CN103144754A - 仿生水面运动装置 - Google Patents

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王田苗
沈奇
梁建宏
鲍磊
于晓天
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Abstract

本发明公开了一种仿生水面运动装置，包括：电机、电机支架、固定于电机传动轴上的第一传动齿轮、第一传动轴、第一万向传动齿轮、第二传动轴、第二万向传动齿轮、摇杆、用于仿生腿部的曲柄和脚蹼；第一传动轴可旋转地固定于电机支架上，第一传动轴上固定有第二传动齿轮，第二传动齿轮与第一传动齿轮啮合；第一传动轴的两端设置有第一万向传动齿轮；第二传动轴也固定于电机支架上，第二传动轴上设置有与第一万向传动齿轮啮合的第二万向传动齿轮，第二传动轴两端设置有摇杆；曲柄包括有两个相互可旋转连接的第一杆和第二杆，第一杆可旋转地固定于电机支架上，脚蹼设置于第二杆的未与第一杆连接的一端上。本发明的仿生水面运动装置的结构经特别设置，能大大提高其运动的稳定性。

Description

仿生水面运动装置
技术领域
本发明涉及仿生技术，尤其涉及一种仿生水面运动装置。
背景技术
在热带雨林里有一种蛇怪蜥蜴(basilisk lizard)，它们有一种特别的能力，可以用后肢在水面奔跑，速度可以达到每秒钟1.5米，能在水面连续跑4.5米左右。
生物学家将蛇怪蜥蜴在水面跑的全过程用高速摄像机拍下来，录像显示，蛇怪蜥蜴在水上跑的每一步动作可以分成三部分：拍击、扑打、还原。
科学家通过录像分析发现，蛇怪蜥蜴的脚向下拍击水面，迫使水下沉或从脚下流走，同时在脚的周围形成一个气袋，这一动作产生了一个支撑力，这个支撑力足以使蛇怪蜥蜴的脚掌向后扑打时将蜥蜴的身体支撑在水面上。而腿向后扑打又产生了使其前进的力。这种蜥蜴有高超的水面行走技术，能产生一种类似于斜面支撑力的强大力量使它保持在水面上。
目前，已有针对蛇怪蜥蜴的仿生装置，其采用腿式运动机构，并能实现在水面上跑步的基本功能，但其跑步姿态尚不稳定，稍有波浪就会翻沉。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种仿生水面运动装置，能实现对蛇怪蜥蜴的仿生，提高其运动稳定性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种仿生水面运动装置，包括：电机、电机支架、固定于所述电机传动轴上的第一传动齿轮、第一传动轴、第一万向传动齿轮、第二传动轴、第二万向传动齿轮、摇杆、用于仿生腿部的曲柄和脚蹼；其中，所述电机固定于所述电机支架上，所述第一传动轴可旋转地固定于所述电机支架上，所述第一传动轴上固定有第二传动齿轮，所述第二传动齿轮与所述第一传动齿轮啮合；所述第一传动轴的两端设置有第一万向传动齿轮；所述第二传动轴也固定于所述电机支架上，所述第二传动轴上设置有第二万向传动齿轮，所述第二万向传动齿轮与所述第一万向传动齿轮啮合；所述第二传动轴两端设置有摇杆；所述曲柄包括有两个相互可旋转连接的第一杆和第二杆，所述第一杆可旋转地固定于所述电机支架上，所述第二杆与所述第二传动轴上设置的摇杆连接，所述脚蹼设置于所述第二杆的未与所述第一杆连接的一端上。
优选地，所述电机支架包括两平行设置的连接杆以及固定于两连接杆上的轴支架；所述第一传动轴与所述连接杆平行设置，并穿设于所述轴支架中；所述第二传动轴可旋转地固定于两连接杆上；所述曲柄的第一杆可旋转地固定于所述两连接杆上。
优选地，所述曲柄数量为四个。
优选地，所述脚蹼为圆形板；所述脚蹼以与所述第二杆平行的方式固定于所述第二杆的端部。
优选地，所述电机为重量小于等于36g的小型电机。
优选地，所述第一传动轴、第二传动轴、曲柄、摇杆、脚蹼、电机支架的连接杆均由轻质材料制成。
优选地，所述第一传动轴、第二传动轴、曲柄、脚蹼、电机支架的连接杆均由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS制成。
优选地，所述摇杆5由碳纤制成。
本发明的仿生水面运动装置包括有：电机、电机支架、固定于电机传动轴上的第一传动齿轮、第一传动轴、第一万向传动齿轮、第二传动轴、第二万向传动齿轮、摇杆、用于仿生腿部的曲柄和脚蹼；其中，电机固定于电机支架上，第一传动轴可旋转地固定于电机支架上，第一传动轴上固定有第二传动齿轮，第二传动齿轮与第一传动齿轮啮合；第一传动轴的两端设置有第一万向传动齿轮；第二传动轴也固定于电机支架上，第二传动轴上设置有第二万向传动齿轮，第二万向传动齿轮与第一万向传动齿轮啮合；第二传动轴两端设置有摇杆；曲柄包括有两个相互可旋转连接的第一杆和第二杆，第一杆可旋转地固定于电机支架上，第二杆与第二传动轴上设置的摇杆连接，脚蹼设置于第二杆的未与第一杆连接的一端上。本发明能很好地模拟出蛇怪蜥蜴，由于所采用的电机及其他部件所使用的材质都比较轻，因此能很好地使其在水面上行走。并且，本发明的仿生水面运动装置的结构经特别设置，能大大提高其运动的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例的仿生水面运动装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是，模拟出蛇怪蜥蜴的运动方式，并设计出稳定性更佳的仿生水面运动装置，其结构包括：电机、电机支架、固定于电机传动轴上的第一传动齿轮、第一传动轴、第一万向传动齿轮、第二传动轴、第二万向传动齿轮、摇杆、用于仿生腿部的曲柄和脚蹼；其中，电机固定于电机支架上，第一传动轴可旋转地固定于电机支架上，第一传动轴上固定有第二传动齿轮，第二传动齿轮与第一传动齿轮啮合；第一传动轴的两端设置有第一万向传动齿轮；第二传动轴也固定于电机支架上，第二传动轴上设置有第二万向传动齿轮，第二万向传动齿轮与第一万向传动齿轮啮合；第二传动轴两端设置有摇杆；曲柄包括有两个相互可旋转连接的第一杆和第二杆，第一杆可旋转地固定于电机支架上，第二杆与第二传动轴上设置的摇杆连接，脚蹼设置于第二杆的未与第一杆连接的一端上。
图1为本发明实施例的仿生水面运动装置的结构示意图，如图1所示，本发明实施例的仿生水面运动装置包括：电机10、电机支架11、固定于所述电机传动轴上的第一传动齿轮12、第一传动轴13、第一万向传动齿轮14、第二传动轴15、第二万向传动齿轮16、摇杆17、用于仿生腿部的曲柄18和脚蹼19；其中，所述电机10固定于所述电机支架11上，所述第一传动轴13可旋转地固定于所述电机支架11上，所述第一传动轴13上固定有第二传动齿轮20，所述第二传动齿轮20与所述第一传动齿轮12啮合；所述第一传动轴13的两端设置有第一万向传动齿轮14；所述第二传动轴15也固定于所述电机支架11上，所述第二传动轴15上设置有第二万向传动齿轮16，所述第二万向传动齿轮16与所述第一万向传动齿轮14啮合；所述第二传动轴15两端设置有摇杆17；所述曲柄18包括有两个相互可旋转连接的第一杆180和第二杆181，所述第一杆180可旋转地固定于所述电机支架11上，所述第二杆181与所述第二传动轴15上设置的摇杆17连接，脚蹼19设置于所述第二杆181未与所述第一杆180连接的那一端。
上述电机支架11包括两平行设置的连接杆110、111以及固定于两连接杆110、111上的轴支架112；所述第一传动轴13与所述连接杆110、111平行设置，并穿设于所述轴支架112中；所述第二传动轴15可旋转地固定于两连接杆110、111上；所述曲柄18的第一杆180可旋转地固定于所述两连接杆110、111上。
本发明中，所述曲柄18数量为四个，以用于仿生蛇怪蜥蜴的四条腿。
上述第一传动轴13、第二传动轴15、曲柄18、摇杆17、脚蹼19、电机支架11的连接杆110、111均由轻质材料制成。
优选地，第一传动轴13、第二传动轴15、曲柄18、摇杆17、脚蹼19、电机支架11的连接杆110、111均由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS制成。
摇杆17由标准的2.5mm碳纤制成。
本发明中，电机10为无刷电机，仅为重量小于等于36g的小型电机，由此保证了在提供充足动力的前提下实现了装置质量的最小化。无刷电机10固定于电机支架11的一端，无刷电机10转动带动第一传动齿轮12以及第一万向传动齿轮14，经过第一万向传动齿轮14的变向传输动力，通过第二万向传动齿轮16带动后面设置的第二传动轴15，从而使而后面设置的第二传动轴15上的两个摇杆17运动并推动与摇杆17连接的两“后肢”曲柄18，同时带动两“后肢”曲柄18的第二杆181的脚蹼19实现拍击、扑打等运动，与之相似，经过第一万向传动齿轮14的变向传输动力，通过第二万向传动齿轮16带动前面设置的第二传动轴15，从而使而第二传动轴15上的两个摇杆17运动并推动与摇杆17连接的两“前肢”曲柄18，同时带动两“前肢”曲柄18的第二杆181的脚蹼19实现拍击、扑打等运动，进而使脚蹼拍击水面，迫使水下沉或从脚蹼19下方流走，同时在脚蹼的周围形成一个气袋，而这个动作将产生一个支撑力使装置脚蹼19向后扑打时将本发明的仿生水面运动装置支撑在水面上，同时脚蹼19扑打又产生了一个前进的力推动本发明的仿生水面运动装置向前快速运动。实现了对蛇怪蜥蜴在水面奔跑能力的模拟仿真。
本发明实施例的仿生水面运动装置能很好地模拟出蛇怪蜥蜴，由于所采用的电机及其他部件所使用的材质都比较轻，因此能很好地使其在水面上行走。并且，本发明的仿生水面运动装置的结构经特别设置，能大大提高其运动的稳定性。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种仿生水面运动装置，其特征在于，所述装置包括：电机、电机支架、固定于所述电机传动轴上的第一传动齿轮、第一传动轴、第一万向传动齿轮、第二传动轴、第二万向传动齿轮、摇杆、用于仿生腿部的曲柄和脚蹼；其中，所述电机固定于所述电机支架上，所述第一传动轴可旋转地固定于所述电机支架上，所述第一传动轴上固定有第二传动齿轮，所述第二传动齿轮与所述第一传动齿轮啮合；所述第一传动轴的两端设置有第一万向传动齿轮；所述第二传动轴也固定于所述电机支架上，所述第二传动轴上设置有第二万向传动齿轮，所述第二万向传动齿轮与所述第一万向传动齿轮啮合；所述第二传动轴两端设置有摇杆；所述曲柄包括有两个相互可旋转连接的第一杆和第二杆，所述第一杆可旋转地固定于所述电机支架上，所述第二杆与所述第二传动轴上设置的摇杆连接，所述脚蹼设置于所述第二杆的未与所述第一杆连接的一端上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电机支架包括两平行设置的连接杆以及固定于两连接杆上的轴支架；所述第一传动轴与所述连接杆平行设置，并穿设于所述轴支架中；所述第二传动轴可旋转地固定于两连接杆上；所述曲柄的第一杆可旋转地固定于所述两连接杆上。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述曲柄数量为四个。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脚蹼为圆形板；所述脚蹼以与所述第二杆平行的方式固定于所述第二杆的端部。
5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述电机为重量小于等于36g的小型电机。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一传动轴、第二传动轴、曲柄、摇杆、脚蹼、电机支架的连接杆均由轻质材料制成。
7.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于，所述第一传动轴、第二传动轴、曲柄、脚蹼、电机支架的连接杆均由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS制成。
8.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于，所述摇杆5由碳纤制成。
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