本發(fā)明涉及一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)，通過模仿蛇類在伸縮爬行行進時的身體運動姿態(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，降低著彈面面積的扁平蠕動爬行系統(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，通過模仿蛇類在伸縮爬行行進時的身體運動姿態(tài)，利用扁平化設計，將由多節(jié)機械仿生節(jié)單元組成一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(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，扁平化設計可減少戰(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，根據扁平蠕動爬行系統(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，降低著彈面面積的扁平蠕動爬行系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)由若干機械仿生節(jié)單元，機械仿生節(jié)單元包括：上下支撐模塊、前后運動模塊、控制模塊三部分。

所述的上下支撐模塊由扁平蠕動爬行系統(tǒng)節(jié)單元的支撐底座、支撐平臺、動力及傳動部分組成。由電機輸出動力經螺旋副將圓周運動轉為直線運動，實現(xiàn)支撐平臺或支撐底座的上下運動。

所述的前后運動模塊由扁平蠕動爬行系統(tǒng)節(jié)單元的足、動力及傳動部分組成。由電機輸出動力經傘齒輪改變方向，通過齒輪齒條將圓周運動轉為直線運動，實現(xiàn)足或支撐平臺的前后運動。

所述的上下支撐模塊與前后運動模塊一同構成本發(fā)明的主體部分。

所述的控制模塊由電源、行程開關和導線組成，行程開關固定于上下支撐模塊和前后運動模塊的極限位置，當相應的模塊運動到極限位置時觸發(fā)開關接通電源，發(fā)起下一運動過程，具體運動順序如下：足前伸時前后運動模塊到達后極限位置，促發(fā)開關使支撐底座上升，節(jié)重量落于足。當支撐底座到達上極限位置時，促發(fā)開關使支撐平臺前進。當支撐平臺到達前極限位置時，促發(fā)開關使支撐底座下降，節(jié)重量落于支撐底座。當支撐底座到達下極限位置 時，促發(fā)開關使足前伸，進入下一循環(huán)。所述的控制模塊是扁平蠕動爬行系統(tǒng)運動的控制核心。

本發(fā)明一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)采用了以上的技術方案，具有以下優(yōu)點和特點：

1、上下支撐模塊利用螺旋副將圓周運動轉為直線運動，完成支撐平臺或支撐底座的上下運動，為節(jié)單元的行進提供前提。

2、前后運動模塊將電機輸出動力經傘齒輪改變方向，通過齒輪齒條將圓周運動轉為直線運動，完成足或支撐平臺的前后運動，為節(jié)單元的行進提供前提。

3、控制模塊利用行程開關促發(fā)下一運動，實現(xiàn)足和支撐平臺以及支撐底座的循環(huán)運動，交替運動從而實現(xiàn)節(jié)單元的行進。

4、本發(fā)明一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(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。

5、本發(fā)明一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)由多節(jié)機械仿生節(jié)單元組成功能完備的系統(tǒng)，各節(jié)協(xié)同實現(xiàn)系統(tǒng)的行進、轉向和越障，為提高作戰(zhàn)效率，減少戰(zhàn)士體能消耗，降低著彈面面積提供前提保證。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)機械仿生節(jié)單元模型樣機的外觀圖

圖2是本發(fā)明一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)機械仿生節(jié)單元模型樣機的俯視圖

圖3是本發(fā)明一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)機械仿生節(jié)單元模型樣機上下支撐模塊的外觀結構圖

圖4是本發(fā)明一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)機械仿生節(jié)單元模型樣機足的外觀結構圖

圖5是本發(fā)明一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)機械仿生節(jié)單元模型樣機支撐底座的外觀結構圖

圖6是本發(fā)明一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)機械仿生節(jié)單元模型樣機支撐平臺的外觀結構圖

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，降低著彈面面積的扁平蠕動爬行系統(tǒng)。改系統(tǒng)由若干機械仿生節(jié)單元構成，機械仿生節(jié)單元由上下支撐模塊、前后運動模塊、控制模塊三部分組成。

一、請參見圖1。本發(fā)明一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)由若干機械仿生節(jié)單元(如圖1)協(xié)同連接組成。

二、請參見圖2。本發(fā)明一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)的機械仿生節(jié)單元由上下支撐模塊(如圖3)、前后運動模塊、控制模塊三部分組成。

1、請參見圖3。本發(fā)明一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)的上下支撐模塊由節(jié)單元的A001支撐底座(如圖5)、A002支撐平臺(如圖6)、A003螺旋副、A004直線軸承和A005N20減速電機組成。A001支撐底座上的4根D001光軸(如圖5)穿過A002支撐平臺上的4個A004直線軸承，可相對于A002支撐平臺上下運動；A003螺旋副上端連接A005 N20減速 電機，下端與安裝在A001支撐底座中部的螺母旋合，利用絲桿原理可以將圓周運動轉為直線運動，進而控制A001支撐底座相對于A002支撐平臺的上下運動。由A005 N20減速電機輸出動力經A003螺旋副將圓周運動轉為直線運動，實現(xiàn)支撐平臺或支撐底座的上下運動。A004直線軸承用于A001支撐底座與A002支撐平臺的定位。

2、請參見圖2。本發(fā)明一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)的前后運動模塊由B001足、B002傘齒輪、B003齒輪齒條、B004直線軸承和B005 N20減速電機組成。B005 N20減速電機輸出端和A002支撐平臺(如圖6)上的D002轉軸中部安裝一對相互嚙合的B002傘齒輪，用于將由B005 N20減速電機輸出的動力經B002傘齒輪改變方向，D002轉軸兩端安裝B003齒輪齒條的齒輪，與安裝在B001足上的齒條嚙合，通過B003齒輪齒條將圓周運動轉為直線運動，完成上下支撐模塊或前后運動模塊的前后運動。B004直線軸承用于前后運動模塊與A002支撐平臺的定位。

3、請參見圖6。本發(fā)明一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)的控制模塊由電源、C001行程開關和導線組成，行程開關固定于上下支撐模塊和前后運動模塊的極限位置，當相應的模塊運動到極限位置時觸發(fā)開關接通電源，發(fā)起下一運動過程，具體運動順序如下：足前伸時前后運動模塊到達后極限位置，促發(fā)開關使支撐底座上升，節(jié)重量落于足。當支撐底座到達上極限位置時，促發(fā)開關使支撐平臺前進。當支撐平臺到達前極限位置時，促發(fā)開關使支撐底座下降，節(jié)重量落于支撐底座。當支撐底座到達下極限位置時，促發(fā)開關使足前伸，進入下一循環(huán)。

本發(fā)明所述的一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)，利用2個N20減速電機分別控制升降和行進，通過傘齒輪將動力轉換方向，并由螺旋副和齒輪齒條將圓周運動轉換成直線運動，為系統(tǒng)的行進奠定基礎。

本發(fā)明所述的一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)，利用行程開關控制不同的運動步驟，在不同的極限位置設置開關控制相應的模塊運動，實現(xiàn)上下支撐模塊和前后運動模塊的循環(huán)交替行進，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的運動。

本發(fā)明所述的一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)，利用若干節(jié)機械仿生節(jié)單元協(xié)同組合，組成功能完備的系統(tǒng)，實現(xiàn)行進，轉向和越障等功能。

本發(fā)明所述的一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(tǒng)，通過模仿蛇類在伸縮爬行行進時的身體運動姿態(tài)，利用扁平化設計，將多節(jié)機械仿生節(jié)單元組成一種基于螺旋副機構的扁平蠕動爬行系統(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。