本發(fā)明涉及一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)，通過模仿蜈蚣在復雜地形下的行走時的腿部運動姿態(tài)，利用扁平化設計，實現(xiàn)戰(zhàn)時單兵低姿匍匐行進的自動化。屬于提高作戰(zhàn)效率，減少戰(zhàn)士體能消耗，降低著彈面面積的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)。

背景技術：

單兵低姿匍匐前進用于利用低矮掩體迅速隱蔽地接近目標或敵火力下通過障礙物。我軍單兵低姿匍匐前進是在臥倒的基礎上進行的，利用手臂扒地和兩腳蹬地協(xié)調一致向前行進。但在訓練或實戰(zhàn)中，低姿匍匐前進仍存在許多尚待改進之處。

1)單兵低姿匍匐前進時身體大部分與地面微接，摩擦力大，前進受阻。增加戰(zhàn)士體能消耗，影響作戰(zhàn)效率。同時，在復雜地形下匍匐前進時，戰(zhàn)士身體上下起伏，易擴大著彈面面積，進而造成非必要的戰(zhàn)斗減員。

因此，通過模仿蜈蚣在復雜地形下的行走時的腿部運動姿態(tài)，利用扁平化設計，將多節(jié)機械仿生足組成一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)，進而優(yōu)化設計出符合單兵作戰(zhàn)需求的單兵機甲。使戰(zhàn)士身體與地面稍有間隙，降低摩擦。利用機甲自帶的能源前進，減少戰(zhàn)士體能消耗，保存戰(zhàn)斗實力。同時，自適應復雜地形的扁平化設計，減少戰(zhàn)士暴露面積，減小著彈面面積，有效減少非戰(zhàn)斗減員。

2)單兵低姿匍匐前進時前進的動力多由手臂和兩腳提供。當手臂向前扒地時，手肘關節(jié)處手骨與地面磕碰，導致手肘表皮磕傷碰傷。在訓練時造成訓練傷，戰(zhàn)時在成不必要的非戰(zhàn)斗傷，進而影響訓練或作戰(zhàn)效益。

為此，根據(jù)基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)優(yōu)化設計的單兵機甲，將戰(zhàn)士身體與地面隔開，有效杜絕戰(zhàn)士身體與地面的磕碰情況，防止訓練傷的發(fā)生，戰(zhàn)時提高作戰(zhàn)效益。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，是提供一種提高作戰(zhàn)效率，減少戰(zhàn)士體能消耗，降低著彈面面積的的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)包括：支撐避震模塊、仿生足模塊、動力及傳動模塊三部分。

所述的支撐避震模塊包括地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)節(jié)單元的支撐框架部分和節(jié)單元之間的連接避震部分。支撐框架部分由從動節(jié)架、主動節(jié)架、前主動連節(jié)桿、后主動連節(jié)桿和從動連節(jié)桿組成。多對節(jié)架構成的節(jié)單元，配合多對仿生足模塊，實現(xiàn)系統(tǒng)的多足交替行進運動功能。連接避震部分由上彈簧架、下彈簧架、側彈簧架和避震彈簧組成，利用避震彈簧的拉力和扭力保持節(jié)架間的相對位置，減小節(jié)架間相對位移，構成能夠自適應復雜地形的連接部分。所述的支撐避震模塊與仿生足模塊一同構成本發(fā)明的主體部分。

所述的仿生足模塊包括偏心輪主體、偏心輪端蓋、導桿和仿生足四部分。動力通過傳動模塊由電機傳導至仿生足模塊中各仿生足模塊的偏心輪主體，偏心輪主體帶動導桿一端沿圓形軌跡運動。偏心輪主體與導桿和各節(jié)架構成曲柄滑塊機構，結合類“W”型的仿生足，衍生出模仿蜈蚣行走時腿部運動姿態(tài)的仿生足模塊。所述的仿生足模塊與支撐避震模塊一同構成本發(fā)明的主體部分。

所述的動力及傳動模塊包括減速電機、電機輸出軸、傳動齒輪和連接板組成。輸出轉速為30r/min的JS-50TT減速電機將動力依次通過電機輸出軸、傳動齒輪和連接板，最終到達各節(jié)單元的各偏心輪主體。并通過調節(jié)傳動齒輪來控制各仿生足模塊的相位差。所述的動力及傳動模塊是地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)運動的動力核心。

本發(fā)明地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)采用了以上的技術方案，具有以下優(yōu)點和特點：

1、地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)利用曲柄滑塊機構，結合類“W”型的仿生足，衍生出模擬蜈蚣在復雜地形下行走時腿部運動姿態(tài)的仿生足模塊，完成系統(tǒng)基于相位差的多足交替前進動作，實現(xiàn)系統(tǒng)前進、轉彎的運動前提。

2、支撐避震模塊利用避震彈簧的拉力和扭力保持節(jié)架間的相對位置，減小節(jié)架間相對位移，構成能夠自適應復雜地形的避震模塊。

3、動力及傳動模塊利用多對不同的連節(jié)桿及傳動齒輪，將各節(jié)單元連接在一起，并通過調節(jié)傳動齒輪來控制各仿生足模塊的相位差，實現(xiàn)系統(tǒng)基于相位差的前提。

4、地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)運用扁平化設計，降低整體高度，為實戰(zhàn)化設計提供保障。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)模型樣機的外觀圖

圖2是本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)模型樣機的外觀結構圖

圖3是本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)模型樣機從動節(jié)單元的外觀結構圖

圖4是本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)模型樣機主動節(jié)單元的外觀結構圖

圖5是本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)模型樣機仿生足模塊的外觀結構圖

圖6是本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)模型樣機仿生足模塊的裝配順序圖

圖7是本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)模型樣機傳動模塊的外觀圖

圖8是本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)模型樣機傳動模塊的外觀結構圖

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

本發(fā)明是一種提高作戰(zhàn)效率，減少戰(zhàn)士體能消耗，降低著彈面面積的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)。由支撐避震模塊、仿生足模塊、動力及傳動模塊三部分組成。

一、請參見圖1、圖3和圖4。本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)(如圖1)由若干節(jié)節(jié)單元(如圖3、圖4)連接組成。節(jié)單元可分為從動節(jié)單元(如圖3)和主動節(jié)單元(如圖4)。由一節(jié)主動單元節(jié)提供動力，帶動一定數(shù)量的從動單元節(jié)將動力輸出至仿生足模塊，并利用相位差使各仿生足交替運動，進而實現(xiàn)系統(tǒng)的行進。

二、支撐避震模塊包括地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)節(jié)單元的支撐框架部分和節(jié)單元之間的連接避震部分。

1、請參見圖2。本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)的支撐框架部分由A001從動節(jié)架、A002主動節(jié)、A003前主動連節(jié)桿、A004后主動連節(jié)桿和A005從動連節(jié) 桿組成。各節(jié)架為仿生足模塊或電機提供裝配支撐，各連節(jié)桿用于連接相鄰的單元節(jié)并為傳動齒輪提供裝配支撐。支撐框架部分構成本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)的主體部分。

2、請參見圖2。本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)的連接避震部分由A101上彈簧架、A102下彈簧架、A103側彈簧架和A104避震彈簧組成。避震彈簧裝配于各彈簧架上，各彈簧架利用M2自攻螺絲緊固與各節(jié)架上。系統(tǒng)行進時，上部2套，底部3套的避震部分利用避震彈簧的拉力和扭力保持節(jié)架間的相對位置，減小節(jié)架間相對位移，構成能夠自適應復雜地形的連接避震模塊。

三、仿生足模塊包括偏心輪主體、偏心輪端蓋、導桿和仿生足四部分。各節(jié)架的仿生足模塊，利用節(jié)架間傳動齒輪的相位差，交替運轉，進而實現(xiàn)系統(tǒng)的行進。

請參見圖5、圖6。本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)的各仿生足模塊(如圖6)由A201偏心輪主體、A202偏心輪端蓋、A203導桿、A204仿生足以及軸承、光軸等標準件組成。電機動力由傳動模塊傳導至A201偏心輪主體，A201偏心輪主體繞主軸轉動。A203導桿一端套于A201偏心輪主體副軸上，另一端與A204仿生足連接，A203導桿中部直槽口套于節(jié)架上φ5光軸。整體構成曲柄滑塊機構，適當優(yōu)化，衍生出模仿蜈蚣行走時腿部運動姿態(tài)的仿生足模塊。A204仿生足模仿禽類類“W”型爪子抓地以加大摩擦，增加穩(wěn)定性，以更好地讓系統(tǒng)行進。

四、動力及傳動模塊包括減速電機、電機輸出軸、傳動齒輪和連接板四部分組成。由裝配于主動節(jié)單元上的JS-50TT減速電機輸出動力，通過傳動模塊將動力分配至若干從動節(jié)單元上的仿生足模塊，進而實現(xiàn)系統(tǒng)的行進。

請參見圖7、圖8。本發(fā)明一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)的傳動模塊(如圖8)由A301電機輸出軸、A302傳動齒輪、A303連接板及軸承、光軸等標準件組成。動力由JS-50TT減速電機(如圖8)通過A301電機輸出軸輸出。主動單元節(jié)中A301電機輸出軸、A302傳動齒輪和A303連接板通過螺釘緊固連接。從動單元節(jié)中A302傳動齒輪和A303連接板通過螺釘緊固連接。主動、從動單元節(jié)之間通過一組反向傳動齒輪連接，確保各輸出輪轉向一致。

本發(fā)明所述的一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)，動力由JS-50TT減速電機通過電機輸出軸輸出。經(jīng)過傳動模塊傳遞到各單元節(jié)的仿生足模塊。仿生足模塊中的偏心輪主體帶動導桿做曲柄滑塊運動。導桿帶動仿生足運動，與地面間歇性接觸，利用節(jié)架間傳動齒輪的相位差，交替運轉，進而實現(xiàn)系統(tǒng)的行進。

本發(fā)明中，支撐避震模塊利用避震彈簧的拉力和扭力保持節(jié)架間的相對位置，減小節(jié)架間相對位移，形成能夠自適應復雜地形的能力。

本發(fā)明中，通過模仿蜈蚣在復雜地形下的行走時的腿部運動姿態(tài)，利用扁平化設計，實現(xiàn)戰(zhàn)時單兵低姿匍匐行進的自動化。通過模仿禽類類“W”型爪子抓地以加大摩擦，增加穩(wěn)定性，以更好地讓系統(tǒng)行進。

本發(fā)明所述的一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)，通過模仿蜈蚣在復雜地形下的行走時的腿部運動姿態(tài)，利用扁平化設計，將多節(jié)機械仿生足組成一種基于相位差的地形自適應扁平多足步行系統(tǒng)，進而優(yōu)化設計出符合單兵作戰(zhàn)需求的單兵機甲。使戰(zhàn)士身體與地面稍有間隙，降低摩擦。利用機甲自帶的能源前進，實現(xiàn)戰(zhàn)時單兵低姿匍匐行進的自動化。減少戰(zhàn)士體能消耗，保存戰(zhàn)斗實力，降低著彈面面積，提高戰(zhàn)場生存率，提高作戰(zhàn)效率。