一種氣動肌肉拮抗式驅動的仿青蛙游動機器人的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種仿青蛙游動機器人，具體涉及一種氣動肌肉拮抗式驅動的仿青蛙游動機器人，屬于機器人技術領域。
【背景技術】
[0002]由于海洋資源開發的需求，近年來以高推進效率、快速機動、低功耗、低噪聲為研究目標的仿生水下推進機器人受到國內外學者的廣泛關注。
[0003]人們較早開始了對仿魚類游動機器人的研究，而對仿青蛙游動機器人的研究較少，青蛙游動是一種間歇性、爆發性的瞬時驅動游動方式，其具有快速的機動性和靈活性，包括快速的起動速度以及轉向能力。相比于魚類游動，更容易與其他運動模式相融合，而且青蛙基于劃動機理的游動方式克服了魚類游動過程中非對稱擺動造成的不穩定性。
[0004]哈爾濱工業大學研制的仿青蛙跳躍機構以氣動肌肉為驅動器，每個關節由一個氣動肌肉和一個復位彈簧驅動，可完成青蛙的仿生蹬腿、收腿等動作。但是該機構在蹬腿時氣動肌肉要克服彈簧力，收腿時由彈簧自由收縮不能控制收腿速度，這樣導致實際驅動能力差。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是為了解決現有的仿青蛙跳躍機構以氣動肌肉為驅動器，，每個關節由一個氣動肌肉和一個復位彈簧驅動，可完成青蛙的仿生蹬腿、收腿等動作。但是該機構在蹬腿時氣動肌肉要克服彈簧力，收腿時由彈簧自由收縮不能控制收腿速度，這樣存在實際驅動能力差的問題，進而提供一種氣動肌肉拮抗式驅動的仿青蛙游動機器人。
[0006]本發明的技術方案是:一種氣動肌肉拮抗式驅動的仿青蛙游動機器人，它包括基體本體、兩個大腿本體、兩個小腿本體、兩個足部、兩個髖關節、兩個膝關節和兩個踝關節，每個大腿本體分別通過一個髖關節可轉動安裝在基體本體的一側，每個小腿本體通過一個膝關節與一個大腿本體可轉動連接，每個足部通過一個踝關節與一個小腿本體可轉動連接，
[0007]基體本體包括密封艙、兩個支撐板、兩個基體骨骼上、兩個基體骨骼下、四個氣動肌肉第一連接件、四個髖關節驅動氣動肌肉、兩個基體骨骼連接件和供氣氣動系統，供氣氣動系統安裝在密封艙內，兩個支撐板分別安裝在密封艙的左右兩側，一個基體骨骼上和一個基體骨骼下為一組氣動肌肉架體，一個基體骨骼上和一個基體骨骼下由上至下依次分別安裝在一個支撐板上，每組氣動肌肉架體之間分別通過一個基體骨骼連接件支撐連接，兩個髖關節驅動氣動肌肉安裝在一組氣動肌肉架體上，兩個髖關節驅動氣動肌肉的一端通過兩個氣動肌肉第一連接件安裝在氣動肌肉架體的左右兩端，兩個髖關節驅動氣動肌肉的另一端通過一個髖關節與大腿本體連接，
[0008]兩個大腿本體和兩個小腿本體的結構相同，每個大腿本體均包括密封殼上、大腿密封殼、大腿骨骼上、大腿骨骼下、大腿骨骼連接件和兩個膝關節驅動氣動肌肉，大腿骨骼上和大腿骨骼下上下設置，大腿骨骼上和大腿骨骼下之間通過大腿骨骼連接件連接，兩個膝關節驅動氣動肌肉的一端與大腿骨骼上和大腿骨骼下的一端連接，兩個膝關節驅動氣動肌肉的另一端與膝關節連接，密封殼上和大腿密封殼分別密封蓋裝在大腿骨骼上和大腿骨骼下的上下兩端；
[0009]足部包括腳蹼連桿、腳掌、腳掌支撐、四個腳趾和腳蹼，腳掌通過腳掌支撐與腳蹼連桿連接，每個腳趾與腳掌轉動連接，腳蹼與四個腳趾連接；
[0010]膝關節包括固定基座、旋轉基座、旋轉軸、靜密封機構、動密封機構、第一軸承、杠桿、兩個驅動器和編碼器，
[0011 ]固定基座和旋轉基座上下設置，旋轉軸豎直穿設在固定基座和旋轉基座內，旋轉軸與固定基座和旋轉基座之間的連接處通過動密封機構密封，旋轉基座內通過靜密封機構與旋轉軸密封連接，編碼器安裝在固定基座內的旋轉軸的上端，杠桿和第一軸承依次套裝在旋轉軸上，杠桿與旋轉軸的上部相互配合實現聯動，兩個驅動器的末端分別與杠桿的一端連接；
[0012]靜密封機構包括第一密封圈、旋轉筋骨和螺釘，伸入到旋轉基座內的旋轉軸下部設有靜密封階梯臺肩，旋轉筋骨的設有多個筋骨臺肩，旋轉筋骨套裝在旋轉軸下部的靜密封階梯臺肩上，靜密封階梯臺肩上部外側壁與旋轉筋骨之間留有靜密封空隙，第一密封圈套裝在靜密封空隙內，螺釘穿設在旋轉筋骨的下部；
[0013]動密封機構包括第二密封圈、V型密封圈和套筒，第二密封圈套裝在旋轉軸的外側壁上，且第二密封圈與固定基座的殼體之間留有儲油腔室，V型密封圈套裝在旋轉軸上并位于固定基座的殼體的下部內側壁與旋轉基座的上端之間，套筒套裝在旋轉軸的外側壁上，且位于V型密封圈的下端；
[0014]髖關節包括髖關節軸、髖關節軸承座、兩個氣動肌肉第二連接件和兩個拉桿，髖關節軸的上部與基體骨骼上和基體骨骼下固定連接，髖關節軸承座可轉動套裝在髖關節軸上，髖關節軸的下部與大腿骨骼下轉動連接，并且轉動處通過動密封機構密封，兩個拉桿的一端固連在大腿骨骼下中，兩個拉桿另一端對稱安裝在髖關節軸承座的兩端，每個拉桿還插在一個氣動肌肉第二連接件中，氣動肌肉第二連接件與一個髖關節驅動氣動肌肉連接。
[0015]本發明與現有技術相比具有以下效果:
[0016]1.本發明采用了仿生度高的拮抗式肌肉驅動關節運動的形式，通過兩個氣動肌肉驅動單個關節，通過一個氣動肌肉收縮一個氣動肌肉舒張帶動關節軸轉動，進而實現蹬腿與收腿動作，能夠精確和快速控制關節位置，并且能夠調整關節剛度，提高整體機構穩定性。
[0017]2.本發明中各本體采用創新性的配置方式，基體本體、大腿本體、小腿本體和足部為兩兩層疊方式設置，即兩個大腿本體始端設置在基體本體末端上方，兩個小腿本體始端設置在大腿本體末端下方，足部始端設置在小腿本體末端上方，由此能夠根據需要調整兩關節間距，不受內部機構幾何參數影響。
[0018]3.本發明氣動肌肉連接件通過軸與各桿件相連，從而使基體本體、大腿本體和小腿本體均具有水下密封結構，電氣系統可以集成在殼體內部，實現機器人的獨立游動。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的整體結構示意圖，圖2是圖1的俯視圖，圖3是圖1的側視圖，圖4是圖1的局部放大圖，圖5是膝關節的主剖視圖，圖6是圖5的局部放大圖，圖7是本發明的氣動系統原理圖；圖8是本發明氣動系統一種安裝結構圖，圖9是大腿部分結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]【具體實施方式】一:結合圖1至圖9說明本實施方式，本實施方式一種氣動肌肉拮抗式驅動的仿青蛙游動機器人，它
[0021 ] 包括基體本體1、兩個大腿本體2、兩個小腿本體3、兩個足部4、兩個髖關節5、兩個膝關節6和兩個踝關節7，每個大腿本體2分別通過一個髖關節5可轉動安裝在基體本體I的一側，每個小腿本體3通過一個膝關節6與一個大腿本體2可轉動連接，每個足部4通過一個踝關節7與一個小腿本體3可轉動連接，
[0022 ]基體本體I包括密封艙1-1、兩個支撐板1-2、兩個基體骨骼上1-3、兩個基體骨骼下1-4、四個氣動肌肉第一連接件1-5、四個髖關節驅動氣動肌肉1-6、兩個基體骨骼連接件1-7和供氣氣動系統，供氣氣動系統安裝在密封艙1-1內，兩個支撐板1-2分別安裝在密封艙1-1的左右兩側，一個基體骨骼上1-3和一個基體骨骼下1-4為一組氣動肌肉架體，一個基體骨骼上1-3和一個基體骨骼下1-4由上至下依次分別安裝在一個支撐板1-2上，每組氣動肌肉架體之間分別通過一個基體骨骼連接件1-7支撐連接，兩個