本發(fā)明涉及一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)，通過(guò)模仿蜈蚣在復(fù)雜地形下的行走時(shí)的腿部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，利用扁平化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)時(shí)單兵低姿匍匐行進(jìn)的自動(dòng)化。屬于提高作戰(zhàn)效率，減少戰(zhàn)士體能消耗，降低著彈面面積的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

單兵低姿匍匐前進(jìn)用于利用低矮掩體迅速隱蔽地接近目標(biāo)或敵火力下通過(guò)障礙物。我軍單兵低姿匍匐前進(jìn)是在臥倒的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，利用手臂扒地和兩腳蹬地協(xié)調(diào)一致向前行進(jìn)。但在訓(xùn)練或?qū)崙?zhàn)中，低姿匍匐前進(jìn)仍存在許多尚待改進(jìn)之處。

1)單兵低姿匍匐前進(jìn)時(shí)身體大部分與地面微接，摩擦力大，前進(jìn)受阻。增加戰(zhàn)士體能消耗，影響作戰(zhàn)效率。同時(shí)，在復(fù)雜地形下匍匐前進(jìn)時(shí)，戰(zhàn)士身體上下起伏，易擴(kuò)大著彈面面積，進(jìn)而造成非必要的戰(zhàn)斗減員。

因此，通過(guò)模仿蜈蚣在復(fù)雜地形下的行走時(shí)的腿部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，利用扁平化設(shè)計(jì)，將多節(jié)機(jī)械仿生足組成一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計(jì)出符合單兵作戰(zhàn)需求的單兵機(jī)甲。使戰(zhàn)士身體與地面稍有間隙，降低摩擦。利用機(jī)甲自帶的能源前進(jìn)，減少戰(zhàn)士體能消耗，保存戰(zhàn)斗實(shí)力。同時(shí)，自適應(yīng)復(fù)雜地形的扁平化設(shè)計(jì)，減少戰(zhàn)士暴露面積，減小著彈面面積，有效減少非戰(zhàn)斗減員。

2)單兵低姿匍匐前進(jìn)時(shí)前進(jìn)的動(dòng)力多由手臂和兩腳提供。當(dāng)手臂向前扒地時(shí)，手肘關(guān)節(jié)處手骨與地面磕碰，導(dǎo)致手肘表皮磕傷碰傷。在訓(xùn)練時(shí)造成訓(xùn)練傷，戰(zhàn)時(shí)在成不必要的非戰(zhàn)斗傷，進(jìn)而影響訓(xùn)練或作戰(zhàn)效益。

為此，根據(jù)基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的單兵機(jī)甲，將戰(zhàn)士身體與地面隔開，有效杜絕戰(zhàn)士身體與地面的磕碰情況，防止訓(xùn)練傷的發(fā)生，戰(zhàn)時(shí)提高作戰(zhàn)效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，是提供一種提高作戰(zhàn)效率，減少戰(zhàn)士體能消耗，降低著彈面面積的的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)包括：支撐避震模塊、仿生足模塊、動(dòng)力及傳動(dòng)模塊三部分。

所述的支撐避震模塊包括地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)節(jié)單元的支撐框架部分和節(jié)單元之間的連接避震部分。支撐框架部分由從動(dòng)節(jié)架、主動(dòng)節(jié)架、前主動(dòng)連節(jié)桿、后主動(dòng)連節(jié)桿和從動(dòng)連節(jié)桿組成。多對(duì)節(jié)架構(gòu)成的節(jié)單元，配合多對(duì)仿生足模塊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的多足交替行進(jìn)運(yùn)動(dòng)功能。連接避震部分由上彈簧架、下彈簧架、側(cè)彈簧架和避震彈簧組成，利用避震彈簧的拉力和扭力保持節(jié)架間的相對(duì)位置，減小節(jié)架間相對(duì)位移，構(gòu)成能夠自適應(yīng)復(fù)雜地形的連接部分。所述的支撐避震模塊與仿生足模塊一同構(gòu)成本發(fā)明的主體部分。

所述的仿生足模塊包括偏心輪主體、偏心輪端蓋、導(dǎo)桿和仿生足四部分。動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)模塊由電機(jī)傳導(dǎo)至仿生足模塊中各仿生足模塊的偏心輪主體，偏心輪主體帶動(dòng)導(dǎo)桿一端沿圓形軌跡運(yùn)動(dòng)。偏心輪主體與導(dǎo)桿和各節(jié)架構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，結(jié)合類“W”型的仿生足，衍生出模仿蜈蚣行走時(shí)腿部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的仿生足模塊。所述的仿生足模塊與支撐避震模塊一同構(gòu)成本發(fā)明的主體部分。

所述的動(dòng)力及傳動(dòng)模塊包括減速電機(jī)、電機(jī)輸出軸、傳動(dòng)齒輪和連接板組成。輸出轉(zhuǎn)速為30r/min的JS-50TT減速電機(jī)將動(dòng)力依次通過(guò)電機(jī)輸出軸、傳動(dòng)齒輪和連接板，最終到達(dá)各節(jié)單元的各偏心輪主體。并通過(guò)調(diào)節(jié)傳動(dòng)齒輪來(lái)控制各仿生足模塊的相位差。所述的動(dòng)力及傳動(dòng)模塊是地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力核心。

本發(fā)明地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)采用了以上的技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)：

1、地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)利用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，結(jié)合類“W”型的仿生足，衍生出模擬蜈蚣在復(fù)雜地形下行走時(shí)腿部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的仿生足模塊，完成系統(tǒng)基于相位差的多足交替前進(jìn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎的運(yùn)動(dòng)前提。

2、支撐避震模塊利用避震彈簧的拉力和扭力保持節(jié)架間的相對(duì)位置，減小節(jié)架間相對(duì)位移，構(gòu)成能夠自適應(yīng)復(fù)雜地形的避震模塊。

3、動(dòng)力及傳動(dòng)模塊利用多對(duì)不同的連節(jié)桿及傳動(dòng)齒輪，將各節(jié)單元連接在一起，并通過(guò)調(diào)節(jié)傳動(dòng)齒輪來(lái)控制各仿生足模塊的相位差，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)基于相位差的前提。

4、地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)運(yùn)用扁平化設(shè)計(jì)，降低整體高度，為實(shí)戰(zhàn)化設(shè)計(jì)提供保障。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)模型樣機(jī)的外觀圖

圖2是本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)模型樣機(jī)的外觀結(jié)構(gòu)圖

圖3是本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)模型樣機(jī)從動(dòng)節(jié)單元的外觀結(jié)構(gòu)圖

圖4是本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)模型樣機(jī)主動(dòng)節(jié)單元的外觀結(jié)構(gòu)圖

圖5是本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)模型樣機(jī)仿生足模塊的外觀結(jié)構(gòu)圖

圖6是本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)模型樣機(jī)仿生足模塊的裝配順序圖

圖7是本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)模型樣機(jī)傳動(dòng)模塊的外觀圖

圖8是本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)模型樣機(jī)傳動(dòng)模塊的外觀結(jié)構(gòu)圖

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明是一種提高作戰(zhàn)效率，減少戰(zhàn)士體能消耗，降低著彈面面積的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)。由支撐避震模塊、仿生足模塊、動(dòng)力及傳動(dòng)模塊三部分組成。

一、請(qǐng)參見圖1、圖3和圖4。本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)(如圖1)由若干節(jié)節(jié)單元(如圖3、圖4)連接組成。節(jié)單元可分為從動(dòng)節(jié)單元(如圖3)和主動(dòng)節(jié)單元(如圖4)。由一節(jié)主動(dòng)單元節(jié)提供動(dòng)力，帶動(dòng)一定數(shù)量的從動(dòng)單元節(jié)將動(dòng)力輸出至仿生足模塊，并利用相位差使各仿生足交替運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的行進(jìn)。

二、支撐避震模塊包括地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)節(jié)單元的支撐框架部分和節(jié)單元之間的連接避震部分。

1、請(qǐng)參見圖2。本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)的支撐框架部分由A001從動(dòng)節(jié)架、A002主動(dòng)節(jié)、A003前主動(dòng)連節(jié)桿、A004后主動(dòng)連節(jié)桿和A005從動(dòng)連節(jié) 桿組成。各節(jié)架為仿生足模塊或電機(jī)提供裝配支撐，各連節(jié)桿用于連接相鄰的單元節(jié)并為傳動(dòng)齒輪提供裝配支撐。支撐框架部分構(gòu)成本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)的主體部分。

2、請(qǐng)參見圖2。本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)的連接避震部分由A101上彈簧架、A102下彈簧架、A103側(cè)彈簧架和A104避震彈簧組成。避震彈簧裝配于各彈簧架上，各彈簧架利用M2自攻螺絲緊固與各節(jié)架上。系統(tǒng)行進(jìn)時(shí)，上部2套，底部3套的避震部分利用避震彈簧的拉力和扭力保持節(jié)架間的相對(duì)位置，減小節(jié)架間相對(duì)位移，構(gòu)成能夠自適應(yīng)復(fù)雜地形的連接避震模塊。

三、仿生足模塊包括偏心輪主體、偏心輪端蓋、導(dǎo)桿和仿生足四部分。各節(jié)架的仿生足模塊，利用節(jié)架間傳動(dòng)齒輪的相位差，交替運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的行進(jìn)。

請(qǐng)參見圖5、圖6。本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)的各仿生足模塊(如圖6)由A201偏心輪主體、A202偏心輪端蓋、A203導(dǎo)桿、A204仿生足以及軸承、光軸等標(biāo)準(zhǔn)件組成。電機(jī)動(dòng)力由傳動(dòng)模塊傳導(dǎo)至A201偏心輪主體，A201偏心輪主體繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。A203導(dǎo)桿一端套于A201偏心輪主體副軸上，另一端與A204仿生足連接，A203導(dǎo)桿中部直槽口套于節(jié)架上φ5光軸。整體構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，適當(dāng)優(yōu)化，衍生出模仿蜈蚣行走時(shí)腿部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的仿生足模塊。A204仿生足模仿禽類類“W”型爪子抓地以加大摩擦，增加穩(wěn)定性，以更好地讓系統(tǒng)行進(jìn)。

四、動(dòng)力及傳動(dòng)模塊包括減速電機(jī)、電機(jī)輸出軸、傳動(dòng)齒輪和連接板四部分組成。由裝配于主動(dòng)節(jié)單元上的JS-50TT減速電機(jī)輸出動(dòng)力，通過(guò)傳動(dòng)模塊將動(dòng)力分配至若干從動(dòng)節(jié)單元上的仿生足模塊，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的行進(jìn)。

請(qǐng)參見圖7、圖8。本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)的傳動(dòng)模塊(如圖8)由A301電機(jī)輸出軸、A302傳動(dòng)齒輪、A303連接板及軸承、光軸等標(biāo)準(zhǔn)件組成。動(dòng)力由JS-50TT減速電機(jī)(如圖8)通過(guò)A301電機(jī)輸出軸輸出。主動(dòng)單元節(jié)中A301電機(jī)輸出軸、A302傳動(dòng)齒輪和A303連接板通過(guò)螺釘緊固連接。從動(dòng)單元節(jié)中A302傳動(dòng)齒輪和A303連接板通過(guò)螺釘緊固連接。主動(dòng)、從動(dòng)單元節(jié)之間通過(guò)一組反向傳動(dòng)齒輪連接，確保各輸出輪轉(zhuǎn)向一致。

本發(fā)明所述的一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)，動(dòng)力由JS-50TT減速電機(jī)通過(guò)電機(jī)輸出軸輸出。經(jīng)過(guò)傳動(dòng)模塊傳遞到各單元節(jié)的仿生足模塊。仿生足模塊中的偏心輪主體帶動(dòng)導(dǎo)桿做曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)桿帶動(dòng)仿生足運(yùn)動(dòng)，與地面間歇性接觸，利用節(jié)架間傳動(dòng)齒輪的相位差，交替運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的行進(jìn)。

本發(fā)明中，支撐避震模塊利用避震彈簧的拉力和扭力保持節(jié)架間的相對(duì)位置，減小節(jié)架間相對(duì)位移，形成能夠自適應(yīng)復(fù)雜地形的能力。

本發(fā)明中，通過(guò)模仿蜈蚣在復(fù)雜地形下的行走時(shí)的腿部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，利用扁平化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)時(shí)單兵低姿匍匐行進(jìn)的自動(dòng)化。通過(guò)模仿禽類類“W”型爪子抓地以加大摩擦，增加穩(wěn)定性，以更好地讓系統(tǒng)行進(jìn)。

本發(fā)明所述的一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)，通過(guò)模仿蜈蚣在復(fù)雜地形下的行走時(shí)的腿部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，利用扁平化設(shè)計(jì)，將多節(jié)機(jī)械仿生足組成一種基于相位差的地形自適應(yīng)扁平多足步行系統(tǒng)，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計(jì)出符合單兵作戰(zhàn)需求的單兵機(jī)甲。使戰(zhàn)士身體與地面稍有間隙，降低摩擦。利用機(jī)甲自帶的能源前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)時(shí)單兵低姿匍匐行進(jìn)的自動(dòng)化。減少戰(zhàn)士體能消耗，保存戰(zhàn)斗實(shí)力，降低著彈面面積，提高戰(zhàn)場(chǎng)生存率，提高作戰(zhàn)效率。