一種螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】一種螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人，它涉及水面機(jī)器人技術(shù)。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有水面機(jī)器人驅(qū)動(dòng)力不均勻的問題。本發(fā)明一種螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人，包括機(jī)架、兩條螺旋驅(qū)動(dòng)腿、多條支撐腿、控制電路和兩個(gè)微型直流電機(jī)，多條支撐腿分別粘接在機(jī)架的兩外端，支撐腿之間相互平行設(shè)置且位于同一水平面上，兩個(gè)微型直流電機(jī)對(duì)稱固定到機(jī)架左右兩側(cè)，控制電路與兩個(gè)微型直流電機(jī)連成回路，螺旋驅(qū)動(dòng)腿的一端與微型直流電機(jī)的輸出軸通過軸套配合固定，兩條螺旋驅(qū)動(dòng)腿的螺旋線方向相反，螺旋驅(qū)動(dòng)腿的另一端與機(jī)架上的對(duì)應(yīng)開孔間隙配合。本發(fā)明用于機(jī)器人實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)地水面運(yùn)動(dòng)。
【專利說明】一種螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水面機(jī)器人技術(shù)，具體涉及一種螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著微機(jī)電系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，微型機(jī)器人以體積小、質(zhì)量輕、低成本、低能耗和低噪音等優(yōu)點(diǎn)，成為機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。微型水面機(jī)器人在水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水上偵查、水上搜索與救援等方面有廣闊的應(yīng)用前景，近年來吸引了眾多國(guó)內(nèi)外研究人員的目光?，F(xiàn)有的水上漂浮仿生水黽機(jī)器人中，是采用疏水處理的鋼絲作為支撐腿和驅(qū)動(dòng)腿，通過直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了主要靠水表面張力漂浮的技術(shù)，能夠在水面滑行。而仿生水黽機(jī)器人中，則采用微小電機(jī)驅(qū)動(dòng)模擬水黽兩條中腿的劃水動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)水上滑行運(yùn)動(dòng)。但目前的水面機(jī)器人所采用的劃水方式，驅(qū)動(dòng)腿獲得的驅(qū)動(dòng)力為近似鋸齒形，其不均勻性會(huì)降低水面機(jī)器人的水上穩(wěn)定性。所以為滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，急需設(shè)計(jì)出一種能輸出均勻驅(qū)動(dòng)力的水面機(jī)器人。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有水上機(jī)器人不能輸出均勻驅(qū)動(dòng)力的問題，進(jìn)而提供一種螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人，包括機(jī)架、兩條螺旋驅(qū)動(dòng)腿、多條支撐腿、控制電路和兩個(gè)微型直流電機(jī)，多條支撐腿分別粘接在機(jī)架的兩外端，支撐腿之間相互平行設(shè)置且位于同一水平面上，兩個(gè)微型直流電機(jī)對(duì)稱固定到機(jī)架左右兩側(cè)，控制電路與兩個(gè)微型直流電機(jī)連成回路，螺旋驅(qū)動(dòng)腿的一端與微型直流電機(jī)的輸出軸通過軸套配合固定，兩條螺旋驅(qū)動(dòng)腿的螺旋線方向相反，螺旋驅(qū)動(dòng)腿的另一端與機(jī)架上的對(duì)應(yīng)開孔間隙配合。
[0005]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果:本發(fā)明的螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人總重約
3.Sg，采用超疏水處理的銅絲作為支撐腿和驅(qū)動(dòng)腿，微型直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)?？煽克砻鎻埩υ谒嫫。軌蚱椒€(wěn)地在水面上進(jìn)行直線和轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)，直線運(yùn)動(dòng)時(shí)最高速度達(dá)到15cm/s，該螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人可提供均勻的驅(qū)動(dòng)力，保證其在水面上平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還可用于相關(guān)水面機(jī)器人技術(shù)研究。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人的立體圖；
[0007]圖2為本發(fā)明螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人的俯視圖；
[0008]圖3為本發(fā)明螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人的側(cè)視圖；
[0009]圖4為本發(fā)明螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人的控制電路示意圖。
[0010]部件名稱及標(biāo)號(hào)說明:
[0011]機(jī)架1、螺旋驅(qū)動(dòng)腿2、支撐腿3、第一支撐腿31、第二支撐腿32、第三支撐腿33、第四支撐腿34、第五支撐腿35、第六支撐腿36、第七支撐腿37、第八支撐腿38、第九支撐腿39、第十支撐腿310、微型直流電機(jī)4、軸套5、電池61、第一開關(guān)62、第二開關(guān)63、導(dǎo)線64。

【具體實(shí)施方式】
[0012]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1至圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中的螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人，包括機(jī)架1、兩條螺旋驅(qū)動(dòng)腿2、多條支撐腿3、控制電路4和兩個(gè)微型直流電機(jī)，多條支撐腿3分別粘接在機(jī)架I的兩外端，支撐腿3之間相互平行設(shè)置且位于同一水平面上，兩個(gè)微型直流電機(jī)4對(duì)稱固定到機(jī)架I左右兩側(cè)，控制電路與兩個(gè)微型直流電機(jī)4連成回路，螺旋驅(qū)動(dòng)腿2的一端與微型直流電機(jī)4的輸出軸通過軸套5配合固定，兩條螺旋驅(qū)動(dòng)腿2的螺旋線方向相反，螺旋驅(qū)動(dòng)腿2的另一端與機(jī)架I上的對(duì)應(yīng)開孔間隙配合。機(jī)架I材質(zhì)為塑料，采用3D打印加工。軸套5材質(zhì)為塑料，采用3D打印加工。螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人靠螺旋狀的驅(qū)動(dòng)腿2與水面之間形成的螺旋副以獲取均勻的驅(qū)動(dòng)力。
[0013]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1至圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的機(jī)架I的兩端設(shè)置的支撐腿3的數(shù)量相同。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0014]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1至圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的機(jī)架I的形狀為“H”形，支撐腿3的數(shù)量為十條，具體包括第一支撐腿31、第二支撐腿32、第三支撐腿33、第四支撐腿34、第五支撐腿35、第六支撐腿36、第七支撐腿37、第八支撐腿38、第九支撐腿39和第十支撐腿310，第一支撐腿31、第二支撐腿32、第三支撐腿33、第四支撐腿34和第五支撐腿35等間距設(shè)于機(jī)架I的一側(cè)邊外沿上，第六支撐腿36、第七支撐腿37、第八支撐腿38、第九支撐腿39和第十支撐腿310等間距設(shè)于機(jī)架I另一側(cè)邊外沿上。為了在保證機(jī)器人具有足夠負(fù)載能力的前提下減小機(jī)器人整體尺寸，支撐腿3的數(shù)量?jī)?yōu)選為十條。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】二相同。
[0015]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1至圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的螺旋驅(qū)動(dòng)腿2和支撐腿3的材質(zhì)為表面經(jīng)電化學(xué)沉積和納米自組裝技術(shù)進(jìn)行超疏水處理后的細(xì)銅絲。處理后細(xì)銅絲的自身重量沒有明顯變化，但其表面接觸角可達(dá)155.8°，因而具有很高的水面負(fù)載能力，非常適于本發(fā)明機(jī)器人對(duì)材質(zhì)的需要。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0016]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖1至圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的所述控制電路由導(dǎo)線64、第一開關(guān)62、第二開關(guān)63和電池61組成,第一開關(guān)62和第二開關(guān)63為點(diǎn)觸式開關(guān)，電池61為4.5V鋰電池，微型直流電機(jī)41和微型直流電機(jī)42分別通過導(dǎo)線64與第一開關(guān)62和第二開關(guān)63串聯(lián)，再與電池61并聯(lián)后形成回路?？赏ㄟ^第一開關(guān)62和第二開關(guān)63控制微型直流電機(jī)4的工作。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0017]本發(fā)明螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的基本原理是:由于水表面具有張力，超疏水性螺旋驅(qū)動(dòng)腿2壓在水面上時(shí)，水面發(fā)生變形與螺旋驅(qū)動(dòng)腿2形成螺旋副，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)，微型直流電機(jī)4帶動(dòng)螺旋驅(qū)動(dòng)腿2轉(zhuǎn)動(dòng)便可獲得均勻的向前驅(qū)動(dòng)力。螺旋驅(qū)動(dòng)腿2劃水時(shí)，會(huì)在沿其軸線方向和垂直于其軸線方向受到水的作用力，當(dāng)兩微型直流電機(jī)4 一個(gè)正轉(zhuǎn)、一個(gè)反轉(zhuǎn)時(shí)，兩條螺旋驅(qū)動(dòng)腿2在垂直螺旋驅(qū)動(dòng)腿2軸線方向受到的水作用力相互抵消，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)兩微型直流電機(jī)4同時(shí)正轉(zhuǎn)或同時(shí)反轉(zhuǎn)時(shí)，兩條螺旋驅(qū)動(dòng)腿2在垂直其軸線方向受到的水作用力疊加，機(jī)器人因而獲得向左或向右的轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)。
[0018]上述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用于限制本發(fā)明的實(shí)施方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進(jìn)行相應(yīng)的變通或修改，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人，其特征在于，包括機(jī)架(I)、兩條螺旋驅(qū)動(dòng)腿(2)、多條支撐腿(3)、控制電路(4)和兩個(gè)微型直流電機(jī)，多條支撐腿(3)分別粘接在機(jī)架(I)的兩外端，支撐腿(3)之間相互平行設(shè)置且位于同一水平面上，兩個(gè)微型直流電機(jī)(4)對(duì)稱固定到機(jī)架(I)左右兩側(cè)，控制電路與兩個(gè)微型直流電機(jī)(4)連成回路，螺旋驅(qū)動(dòng)腿(2)的一端與微型直流電機(jī)(4)的輸出軸通過軸套(5)配合固定，兩條螺旋驅(qū)動(dòng)腿(2)的螺旋線方向相反，螺旋驅(qū)動(dòng)腿(2)的另一端與機(jī)架(I)上的對(duì)應(yīng)開孔間隙配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人，其特征在于，機(jī)架(I)的兩端設(shè)置的支撐腿(3)的數(shù)量相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人，其特征在于，機(jī)架(I)的形狀為“H”形，支撐腿(3)的數(shù)量為十條，具體包括第一支撐腿(31)、第二支撐腿(32)、第三支撐腿(33)、第四支撐腿(34)、第五支撐腿(35)、第六支撐腿(36)、第七支撐腿(37)、第八支撐腿(38)、第九支撐腿(39)和第十支撐腿(310)，第一支撐腿(31)、第二支撐腿(32)、第三支撐腿(33)、第四支撐腿(34)和第五支撐腿(35)等間距設(shè)于機(jī)架(I)的一側(cè)邊外沿上，第六支撐腿(36)、第七支撐腿(37)、第八支撐腿(38)、第九支撐腿(39)和第十支撐腿(310)等間距設(shè)于機(jī)架(I)另一側(cè)邊外沿上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人，其特征在于，螺旋驅(qū)動(dòng)腿(2)和支撐腿(3)的材質(zhì)為表面經(jīng)電化學(xué)沉積和納米自組裝技術(shù)進(jìn)行超疏水處理后的細(xì)銅絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋驅(qū)動(dòng)式水面機(jī)器人，其特征在于，所述控制電路由導(dǎo)線(64)、第一開關(guān)(62)、第二開關(guān)(63)和電池(61)組成，第一開關(guān)(62)和第二開關(guān)(63)為點(diǎn)觸式開關(guān)，電池出1)為4.5V鋰電池，微型直流電機(jī)(41)和微型直流電機(jī)(42)分別通過導(dǎo)線(64)與第一開關(guān)(62)和第二開關(guān)(63)串聯(lián)，再與電池(61)并聯(lián)后形成回路。
【文檔編號(hào)】B63B35/00GK104071307SQ201410327939
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】閆繼宏, 張新彬, 趙杰, 王濤 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)