铰链与长圆柱销轴连接，所述第六杆一端通过铰链与第四杆第三铰链座连接，另一端通过铰链与第八杆第二铰链座连接，所述第七杆一端通过铰链与第五杆一端连接，另一端通过铰链与第八杆第二铰链座连接，所述第八杆第一铰链座通过铰链与第四杆第三铰链座连接，第八杆第二铰链座通过铰链与第七杆一端连接，长圆柱销轴通过移动副与机座的固定滑槽连接，所述套环通过铰链与滑块的支架杆连接，并通过移动副与第一杆连接。

所述滑块上固定安装有四根对称分布的支架杆，支架杆外端连接一套环，滑块通过移动副与机座连接。

所述机座为多滑槽机座，其中多滑槽包括单个滑块槽和若干固定滑槽。

所述第一杆外铣有一滑槽，套环通过移动副与滑槽连接并嵌套在滑槽内。

所述第四杆与第八杆相同，均包括三个铰链座，分别为第四杆第一铰链座、第四杆第二铰链座、第四杆第三铰链座和第八杆第一铰链座、第八杆第二铰链座、第八杆第三铰链座。

本发明的突出优点在于：

1.通过高度对称均匀分布的八组机械腿执行该机构的舒展收缩运动，实现机构推进稳定、越障灵活行为。

2.机构多为连杆机构，结构质量轻、制作成本低，可大批量生产。

3.通过单一电机驱动就可控制机构的移动速度，所需驱动少，适用于河道水环境监测、海底资源勘探等领域。

附图说明

图1为本发明所述的一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构的结构示意图。

图2为本发明所述的一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构的结构俯视图。

图3为本发明所述的一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构的完全舒展结构示意图。

图4为本发明所述的一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构的半收缩结构示意图。

图5为本发明所述的一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构的完全收缩结构示意图。

图6为本发明所述的一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构的腿部机构结构示意图。

图7为本发明所述的一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构的机座结构示意图。

图8为本发明所述的一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构的滑块结构示意图。

图9为本发明所述的一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构的第一杆结构示意图。

图10为本发明所述的一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构的第二杆结构示意图。

图11为本发明所述的一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构的第四杆结构示意图

图12为本发明所述的一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构的第八杆结构示意图。

图13为本发明所述的一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构的结构效果图。

图中标记为：1.机座、2.曲柄、3.连杆、4.滑块、5.套环、6.第一杆、7.第二杆、8.长圆柱销轴、9.第三杆、10.第四杆、10-1.第四杆第一铰链座、10-2.第四杆第二铰链座、10-3.第四杆第三铰链座、11.第五杆、12.第六杆、13.第七杆、14.第八杆、14-1.第八杆第一铰链座、14-2.第八杆第二铰链座、14-3.第八杆第三铰链座、15.滑块槽、16.固定滑槽、17.支架杆。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行进一步描述。

如图1至图13所示，本发明所述的一种基于曲柄滑块仿黄金水母机构，该机构包括曲柄滑块机构、机座1、腿部机构和套环5，具体结构和连接关系如下：

所述曲柄滑块机构包括曲柄2、连杆3和滑块4，曲柄2一端通过铰链与连杆3一端连接，连杆3另一端通过铰链与滑块4连接，滑块4通过移动副与机座1的滑块槽15连接，所述机座1为多滑槽机座，机座1通过铰链与腿部机构连接，所述腿部机构包括第一杆6、第二杆7、第三杆9、第四杆10、第五杆11、第六杆12、第七杆13、第八杆14和长圆柱销轴8，所述第一杆6的一端通过铰链与机座1连接，另一端通过铰链与第二杆7一端连接，所述第二杆7另一端通过铰链与长圆柱销轴8连接，所述第三杆9一端通过铰链与长圆柱销轴8连接，另一端通过铰链与第四杆第一铰链座10-1连接，所述第四杆第三铰链座10-3通过铰链与第六杆12、第八杆第一铰链座14-1连接，所述第五杆11一端通过铰链与第七杆13的一端连接，第五杆11另一端通过铰链与长圆柱销轴8连接，所述第六杆12一端通过铰链与第四杆第三铰链座10-3连接，另一端通过铰链与第八杆第二铰链座14-2连接，所述第七杆13一端通过铰链与第五杆11一端连接，另一端通过铰链与第八杆第二铰链座14-2连接，所述第八杆第一铰链座14-1通过铰链与第四杆第三铰链座10-3连接，第八杆第二铰链座14-2通过铰链与第七杆13一端连接，长圆柱销轴8通过移动副与机座的固定滑槽连接，所述套环5通过铰链与滑块4的支架杆17连接，并通过移动副与第一杆6连接。

所述滑块4上固定安装有四根对称分布的支架杆17，支架杆17外端连接一套环5，滑块4通过移动副与机座1连接，滑块4嵌套在机座1的滑块槽15内。

所述机座1为多滑槽机座，其中多滑槽包括单个滑块槽15和若干固定滑槽16。

所述第一杆6外铣有一滑槽，套环5通过移动副与滑槽连接并嵌套在滑槽内。

所述第四杆10与第八杆14相同，均包括三个铰链座，分别为第四杆第一铰链座10-1、第四杆第二铰链座10-2、第四杆第三铰链座10-3和第八杆第一铰链座14-1、第八杆第二铰链座14-2、第八杆第三铰链座14-3。

工作原理及过程：

如图1至图5所示，曲柄2一端通过铰链与连杆3一端连接，连杆3另一端通过铰链与滑块4连接，当曲柄2做圆周运动时，曲柄2在机座1内移动，曲柄2带动套环5在第一杆6内移动，第一杆6一端通过铰链与机座1连接，另一端通过铰链与第二杆7的一端连接，第二杆7另一端通过铰链与长圆柱销轴8连接，第三杆9一端通过铰链与长圆柱销轴8连接，另一端通过铰链与第四杆10的第一铰链座连接，此时第一杆6相对机座1转动带动长圆柱销轴8在机座1的固定滑槽16移动，第四杆第二铰链座10-2通过铰链与机座1连接，第八杆第二铰链座14-2通过铰链与第七杆13一端连接，第七杆13另一端通过铰链与第五杆11一端连接，第五杆11另一端通过铰链与长圆柱销轴8连接，通过长圆柱销轴8的移动来带动第四杆10摆动，从而带动第三杆9、第五杆11、第六杆12、第七杆13和第八杆14运动，此时腿部机构做往复舒展或收缩运动，其他组腿部机构做同步运动，从而实现该机构的前进行为。