CN112078686B - 一种水下探测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水下探测机器人，涉及机器人技术领域，包括：机体，其包括多个机体节段，相邻所述机体节段适于滑动连接；机器人腿，其设置在所述机体节段上，所述机器人腿至少适于实现所述水下探测机器人走行模式下的走行、游动模式下的推进或操作模式下的操作功能中的一种；调节机构，其设置在相邻所述机体节段之间，用于调节所述机体节段之间的中心间距。本发明中多个机体节段滑动连接形成机体，通过调节机构调节相邻机体节段之间的间距，实现机体伸缩，从而可以根据洋流情况实时调整机体重心，使机体锚定更稳定，同时，通过机器人腿实现走行、推进或操作功能，方便开展精细探测。

Description

一种水下探测机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种水下探测机器人。

背景技术

随着海洋探测技术的发展，为了应对日益复杂的深海探测需求，研究人员提出将足式机器人应用于深海探测。在深海环境中，现有的水下爬游探测机器人机体长度固定，在海底锚定开展探测及作业时，当受到洋流冲击容易绕后支撑腿倾覆，机体稳定性差，并且，传统海洋探测器设计多以螺旋桨为推进器，在水中受洋流影响大，难以保持原位锚定和开展海底走行探测，同时，螺旋桨产生的水流扰动影响开展多样化的精细探测。

发明内容

本发明解决的问题是如何使水下探测机器人的机体锚定更稳定，方便开展精细探测。

为解决上述问题，本发明提供一种水下探测机器人，包括：

机体，其包括多个机体节段，相邻所述机体节段适于滑动连接；

机器人腿，其设置在所述机体节段上，所述机器人腿至少适于实现所述水下探测机器人走行模式下的走行、游动模式下的推进或操作模式下的操作功能中的一种；

调节机构，其设置在相邻所述机体节段之间，用于调节所述机体节段之间的中心间距。

可选地，所述调节机构包括齿轮、齿条和动力装置，所述齿轮设置在所述动力装置上，所述动力装置设置在其中一个所述机体节段上，所述齿条设置在相邻另一个所述机体节段上，所述动力装置适于通过所述齿轮与所述齿条驱动连接。

可选地，所述机器人腿包括腿本体和足端机构，所述腿本体一端与所述机体节段连接，所述腿本体的另一端与所述足端机构连接。

可选地，所述腿本体包括关节结构和板件结构，一个所述关节结构与所述机体节段连接，至少一个所述关节结构与所述板件结构连接，所述板件结构适于通过所述关节结构弯曲或旋转。

可选地，所述足端机构包括足端关节和走行组件，所述足端关节与所述腿本体的一端连接，所述走行组件设置在所述足端关节的一端。

可选地，所述走行组件包括半球足底、支撑杆、足端套筒及弹簧，所述支撑杆的一端与所述半球足底连接，所述支撑杆的另一端伸入所述足端套筒内并适于在所述足端套筒内滑动，所述足端套筒适于与所述足端关节连接，所述弹簧设置在所述足端套筒内，所述弹簧的一端与所述支撑杆连接，所述弹簧的另一端适于贴靠在所述足端关节的一端。

可选地，还包括附加组件，所述足端关节的一端设有安装位，所述附加组件拆卸式安装于所述安装位处。

可选地，所述附加组件为推进器或机械手，所述推进器或所述机械手与所述走行组件分别设置在所述足端关节相对的两端。

可选地，所述机械手包括手臂、手关节、翼形螺母、连杆和手爪，所述手臂与所述安装位拆卸式连接，并适于绕轴向转动，所述手关节与所述手臂连接，所述手关节设有输出轴，所述输出轴适于在所述手臂的带动下沿轴向伸缩，所述翼形螺母设置在所述输出轴上，并适于随所述输出轴轴向移动，所述连杆的一端与所述翼形螺母铰接，所述连杆的另一端与所述手爪铰接。

可选地，还包括浮力罐，所述浮力罐设置在所述机体上，并适于注排水以调整所述机体的重心。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：多个机体节段滑动连接形成机体，通过调节机构调节相邻机体节段之间的中心间距，实现机体伸缩，从而可以根据洋流情况实时调整机体重心，使机体锚定更稳定，同时，通过机器人腿实现走行、推进或操作功能，方便开展精细探测。

附图说明

图1为本发明实施例中水下探测机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例图1中A处的放大图；

图3为本发明实施例中水下探测机器人机体伸长锚定时的示意图；

图4为本发明实施例中水下探测机器人机体伸长操作时的示意图；

图5为本发明实施例中水下探测机器人机体收缩锚定时的示意图；

图6为本发明实施例中水下探测机器人机体收缩操作时的示意图；

图7为本发明实施例中水下探测机器人机体收缩悬浮操作时的示意图；

图8为本发明实施例中机器人腿的结构示意图；

图9为本发明实施例中机器人腿另一状态的结构示意图；

图10为本发明实施例中机器人腿又一状态的结构示意图；

图11为本发明实施例中走行组件的结构示意图；

图12为本发明实施例中机械手的结构示意图；

图13为本发明实施例中机体、调节组件、浮力罐、压力罐、电池组以及运动控制器安装的结构示意图；

图14为本发明实施例中机壳与底盘安装的结构示意图。

附图标记说明：

1-机体、11-机体节段、2-机器人腿、21-腿本体、211-关节结构、2111-根关节、2112-髋关节、2113-滚关节、2114-膝关节、212-板件结构、2121-基节板、2122-大腿板、2123-大腿加强板、2124-小腿板、2125-小腿加强板、22-足端机构、221-足端关节、2211-安装位、222-走行组件、2221-半球足底、2222-支撑杆、2223-足端套筒、2224-弹簧、2225-橡胶垫、3-调节机构、31-齿轮、32-齿条、33-动力装置、4-推进器、5-机械手、51-手臂、52-手关节、521-输出轴、53-翼形螺母、54-连杆、55-手爪、6-浮力罐、7-压力罐、8-电池组、9-运动控制器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，附图中“X”的正向代表前方，相应地，“X”的反向代表后方；“Y”的正向代表左方，相应地，“Y”的反向代表右方；“Z”的正向代表上方，相应地，“Z”的反向代表下方，术语“X”、“Y”、“Z”等指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

随着海洋探测技术的发展，为了应对日益复杂的深海探测需求，研究人员提出将足式机器人应用于深海探测。在深海环境中，现有的水下爬游探测机器人机体长度固定，在海底锚定开展探测及作业时，当受到洋流冲击容易绕后支撑腿倾覆，机体稳定性差，并且，传统海洋探测器设计多以螺旋桨为推进力，在水中受洋流影响大，难以保持原位锚定和开展海底走行探测，同时，螺旋桨产生的水流扰动影响开展多样化的精细探测。

为解决上述问题，如图1至图7所示，本发明的实施例提供一种水下探测机器人，包括：机体1，其包括多个机体节段11，相邻机体节段11适于滑动连接；机器人腿2，其设置在机体节段11上，机器人腿2至少适于实现水下探测机器人走行模式下的走行、游动模式下的推进或操作模式下的操作功能中的一种；调节机构3，其设置在相邻机体节段11之间，用于调节机体节段11之间的中心间距。

如图1至图7所示，水下探测机器人包括机体1和机器人腿2，机体1包括多个机体节段11，相邻的两个机体节段11滑动连接形成机体1，调节机构3设置在相邻两个机体节段11之间，用于调节机体节段11之间的中心间距，使得机体1可以伸缩，机器人腿2设置在机体节段11上，至少一个机体节段上的机器人腿2适于实现走行或推进功能，另一个机体节段11上的机器人腿2适于实现走行或夹持操作功能，机器人腿2可随机体节段11一起移动。机体节段11可设置两段、三段或更多段，机器人腿2的数量也可根据需要设置，调节机构3可采用气缸伸缩带动机体节段11移动、电机驱动导轨或导条带动机体节段11移动或其它形式的调节机构3。

其中，如图1所示，机体节段11之间的中心间距是指相邻两个机体节段11的中心沿X轴方向的距离。

具体地，本实施例中，机体节段11设有三段，分别是机体前段、机体中段和机体后段，机体前段由前段底盘、前段机壳组成，机体中段由中段底盘、中段机壳组成，机体后段由后段底盘、后段机壳组成，前段底盘、中段底盘和后段底盘通过调节机构3连接后形成机体底盘，前段机壳、中段机壳和后段机壳采用流线型设计，可以减小机体1所受水动力作用，提高机器人操作性和稳定性，同时可以减小能量消耗。机器人腿2设有六条，分别是左前腿、右前腿、左中腿、右中腿、左后腿和右后腿，其中，左前腿和右前腿分别对称设置在机体前段的左右两侧，并且可以实现走行或夹持操作功能，左中腿和右中腿分别对称设置在机体中段的左右两侧，并且可以实现走行或推进功能，左后腿和右后腿分别对称设置在机体后段的左右两侧，并且可以实现走行或推进功能，调节机构3设置在机体中段的中段底盘上，机体中段通过调节机构3分别连接机体前段和机体后段。

本实施例中，水下探测机器人具备游动模式、走行模式和操作模式三种工作模式，当水下探测机器人采用游动模式时，水下探测机器人的左前腿和右前腿折叠并收拢，左中腿、右中腿、左后腿和右后腿可以实现推进功能，使水下探测机器人游动；当水下探测机器人采用走行模式时，六条机器人腿2全部伸出呈支撑状态并可实现走行功能；当水下探测机器人采用操作模式时，水下探测机器人的左前腿和右前腿可以实现操作功能，左中腿、右中腿、左后腿和右后腿伸出并呈支撑状态，可以在操作平台锚定，实现在操作平台上进行作业。

这样，多个机体节段11滑动连接形成机体1，通过调节机构3调节相邻机体节段11之间的间距，实现机体1伸缩，从而可以根据洋流情况实时调整机体1重心，使机体1锚定更稳定，同时，通过机器人腿2实现走行、推进或操作功能，方便开展精细探测。

可选地，调节机构3包括齿轮31、齿条32和动力装置33，齿轮31设置在动力装置33上，动力装置33设置在其中一个机体节段11上，齿条31设置在相邻另一个机体节段11上，动力装置33适于通过齿轮31与齿条32驱动连接。

如图1和图2所示，动力装置33可以设置在机体前段、机体中段或机体后段上，齿轮31可设置一个或多个，齿条32的截面形状可以是三角形、矩形、圆形或者是其组合的各种形状，齿条32可以设置一个或多个。

具体地，本实施例中，动力装置33设置在机体中段的中段底盘上，齿轮31连接在动力装置33上并且分布在机体节段11的左右两侧，机体前段的前段底盘后端和机体后段的后段底盘前端分别设有滑块，齿条32采用具有平面结构的柱状齿条32，柱状齿条32的平面结构上设有可以与齿轮31啮合的轮齿，齿条32包括第一齿条和第二齿条，第一齿条连接在前段底盘的后端滑块上，并且轮齿朝上，第二齿条连接在后段底盘的前端滑块上，并且轮齿朝下，动力装置33的外壳上设有齿条安装件，第一齿条和第二齿条可以在齿条安装件内沿机体1的长度方向滑动，齿轮31设有两个并沿机体1的长度方向布置，第一齿条和第二齿条的轮齿均与两个齿轮31啮合，齿轮31在动力装置33的驱动下转动，带动齿条32沿机体1的长度方向移动，实现机体1的伸缩。

其中，如图1所示，机体1的长度方向是指沿X轴的方向。

这样，通过在其中一个机体节段11上设置动力装置33，齿轮31设置在动力装置33上，在相邻的另一个机体节段11上设置齿条32，齿条32与齿轮31驱动连接，动力装置33驱动齿轮31带动齿条32，使得相邻两个机体节段11之间的间距增大或减小，从而实现机体1的伸缩。

可选地，机器人腿2包括腿本体21和足端机构22，腿本体21一端与机体节段11连接，腿本体21的另一端与足端机构22连接。

如图8至图10所示，腿本体21与机体节段11之间可以通过焊接、铆接、螺纹连接、连接件连接或者其他方式进行连接，腿本体21与足端机构22之间也可以通过焊接、铆接、螺纹连接、连接件连接或者其他方式进行连接。

本实施例中，腿本体21的一端与机体节段11通过关节结构211活动连接，腿本体21的另一端与足端机构22通过足端关节221活动连接，关节结构211和足端关节221可以带动腿本体21和足端机构22弯曲或旋转，使得机器人腿2更加灵活，方便开展精细探测。

这样，腿本体21的一端与机体节段11连接，使得机器人腿2可以在调节机构3的驱动下随着机体节段11移动，增大或减小机器人腿2之间的间距，调整机器人腿2的支撑姿态，腿本体21的另一端与足端机构22连接，能够使机器人腿2实现走行、推进或操作功能。

可选地，腿本体21包括关节结构211和板件结构212，一个关节结构211与机体节段11连接，至少一个关节结构211与板件结构212连接，板件结构212适于通过关节结构211弯曲或旋转。

如图8至图10所示，腿本体21由关节结构211和板件结构212组成，关节结构211可以设置一个或多个，相应地，板件结构212也可以设置一个或多个。

具体地，如图8所示，本实施例中，腿本体21采用四个关节结构211，包括根关节2111、髋关节2112、滚关节2113和膝关节2114，根关节2111、髋关节2112、滚关节2113和膝关节2114均采用集成化驱动***驱动，板件结构212包括基节板2121、大腿板2122、大腿加强板2123、小腿板2124、小腿加强板2125，其中，腿本体21通过根关节2111连接在机体节段11上，根关节2111通过基节板2121与髋关节2112轴向垂直连接，使得腿本体21的大腿部具有互相垂直的两个自由度，髋关节2112通过大腿板2122与滚关节2113连接，两个大腿板2122之间设有大腿加强板2123，滚关节2113与膝关节2114连接并可以沿轴向转动，使得腿本体21的小腿部具有沿大腿部轴向旋转的自由度，膝关节2114上连接有小腿板2124，两个小腿板2124之间设有小腿加强板2125，腿本体21各关节结构211之间采用板件结构212进行连接，安装拆卸方便，便于保养和维护，同时，腿本体21各段做修型设计，使得腿本体21的关节结构211具有较大的运动空间，各段可以进行更大程度的折叠，提高操纵性能。

这样，由关节结构211与板件结构212连接形成腿本体21，腿本体21通过关节结构211与机体节段11连接，板件结构212可以通过关节结构211弯曲或旋转，使得机器人腿2具有更多方向的自由度，机器人腿2更加灵活，能够主动调节腿部接地姿态和足端位置，更好地适应复杂的水下环境，方便开展精细探测。

可选地，足端机构22包括足端关节221和走行组件222，足端关节221与腿本体21的一端连接，走行组件222设置在足端关节221的一端。

如图8至图10所示，足端关节221连接在腿本体21的末端，走行组件222与足端关节221连接，可以设置在足端关节221的中部，也可以设置在足端关节221的两端，本实施例中，足端关节221的中部设有转轴，足端关节221通过转轴连接在腿本体21的两个小腿板2124上，足端关节221的两端可以以转轴为轴转动，并收纳至两个小腿板2124之间的容纳空间内，走行组件222连接在足端关节221的一端。

这样，由足端关节221与走行组件222连接形成足端机构22，走行组件222设置在足端关节221的一端，使得足端机构22可以实现走行功能，足端关节221与腿本体21的一端连接，使得足端机构22可以通过足端关节221进行转动，方便实现更多功能。

可选地，走行组件222包括半球足底2221、支撑杆2222、足端套筒2223及弹簧2224，支撑杆2222的一端与半球足底2221连接，支撑杆2222的另一端伸入足端套筒2223内并适于在足端套筒2223内滑动，足端套筒2223适于与足端关节221连接，弹簧2224设置在足端套筒2223内，弹簧2224的一端与支撑杆2222连接，弹簧2224的另一端适于贴靠在足端关节221的一端。

如图11所示，走行组件222可以采用滚轮、履带或其它形式的走行组件222，具体地，本实施例中，走行组件222采用具有二级缓冲功能的走行组件222，包括足底、支撑杆2222、足端套筒2223、弹簧2224及橡胶垫2225，其中，足底采用半球足底2221，支撑杆2222的一端连接半球足底2221，另一端套装在足端套筒2223内，并可以沿足端套筒2223的内壁滑动，足端套筒2223内还设有弹簧2224及橡胶垫2225，弹簧2224套装在支撑杆2222的上端与足端套筒2223的顶部之间，橡胶垫2224设置在支撑杆2222的上端并位于弹簧2224的内部。

这样，走行组件222由半球足底2221、支撑杆2222、足端套筒2223、弹簧2224及橡胶垫2225组成，通过弹簧2224实现走行组件222第一级缓冲，通过橡胶垫2225实现走行组件222第二级缓冲，由于水下泥面具有高粘附特性，走行组件222触土面积越大，触土面过渡不圆滑，都会增大土壤粘附力，走行组件222的足底设计为半球形，有利于减小土壤粘附力；在水下走行时，由于外界环境杂质较多，走行组件222采用支撑杆2222套设在足端套筒2223内并可以在足端套筒2223内滑动，支撑杆2222与足端套筒2223之间套装紧密，杂质不易进入足端套筒2223内造成走行组件222卡死，使得走行组件222走行更加稳定可靠。

可选地，水下探测机器人还包括附加组件，足端关节221的一端设有安装位2211，附加组件拆卸式安装于安装位2211处。

如图8所示，本实施例中，足端关节221的中部设有转轴，足端关节221通过转轴连接在腿本体21的两个小腿板2124上，足端关节221的两端可以以转轴为轴转动，并收纳至两个小腿板2124之间的容纳空间内，足端关节221的一端与走行组件222连接，足端关节221的另一端还设有安装位2211，附加组件可以通过螺钉或者螺纹连接等方式拆卸式安装于安装位2211处。

这样，通过在足端关节221的一端设置安装位2211，附加组件可拆卸式安装于安装位2211处，可以拓展水下探测机器人的功能，方便开展精细探测。

可选地，附加组件为推进器4或机械手5，推进器4或机械手5与走行组件222分别设置在足端关节221相对的两端。

如图9和图10所示，附加组件可以是推进器4、机械手5、锚固装置或者是其它功能的结构，各条机器人腿2可以根据需要设置不同的附加组件，本实施例中，左前腿和右前腿的附加组件为机械手5，左中腿、右中腿、左后腿和右后腿的附加组件为推进器4，推进器4或机械手5与走行组件222分别设置在各条机器人腿2足端机构22的足端关节221上相对的两端。

这样，推进器4或机械手5与走行组件222分别设置在足端关节221相对的两端，使得足端机构22可以根据不同工况需求切换至不同状态，方便开展精细探测。

可选地，机械手5包括手臂51、手关节52、翼形螺母53、连杆54和手爪55，手臂51与安装位2211拆卸式连接，并适于绕轴向转动，手关节52与手臂51连接，手关节52设有输出轴521，输出轴521适于在手臂51的带动下沿轴向伸缩，翼形螺母53设置在输出轴521上，并适于随输出轴521轴向移动，连杆54的一端与翼形螺母53铰接，连杆54的另一端与手爪55铰接。

如图12所示，机械手5可以采用各种不同类型的结构，例如采用形状记忆材料制作机械手5，控制材料温度使其形变实现抓取动作、采用剪刀型结构实现抓取动作或其它形式的机械手5。

实施例中，机械手5由手臂51、手关节52、翼形螺母53、连杆54和手爪55组成，手臂51可以绕轴向转动，手臂51一端的法兰盘与足端关节221的安装位2211通过螺钉拆卸式连接，手关节52通过螺钉与手臂51连接，手关节52包括沿手臂51轴向设置的输出轴521，在手臂51绕轴向转动时可带动输出轴521沿轴向伸缩，输出轴521上靠近手爪55的一端设有翼形螺母53，翼形螺母53是指外壁具有两侧翼，侧翼上设有通孔可与连杆54铰接的螺母，翼形螺母53可采用方翼、圆翼或其他形状的翼，连杆54的两端分别与翼形螺母53和手爪55铰接，翼形螺母53在输出轴521的带动下沿手臂51轴向移动，从而带动手爪55开合，实现机械手5的抓取动作。

这样，机械手5通过手臂51与安装位2211拆卸式连接，手臂51可以绕轴向转动，手关节52连接在手臂51上并设有输出轴521，输出轴521可以在手臂51的带动下沿轴向伸缩，输出轴521上设有翼形螺母53，连杆54的两端分别与翼形螺母53和手爪55铰接，输出轴521沿轴向伸缩时带动翼形螺母53沿轴向移动，从而带动连杆54驱动手爪55开合，同时，手臂51可以绕轴向转动，从而使机械手5可以绕轴向旋转，使得机械手5实现抓取或旋转的的操作功能。

可选地，水下探测机器人还包括浮力罐6，浮力罐6设置在机体1上，并适于注排水以调整机体1的重心。

如图13所示，浮力罐6可设置在机体前段、机体中段或机体后段，浮力罐6可根据水下探测机器人作业深度的不同，选择安装一个或多个，选择安装一个时，浮力罐6安装于机体1质心位置，选择安装多个时，浮力罐6均布于机体1各处。

本实施例中，选择安装一个浮力罐6，浮力罐6安装在机体中段的中段底盘上并位于机体1的质心处，浮力罐6内设有多个隔仓，各隔仓之间通过管道连接，管道上设有控制阀，控制阀控制管道的开闭，浮力罐6可通过管道进行注排水调整各个隔仓内的水位，从而调整浮力罐6的重量和重心位置，实现调整机体1的重量和重心位置。

这样，在机体1上设置浮力罐6，并通过对浮力罐6进行注排水以调整机体1重量以及重心位置配合机体1伸缩，从而使机体1锚定更稳定。

可选地，水下探测机器人还包括压力罐7，压力罐7安装在机体1内，压力罐7内安装有精密探测设备。

如图13所示，压力罐7可设置在机体前段、机体中段或机体后段，根据水下探测机器人工作深度不同，可采用不同类型的压力罐7，本实施例中，压力罐7采用耐压罐，耐压罐由两个钛合金半球组成，相互连接形成耐压密封容器，在连接处安装水密接插件用于仪器线缆连接，耐压罐安装在机体前段的前段底盘上，并位于前段滑块的前方，精密探测设备安装在耐压罐内。水下探测机器人机体1的底盘和外壳在连接处进行动密封，在百米级潜深，水下探测机器人可以依靠机体1的外壳和内部框架承受外界压力；在千米级大潜深，机体1的底盘和外壳的密封处可能部分失效，耐压罐可保证精密仪器工作正常，耐压罐设置在机体前段与设置在机体前段的机器人腿2上的机械手5距离更近，可以减少线缆的长度，不仅节省材料，还能使线缆不易缠绕，使水下探测机器人更加灵活。

这样，在机体1内设置压力罐7，并将精密探测设备安装在压力罐7内，在深海压力环境下可以保护精密探测设备不被损坏，提高水下探测机器人的探测能力。

可选地，水下探测机器人还包括电池组8和运动控制器9，电池组8和运动控制器9安装在机体1内。

如图13所示，电池组8和运动控制器9可设置在机体前段、机体中段或机体后段，电池组8可设置一组或多组，采用干电池或蓄电池，运动控制器9可根据需要选择合适型号的运动控制器9，在此不作限制，本实施例中，电池组8和运动控制器9设置在机体后段的后段底盘上，电池组8位于两个后段滑块的后方，运动控制器9位于电池组8的前方，并位于两个后段滑块之间。

这样，通过在机体1内安装电池组8和运动控制器9，可以为水下探测机器人提供动力并实现不同的工作模式。

如图3至图7所示，水下探测机器人具备游动模式、走行模式和操作模式三种工作模式。当水下探测机器人采用游动模式时，水下探测机器人的左前腿和右前腿折叠并收拢，左中腿、右中腿、左后腿和右后腿的足端机构22通过足端关节221旋转切换至推进器4伸出的状态。各机器人腿2通过根关节2111、髋关节2112、滚关节2113、膝关节2114和足端关节221旋转，调整各条机器人腿2上足端机构22的推进器4的推进方位，使各推进器4均按水下探测机器人运动目标方向进行推进，从而提高了推进效率。在水下探测机器人游动时，水下探测机器人的机体1处于收缩状态，这样能减小机体1所受水动力的作用，从而提高水下探测机器人的操作性和稳定性，同时收缩状态的机体1为流线型，可以减小水体阻力，降低能量消耗。

如图3和图5所示，当水下探测机器人采用走行模式时，六条机器人腿2的足端机构22通过足端关节221旋转切换至走行组件222伸出的状态。此时，每条机器人腿2均具有四个关节结构211参与走行，根关节2111、髋关节2112和膝关节2114能完成水下探测机器人的走行功能，滚关节2113可以主动调节机器人腿2的姿态，提高机器人腿2的抓地力，从而使水下探测机器人走行更加稳定。当水流冲击大时，水下探测机器人的机体前段上仰将导致水下探测机器人绕左后腿、右后腿足端所在的直线形成的倾覆轴旋转倾覆，此时调节机体前段和机体后段至机体中段的距离，左前腿、右前腿前移，左后腿、右后腿后移，使水下探测机器人的重心整体前移，可以增大水下探测机器人重心到倾覆轴之间的距离，从而增大倾覆力矩，防止水下探测机器人倾覆，使水下探测机器人走行更加稳定。

如图4、图6和图7所示，当水下探测机器人采用操作模式时，水下探测机器人的左前腿和右前腿的足端机构22通过足端关节221旋转切换至机械手5伸出的状态，此时两条前腿具有六个自由度，具备空间操作能力。左中腿、右中腿、左后腿和右后腿的足端机构22通过足端关节221旋转切换至走行组件222伸出的状态，通过调整机器人腿2的姿态，可以在操作平台锚定，实现在操作平台上进行作业。左中腿、右中腿、左后腿和右后腿的足端机构22通过足端关节221旋转切换至推进器4伸出的状态时，通过调整机器人腿2的姿态，使水下探测机器人在海水中能保持较稳定的浮游姿态，从而实现水下探测机器人在浮游姿态下作业。

当水下探测机器人由从游动模式至走行模式进行切换时，水下探测机器人先进入浮游状态，水下探测机器人游动至目标位置后，同时打开折叠状态的左前腿、右前腿、左后腿和右后腿并通过足端关节221旋转将足端机构22转换至走行组件222伸出状态，将左中腿、右中腿的足端机构22维持在推进器4伸出状态，维持水下探测机器人的稳定，同时左前腿、右前腿、左后腿和右后腿支撑地面，待机器人腿2支撑稳定后，将左中腿、右中腿转换至走行组件222伸出状态并形成支撑，完成水下探测机器人从游动模式转换为走行模式。

当水下探测机器人由从走行模式至游动模式进行切换时，为提高游动时水下探测机器人的稳定性和可操作性，不破坏机体流线外形，水下探测机器人的机体1需处于收缩状态。水下探测机器人完成机体1收缩后，处于六条机器人腿2稳定支撑的状态，左前腿、右中腿、左后腿抬起，足端机构22转换至推进器4伸出状态，并逐渐增大推力，引导水下探测机器人从地面跃起至悬浮状态，随后右前腿、左中腿、右后腿的足端机构22转换至推进器4伸出状态，并逐渐施加推力，同时左前腿、右中腿、左后腿足端机构22的推进器4推力逐渐减小，使悬浮状态的水下探测机器人保持平稳，从而完成水下探测机器人从走行模式至游动模式的切换。

水下探测机器人走行模式时机体1的伸缩过程如下：水下探测机器人处于机器人腿2支撑状态，先变换机体前段与机体中段之间的间距，具体地，左中腿、右中腿、左后腿、右后腿支撑，左前腿、右前腿上抬，此时动力装置33带动机体中段上的齿轮31转动，齿轮31带动齿条32作用，通过齿条32带动机体前段移动到指定位置，左前腿、右前腿下放并支撑，完成机体前段与机体中段间距的变动；然后变换机体后段与机体中段之间的间距，具体地，左前腿、右前腿、左中腿、右中腿支撑，左后腿、右后腿上抬，此时动力装置33带动机体中段上的齿轮31转动，齿轮31带动齿条32作用，通过齿条32带动机体后段移动到指定位置，左后腿、右后腿下放并支撑，完成机体后段与机体中段间距的变动，至此，水下探测机器人完成整个机体1的伸缩。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种水下探测机器人，其特征在于，包括：

机体(1)，其包括多个机体节段(11)，相邻所述机体节段(11)适于滑动连接；

机器人腿(2)，其设置在所述机体节段(11)上，所述机器人腿(2)至少适于实现所述水下探测机器人走行模式下的走行、游动模式下的推进或操作模式下的操作功能中的一种，且所述机器人腿(2)适于在走行模式下的走行、游动模式下的推进或操作模式下的操作功能之间进行切换；

调节机构(3)，其设置在相邻所述机体节段(11)之间，用于调节所述机体节段(11)之间的中心间距，所述调节机构(3)包括齿轮(31)、齿条(32)和动力装置(33)，所述齿轮(31)设置在所述动力装置(33)上，所述动力装置(33)设置在其中一个所述机体节段(11)上，所述齿条(32)设置在相邻另一个所述机体节段(11)上，所述动力装置(33)适于通过所述齿轮(31)与所述齿条(32)驱动连接。

2.根据权利要求1所述的水下探测机器人，其特征在于，所述机器人腿(2)包括腿本体(21)和足端机构(22)，所述腿本体(21)一端与所述机体节段(11)连接，所述腿本体(21)的另一端与所述足端机构(22)连接。

3.根据权利要求2所述的水下探测机器人，其特征在于，所述腿本体(21)包括关节结构(211)和板件结构(212)，一个所述关节结构(211)与所述机体节段(11)连接，至少一个所述关节结构(211)与所述板件结构(212)连接，所述板件结构(212)适于通过所述关节结构(211)弯曲或旋转。

4.根据权利要求2所述的水下探测机器人，其特征在于，所述足端机构(22)包括足端关节(221)和走行组件(222)，所述足端关节(221)与所述腿本体(21)的一端连接，所述走行组件(222)设置在所述足端关节(221)的一端。

5.根据权利要求4所述的水下探测机器人，其特征在于，所述走行组件(222)包括半球足底(2221)、支撑杆(2222)、足端套筒(2223)及弹簧(2224)，所述支撑杆(2222)的一端与所述半球足底(2221)连接，所述支撑杆(2222)的另一端伸入所述足端套筒(2223)内并适于在所述足端套筒(2223)内滑动，所述足端套筒(2223)适于与所述足端关节(221)连接，所述弹簧(2224)设置在所述足端套筒(2223)内，所述弹簧(2224)的一端与所述支撑杆(2222)连接，所述弹簧(2224)的另一端适于贴靠在所述足端关节(221)的一端。

6.根据权利要求4所述的水下探测机器人，其特征在于，还包括附加组件，所述足端关节(221)的一端设有安装位(2211)，所述附加组件拆卸式安装于所述安装位(2211)处。

7.根据权利要求6所述的水下探测机器人，其特征在于，所述附加组件为推进器(4)或机械手(5)，所述推进器(4)或所述机械手(5)与所述走行组件(222)分别设置在所述足端关节(221)相对的两端。

8.根据权利要求7所述的水下探测机器人，其特征在于，所述机械手(5)包括手臂(51)、手关节(52)、翼形螺母(53)、连杆(54)和手爪(55)，所述手臂(51)与所述安装位(2211)拆卸式连接，并适于绕轴向转动，所述手关节(52)与所述手臂(51)连接，所述手关节(52)设有输出轴(521)，所述输出轴(521)适于在所述手臂(51)的带动下沿轴向伸缩，所述翼形螺母(53)设置在所述输出轴(521)上，并适于随所述输出轴(521)轴向移动，所述连杆(54)的一端与所述翼形螺母(53)铰接，所述连杆(54)的另一端与所述手爪(55)铰接。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的水下探测机器人，其特征在于，还包括浮力罐(6)，所述浮力罐(6)设置在所述机体(1)上，并适于注排水以调整所述机体(1)的重心。

Images