本发明专利技术提供了一种水下明轮式推进底盘及多模态水下机器人，底盘两侧均设有履带机构，每侧的履带机构均包含有两条平行的传送履带，在两条平行的传送履带之间转动连接有若干蹼板，蹼板的一端设有转轴与传送履带转动连接且在转轴处设有复位机构，且蹼板靠近转轴处设有导向板；在两条平行的传送履带之间设有蹼板引导机构，蹼板引导机构包含有引导架、引导杆以及引导杆驱动机构，引导杆驱动机构用于改变引导杆的形态；导向板与引导杆相配合使得蹼板向外伸出至传送履带外，导向板与引导杆解除配合后由复位机构带动蹼板缩回至与传送履带齐平。本发明专利技术通过对蹼板的姿态改变，从而实现机器人爬行、游行模式的姿态改变。游行模式的姿态改变。游行模式的姿态改变。
【技术实现步骤摘要】
水下明轮式推进底盘及多模态水下机器人
[0001]本专利技术涉及水下机器人，具体涉及到一种水下明轮式推进底盘及多模态水下机器人。
技术介绍
[0002]目前，世界上研究的水下机器人主要为AUV与ROV两类，而二者的工作主要集中在浮游状态，海底作业能力不足。在目前的海底爬行机器人中，爬行与游动模块较为分割，协作性能不足，对于多样化的工作环境与任务适应能力不够。
[0003]此外，市面上大多水下机器人均为螺旋桨推进，这种推进方式在复杂海底环境中受限较多，容易缠绕杂物无法运作。而明轮作为一种较早出现的、有较强环境适应能力的推进方式，在水下机器人中应用不足，其优点没有得到充分发挥。
[0004]履带机器人具有牵引力大、不易打滑、越野性能好等优点，可以搭载摄像头、探测器、机械手等设备代替人类进行侦查勘探、抢险救援、工业化作业等工作。目前，国内对履带车辆与履带机器人的研究大多限于陆地履带车，仅包含少量涉水履带车，如水陆两栖履带车、深海集矿机等。同时，陆地履带装备逐渐趋于小型化、智能化，而水下履带装备一般为特种装备，主要用于完成特殊任务。
[0005]现阶段国内外水下推进形式基于其载体的整体结构特征及其工作环境的不同，而表现为多种形式。而螺旋桨推进结构由于构造简单、造价低廉、使用方便、效率较高等诸多优点，是目前应用最广的推进方式之一。但因其功率限制，导致水下机器人需要布置多个推进装置，从而导致水动力性能下降，进一步导致其应用的局限性，并且电机在高速旋转过程中往往产生较大的噪音和振动。近年来，又出现了诸如仿生推进、磁流体推进、混合推进等多种推进方式，但有关技术目前仍在研发阶段。
[0006]此外，作为螺旋桨之前的船舶主要推进工具，明轮构造简单、造价低廉，而装于舷侧的边轮，又起着增大船宽，保持船体稳定性的作用。在复杂环境中，螺旋桨推进的船舶很容易会因螺旋桨缠绕杂物而无法前进，而明轮式推进则无需过多担心这一问题，具有环境适应性强、抗干扰能力高的优点。
[0007]此外，研究表明，非标准圆形的明轮推进方式能够为船舶提供推力，即本设计方案提出的明轮式推进在理论上具有可实现性，有运用到水下机器人中的实践价值。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于：设计一种将爬行与游动模块高度结合的新型推进方式，结合明轮式设计，提升水下机器人的环境适应能力与抗干扰能力，以满足复杂环境下的海底作业要求。具体方案如下：
[0009]一种水下明轮式推进底盘，所述水下明轮式推进底盘包括有底盘以及安装在底盘两侧的履带机构，每侧的履带机构均包含有两条平行的传送履带，在两条平行的传送履带之间连接有若干沿传动方向分布的伸缩蹼板，蹼板的一端设有转轴与两条传送履带转动连
接且在转轴处设有复位机构，且蹼板靠近转轴处设有垂直于蹼板的导向板；
[0010]在两条平行的传送履带之间设有蹼板引导机构，蹼板引导机构包含有引导架、引导杆以及引导杆驱动机构，引导架的一侧端面设有引导槽，形态可变的引导杆滑动安装在引导槽内，引导杆驱动机构用于驱动引导杆在引导槽中滑动并改变引导杆的形态；
[0011]蹼板的导向板与引导杆相配合使得履带机构上侧或者下侧的蹼板向外伸出，导向板与引导杆解除配合后由复位机构带动蹼板缩回至与传送履带齐平。
[0012]进一步的，底盘两侧的履带机构均设有两对平行布置的链轮，每对链轮之间通过一条传送履带传动连接，传送履带为链条。
[0013]进一步的，底盘两侧的履带机构分别配置有一套独立的伺服驱动机构，两套伺服驱动机构的转向、转速均可调；
[0014]两侧蹼板引导机构的分别配置有独立运作的引导杆驱动机构。
[0015]进一步的，引导架设有“艹”字形的引导槽，“艹”字形的引导槽由两道竖向滑槽以及横穿过两道竖向滑槽的一道横向滑槽组成；
[0016]引导杆由中间的从动杆以及转动连接在从动杆两端的主动杆组成，从动杆的两端竖直滑动安装在两道竖向滑槽中，主动杆一端与从动杆端部转动连接且另一端横向滑动安装在横向滑槽中；
[0017]引导杆驱动机构与主动杆相连用于驱动从动杆沿横向滑槽横向滑动以改变引导杆的形态。
[0018]进一步的，设从动杆前后端的两个主动杆分别为第一主动杆、第二主动杆；
[0019]当从动杆以及两端的第一主动杆、第二主动杆呈“一”字形分布时，蹼板的导向板不与从动杆、第一主动杆、第二主动杆形成配合，在复位机构作用下使得所有蹼板缩回至与传送履带齐平；
[0020]当从动杆以及两端的第一主动杆、第二主动杆呈“U”形分布时，传送履带在带动蹼板转动过程中，位于传送履带下半段的蹼板的导向板依次与第一主动杆、从动杆、第二主动杆相配合，其中，导向板与第一主动杆配合过程中，蹼板逐渐从传送履带内向下伸出，导向板与从动杆配合过程中，蹼板向下伸出并垂直于传送履带，导向板与第二主动杆配合过程中，复位机构带动向外伸出的蹼板逐渐缩回到传送履带内；
[0021]当从动杆以及两端的第一主动杆、第二主动杆呈倒“U”形分布时，传送履带带动蹼板转动过程中，位于传送履带上半段的蹼板的导向板依次与第二主动杆、从动杆、第一主动杆相配合，其中，导向板与第二主动杆配合过程中，蹼板逐渐从传送履带内向外伸出，导向板与从动杆配合过程中，蹼板完全向上伸出并垂直于传送履带，导向板与第一主动杆配合过程中，复位机构带动向外伸出的蹼板逐渐缩回到传送履带内。
[0022]进一步的，蹼板和导向板一体成型，且蹼板、导向板传送履带的材质均为橡胶；
[0023]蹼板一端的转轴通过销轴转动连接在两条传送履带中间，且蹼板的另一端设有圆弧豁口，缩回至与传送履带齐平的相邻两个蹼板首尾搭接在一起。
[0024]进一步的，在底盘两侧或者底盘底部安装有螺旋桨驱动机构。
[0025]进一步的，复位机构为回位弹簧。
[0026]一种多模态水下机器人，所述多模态水下机器人搭载有上述的水下明轮式推进底盘。
[0027]本专利技术创新性地将履带与明轮相结合，同时具备了履带和明轮的驱动优势吗，具体体现在如下方面：
[0028]1)将履带销简化为双侧两条链条。链条与主动轮、从动轮相啮合，通过电机驱动主动轮，主动轮带动链条，从而驱动整个履带的运动。
[0029]2)将传统履带中的履带板以明轮的蹼板代替。蹼板通过轴与两侧履带连接，在运动姿态转换时，可进行旋转/闭合操作。
[0030]3)两侧履带中央装有引导杆以及引导架，在引导架上设有供引导杆滑动的引导槽。通过舵机驱动来改变引导的形态，实现蹼板收回或放出(导向)状态，在放出(导向)状态下，可实现对蹼板的姿态改变，从而实现机器人整体的姿态改变。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水下明轮式推进底盘，所述水下明轮式推进底盘包括有底盘(100)以及安装在底盘(100)两侧的履带机构(200)，其特征在于，每侧的履带机构(200)均包含有两条平行的传送履带(201)，在两条平行的传送履带(201)之间连接有若干沿传动方向分布的伸缩蹼板(300)，蹼板(300)的一端设有转轴与两条传送履带(201)转动连接且在转轴处设有复位机构，蹼板(300)靠近转轴处设有垂直于蹼板(300)的导向板(301)；在两条平行的传送履带(201)之间设有蹼板引导机构(400)，蹼板引导机构(400)包含有引导架(410)、引导杆(420)以及引导杆驱动机构，引导架(410)的一侧端面设有引导槽(411)，形态可变的引导杆(420)滑动安装在引导槽(411)内，引导杆驱动机构用于驱动引导杆(420)在引导槽(411)中滑动并改变引导杆(420)的形态；蹼板(300)的导向板(301)与引导杆(420)相配合使得蹼板(300)向外伸出至传送履带(201)外，导向板(301)与引导杆(420)解除配合后由复位机构带动蹼板(300)缩回至与传送履带(201)齐平。2.如权利要求1所述的水下明轮式推进底盘，其特征在于，底盘(100)两侧的履带机构(200)均设有两对平行布置的链轮(202)，每对链轮(202)之间通过一条传送履带(201)传动连接，传送履带(201)为链条。3.如权利要求1所述的水下明轮式推进底盘，其特征在于，底盘(100)两侧的履带机构(200)分别配置有一套独立的伺服驱动机构，两套伺服驱动机构的转向、转速均可调；两侧蹼板引导机构(400)的分别配置有独立运作的引导杆驱动机构。4.如权利要求3所述的水下明轮式推进底盘，其特征在于，引导架(410)设有“艹”字形的引导槽(411)，“艹”字形的引导槽(411)由两道竖向滑槽(412)以及横穿过两道竖向滑槽(412)的一道横向滑槽(413)组成；引导杆(420)由中间的从动杆(421)以及转动连接在从动杆(421)两端的主动杆(422)组成，从动杆(421)的两端竖直滑动安装在两道竖向滑槽(412)中，主动杆(422)一端与从动杆(421)端部转动连接且另一端横向滑动安装在横向滑槽(413)中；引导杆驱动机构与主动杆(422)相连用于驱动从动杆(421)沿横向滑槽(413)横向滑动以改变引导杆(420)的形态。5.如权利要求4所述的水下明轮式推进底盘，其特征在于，设从动杆(421)前后端的两个主动杆(422)分别为第一主动杆(422
‑
1)、第二主动杆(422
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2)；当从动杆(421)以及两端的第一主动杆(422
‑
1)、第二主动杆(422
‑
2)呈“一”字形分布时，蹼板(300)的导向板(301)不与从动杆(421)、第一主动杆(422
【专利技术属性】
技术研发人员：郭品栋，王翔之，钱畅，吴浩楠，段宇擎，王健，高睿，梁晓锋，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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