一种水下变姿的履带式机器人及其变姿方法与流程

1.本发明涉及水下机器人技术领域，特别是一种水下变姿的履带式机器人及其变姿方法。


背景技术：

2.海底电缆巡检用水下机器人在作业过程中，需要借助于履带装置在海底行走或工作。现有的水下履带装置，一般是将动力源(液压马达、电动机等)放置在密封的壳体内，通过传动轴带动密封壳体外的履带驱动轮，最终实现水下机器人的水下行走。
3.现有的水下履带装置多是通过绳缆将其直接垂直下方到目的地，通过该种方式实现水下履带装置的入水时，对海底的深度要求以及海浪大小要求非常苛刻，而且在水下履带装置巡检完毕之后还需要找到绳缆的接头端并完成卡接，才能实现水下履带装置的回收，在脱扣和对接方面浪费了大量的人力物力，因此就需要一种可直接下潜和自动变姿至水下行走姿势的新型水下履带式机器人。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种水下变姿的履带式机器人及其变姿方法，其实现了机器人的自动下潜、自动行走和自动上升回收，大大提高了机器人的释放和回收的效率，并降低了机器人释放和回收的成本。
5.本发明的技术方案是：一种水下变姿的履带式机器人，包括主体外壳，其中，所述主体外壳的底部两端对称设置有矩形管，矩形管内设有支腿机构，两支腿机构之间呈对称设置；
6.所述支腿机构包括弧形齿杆、框架固定板、履带框架和履带，矩形管的顶端密封固定有防渗安装板，框架固定板设置在背离机器人中心方向的矩形管的外侧，弧形齿杆的上端位于矩形管内，且弧形齿杆的上端设有弧形槽，弧形槽的弧度大于90
°
，弧形齿杆的下端位于矩形管的下方，且与框架固定板内侧面固定连接，弧形槽内滑动设有限位凸轴，限位凸轴的一端与矩形管的内侧面固定连接；
7.所述弧形齿杆的外侧弧形面上设有齿，对应的矩形管内设有齿杆驱动齿轮，齿杆驱动齿轮与第二蜗轮呈同轴设置，防渗安装板上安装有第二蜗杆，第二蜗杆的下部与第二蜗轮啮合传动；
8.所述框架固定板的外侧与履带框架固定连接，履带设置在履带框架上，履带与履带驱动部传动连接；
9.所述框架固定板的下部与推进浆传动轴连接，推进浆传动轴朝向履带框架的一端固定有推进浆，推进浆传动轴的另一端固定有防滑卡盘，防渗安装板上转动连接有导向杆，当履带框架呈水平状态时，导向杆位于推进浆传动轴的正上方，导向杆的底端固定有压缩弹簧，压缩弹簧的底端固定有与防滑卡盘对应的橡胶垫，压缩弹簧处于压缩状态。
10.本发明中，所述履带驱动部包括链轮、履带传动杆、第一蜗杆、斜齿轮和从动齿轮，
履带框架的截面呈三角形，履带框架的三个顶角处分别设置有链轮，三个链轮的圆周外壁套接有履带，位于履带框架顶端的链轮与履带传动杆固定连接，履带传动杆依次穿过框架固定板上部的通孔、以及矩形管侧壁的矩形槽口，与设置在矩形管内的从动齿轮固定连接，与从动齿轮啮合传动的斜齿轮、以及与斜齿轮同轴设置的第一蜗轮均设置在矩形管内，防渗安装板上安装有第一蜗杆，第一蜗杆的下部与第一蜗轮啮合传动。
11.所述主体外壳内设有密封腔体，主体外壳的顶部密封固定有顶板，顶板的顶部表面设有信号收发模块，主体外壳上呈对应设置的两侧侧壁上分别对称固定有两侧翼，四个侧翼的底部均设有辅助桨叶和电动推杆，主体外壳的腔体内设有处理器、与处理器相适配的驱动模块、以及平衡检测机构，信号收发模块与处理器电连接，平衡检测机构、辅助桨叶、电动推杆分别与处理器连接；
12.所述驱动模块分别与第一蜗杆、第二蜗杆连接。
13.所述电动推杆的顶端与侧翼的底部表面固定连接，电动推杆的下部设有可伸缩的减震撑杆,电动推杆控制减震撑杆的伸缩状态，减震撑杆的底端固定有与减震撑杆呈垂直连接的条形板。
14.所述平衡检测机构包括固定在主体外壳的内侧底部且呈水平设置的安装板，安装板的上表面中部设有通过数块弧形的撞板合围而成的环形腔体，腔体内设有滚珠球，沿环形腔体外部的圆周方向均匀间隔设置数个弹簧挡板，弹簧挡板与撞板之间呈对应设置，且弹簧挡板的内侧壁与撞板的外侧壁之间通过复位弹簧连接，撞板与复位弹簧的连接处设有压力传感器，各压力传感器均通过信号线与处理器连接，处理器与对应的辅助桨叶的控制开关相连。
15.所述履带框架的中部设有推进浆，对应的在框架固定板的下部开有漏孔，推进浆的推进方向与链轮的轴向一致。
16.所述在与履带框架的中心位置对应的框架固定板处嵌装有轴承，推进浆传动轴转动设置在轴承内。
17.所述矩形管靠近从动齿轮的一侧面开有矩形槽口，履带传动杆穿过矩形槽口，且矩形槽口的内壁与从动齿轮之间留有间隙，矩形槽口的上方还有方形孔，当履带呈水平状态时，从动齿轮位于矩形管侧壁的矩形槽口内，同时弧形齿杆的顶端设置在方形孔内。
18.本发明还包括一种上述水下变姿的履带式机器人的变姿方法，其中，包括以下步骤：
19.s1.将该机器人放置于水中之前，将两个支腿机构中的履带框架展开呈竖直状态，履带呈竖直状态，通过四个电动推杆使减震撑杆伸长至最长状态，此时减震撑杆底部的条形板低于履带的最低端；
20.s2.将机器人放入水中后，在机器人自身的重力作用下，机器人在水中缓慢下沉，通过平衡检测机构使机器人始终保持平衡状态；
21.s3.当机器人下沉至海底时，通过电动推杆控制减震撑杆收回，此时，通过控制第一蜗杆的转动带动履带链轮的转动，履带链轮带动履带转动，通过履带转动实现对机器人的前进和后退的控制；
22.s4.待机器人准备回收时，通过电动推杆控制减震撑杆伸出，将机器人本体的两个支腿机构保持悬空，之后通过控制第二蜗杆的转动使履带框架转动至水平状态，再控制导
向杆转动以带动推进浆启动，机器人缓慢升起直至浮出水面。
23.步骤s3中，第一蜗杆转动，与第一蜗杆啮合的第一蜗轮转动，与第一蜗轮同轴的斜齿轮随之转动，通过斜齿轮与从动齿轮之间的啮合，使从动齿轮和履带传动杆转动，此时固定在履带传动杆上的履带链轮转动，并带动履带转动，实现机器人的行走。
24.步骤s4中，第二蜗杆转动，与第二蜗杆啮合的第二齿轮转动，并带动与第二齿轮同轴的齿杆驱动齿轮转动，通过齿杆驱动齿轮与弧形齿杆的外齿之间的啮合，使弧形齿杆转动，此时固定在弧形齿杆底部的框架固定板由竖直方向转动至水平方向，从而使履带呈水平姿态；
25.同时，导向杆底部的压缩弹簧呈压缩状态，在弹簧的弹力作用下，橡胶垫和防滑卡盘被固定卡合，此时导向杆和推进浆传动轴之间呈固定连接状态，导向杆转动带动推进浆传动轴和推进浆转动，通过推进浆使机器人缓慢升起直至浮出水面。
26.本发明的有益效果是：
27.(1)当机器人本体下降的时候，四根延伸出的减震撑杆先着陆，提高了装置的稳定性，随后再将四根减震撑杆收回，即可让两个履带接触海底继而进行走动；待机器人准备回收的时候，将履带框架转动呈水平姿态，再控制推进浆启动，实现机器人的缓慢升起直至浮出水面，实现了水下机器人的自动下潜、行走和上升回收，大大提高了机器人的的释放和回收效率，并降低了机器人释放和回收的成本；
28.(2)通过平衡检测机构的设置，一旦机器人的某个方向出现倾斜则会导致滚珠球触动该处方向的压力传感器，继而使对应的辅助桨叶启动，使机器人某处升力的提升，使机器人始终保持平衡状态。
附图说明
29.图1为本发明提出的一种水下变姿的履带式机器人接触海底时的结构示意图；
30.图2为本发明提出的一种水下变姿的履带式机器人在海底行走时的结构示意图；
31.图3为本发明提出的一种水下变姿的履带式机器人平衡检测机构的示意图；
32.图4为本发明提出的一种水下变姿的履带式机器人支腿机构的仰视结构示意图；
33.图5为本发明提出的一种水下变姿的履带式机器人中弧形齿杆与框架固定板的连接结构示意图；
34.图6为本发明提出的一种水下变姿的履带式机器人上升前的结构示意图；
35.图7为本发明提出的一种水下变姿的履带式机器人上升前的仰视结构示意图；
36.图8为本发明提出的一种水下变姿的履带式机器人的推进浆在推进工作时的结构示意图。
37.图中：1主体外壳；2支腿机构；3履带；4履带框架；5减震撑杆；6辅助桨叶；7电动推杆；8侧翼；9信号收发模块；10顶板；11弧形齿杆；12框架固定板；13推进桨传动轴；14防滑卡盘；15轴承；16推进浆；17安装板；18、压力传感器；19撞板；20滚珠球；21履带传动杆；22从动齿轮；23限位凸轴；24齿杆驱动齿轮；25橡胶垫；26斜齿轮；27第二蜗杆；28第一蜗杆；29防渗安装板；30弧形槽；31压缩弹簧；32导向杆。
具体实施方式
38.为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
39.在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
40.如图1和图2所示，本技术所述的一种水下变姿的履带式机器人包括主体外壳1，主体外壳1的顶部密封固定有顶板10，顶板10的顶部表面设有信号收发模块9，主体外壳1的底部两端对称设置有矩形管，矩形管内设有支腿机构2，两端的支腿机构之间呈对称设置。主体外壳1上呈对应设置的两侧侧壁上分别对称固定有两侧翼8，本实施例中侧翼8的截面呈直角三角形。四个侧翼8的底部均设有辅助桨叶6和电动推杆7。主体外壳1内设有处理器、与处理器相适配的驱动模块、以及平衡检测机构，信号收发模块9通过信号线与处理器相连，驱动模块控制支腿机构2动作，另外，平衡检测机构、辅助桨叶6和电动推杆7也分别与处理器连接。
41.电动推杆7的顶端与侧翼8的底部表面固定连接，电动推杆7的下部设有可以伸缩的减震撑杆5,通过电动推杆7控制减震撑杆5的伸缩状态。减震撑杆5由韧性材料制成，减震撑杆5的底端固定有与减震撑杆呈垂直连接的条形板。通过减震撑杆5以及条形板的设置，可以让机器人在下降过程中一旦产生歪斜，不会因压强过大陷入泥土中。当机器人本体下降时，电动推杆7控制减震撑杆5呈伸长状态，此时减震撑杆5先着陆，提高了机器人着陆时的稳定性。
42.如图3所示，平衡检测机构包括固定在主体外壳1的内侧底部且呈水平设置的安装板17，安装板17的上表面中部设有通过数块弧形的撞板19合围而成的环形腔体，腔体内设有滚珠球20。沿环形腔体外部的圆周方向均匀间隔设置数个弹簧挡板，弹簧挡板与撞板19之间呈对应设置，且弹簧挡板的内侧壁与撞板19的外侧壁之间通过复位弹簧连接，撞板19与复位弹簧的连接处设有压力传感器18，各压力传感器均通过信号线与处理器连接，处理器与对应的辅助桨叶6的控制开关相连。通过平衡检测机构的设置，机器人在上升过程中，一旦向某个方向产生倾斜，则会导致滚珠球20在环形腔体内滚动，滚动过程中，滚珠球会与撞板19撞击，并触动该方向处的压力传感器18，通过处理器控制对应的辅助桨叶6启动，使辅助桨叶所在位置处的升力提升，从而使机器人保持平衡。
43.如图4和图5所示，支腿机构2包括弧形齿杆11、框架固定板12、履带框架4和履带3，矩形管的顶端密封固定有防渗安装板29，框架固定板12设置在背离机器人中心方向的矩形管的外侧，弧形齿杆11的上端位于矩形管内，且弧形齿杆11的上端设有弧形槽30，弧形槽30的弧度大于90
°
。弧形齿杆11的下端位于矩形管的下方，且与矩形管外侧的框架固定板12固定连接。弧形槽30内滑动设有限位凸轴23，限位凸轴23的一端与矩形管的内侧面固定连接，通过限位凸轴23对弧形齿杆11的转动起到限位作用。
44.弧形齿杆11的弧形面上设有外齿，对应的矩形管内设有齿杆驱动齿轮24，齿杆驱动齿轮24的中心固定有齿轮轴，齿轮轴的两端分别与固定在矩形管侧壁的支撑板转动连接，齿轮轴的端部固定有第二蜗轮，对应的在防渗安装板29上安装有第二蜗杆27，第二蜗杆27的下部与第二蜗轮啮合传动。驱动模块与第二蜗杆27连接，通过驱动模块控制第二蜗杆
27的转动和停止。第二蜗杆27转动过程中，通过第二蜗杆27和第二蜗轮之间的啮合传动，使第二蜗轮带动固定在驱动齿轮24中心的齿轮轴转动，从而使驱动齿轮24转动，通过驱动齿轮24与弧形齿杆11的弧形面上的外齿之间的啮合，带动弧形齿杆11上下摆动。弧形齿杆11上下摆动过程中，弧形齿杆11底端的位置发生变化，从而带动框架固定板12转动，使框架固定板12位于矩形管的外侧或者位于矩形管的下方。
45.框架固定板12的内侧与弧形齿杆11的底部固定连接，框架固定板12的外侧与履带框架4固定连接。履带框架4的截面呈三角形，履带框架4的三个顶角处分别设置有链轮，三个链轮的圆周外壁套接有同一根履带3，位于履带框架4顶端的链轮与履带传动杆21固定连接，履带传动杆21依次穿过框架固定板12上部的通孔、以及矩形管侧壁的矩形槽口，与设置在矩形管内的从动齿轮22固定连接。矩形管内还设有与从动齿轮22啮合传动的斜齿轮26、以及与斜齿轮26同轴设置的第一蜗轮。对应的在防渗安装板29上安装有第一蜗杆28，第一蜗杆28的下部与第一蜗轮啮合传动。驱动模块与第一蜗杆28连接，通过驱动模块控制第一蜗杆28的转动和停止。第一蜗杆28转动过程中，通过第一蜗杆28和第一蜗轮之间的啮合传动，带动第一蜗轮转动，同时与第一蜗轮同轴的斜齿轮26也随之转动，通过斜齿轮26与从动齿轮22之间的啮合传动，从动齿轮22带动履带传动杆和固定在履带传动杆上的链轮传动，从而实现了履带3的转动，履带3转动过程中即可实现机器人的前进和后退。
46.履带框架4的中部设有推进浆16，对应的在框架固定板12的下部开有漏孔，以便推进浆16转动时液体的补给流动。推进浆16的推进方向与链轮的轴向方向一致，当履带框架4呈水平方向设置时，通过推进浆16的转动实现机器人的升降。
47.在与履带框架4的中心位置对应的框架固定板12处嵌装有轴承15，推进浆传动轴13转动设置在轴承15内，推进浆传动轴13朝向履带框架4的一端固定有推进浆16，推进浆传动轴13远离推进浆的一端固定有防滑卡盘14。对应的在防渗安装板29上转动连接有导向杆32，当履带框架呈水平状态时，导向杆32位于推进浆传动轴13的正上方。防渗安装板29内设有密封轴承，导向杆32的上端与密封轴承转动连接，从而实现了导向杆只能转动而不能轴向窜动，导向杆32的底端固定有压缩弹簧31，压缩弹簧31的底端固定有与防滑卡盘14对应的橡胶垫25。当履带框架4呈水平方向时，压缩弹簧31处于被压缩的状态，此时在压缩弹簧31的压力作用下，将橡胶垫25卡合在防滑卡盘14的上方，此时实现了导向杆32和推进浆传动轴13的固定连接。导向杆32转动过程中，带动推进浆传动轴13和固定在推进浆传动轴13上的推进浆16转动。
48.当机器人处于下降过程状态时，履带3呈竖直状态设置，如图1所示，此时机器人在自身重力的作用下不断下落。当机器人下落至接近海底时，四根呈伸长状态的减震撑杆5先着陆，提高了装置的稳定性，随后再将四根减震撑杆5收回。第一蜗杆28转动，与第一蜗杆28啮合的第一蜗轮转动，与第一蜗轮同轴的斜齿轮26随之转动，通过斜齿轮26与从动齿轮22之间的啮合，使从动齿轮22和履带传动杆21转动，此时固定在履带传动杆21上的履带链轮转动，并带动履带3转动，实现了机器人的行走。当机器人完成水中探测工作进行上升回收时，先将减震撑杆5伸出，使机器人的两个支腿机构2保持悬空状态，第二蜗杆27反向转动，通过一系列的传动动作，使弧形齿杆11转动，此时弧形齿杆11底部的框架固定板12由竖直方向转动至水平方向，履带3呈水平姿态。与此同时，导向杆32和推进浆传动轴13之间呈对接状态，导向杆31转动带动推进浆传动13和推进浆16转动，通过推进浆16可以缓慢使机器
人升起直至浮出水面。
49.如图5所示，为了保证弧形齿杆11、框架固定板12和与框架固定板12连接的从动齿轮22能够正常转动无阻挡，矩形管靠近从动齿轮22的一侧面开有矩形槽口，履带传动杆21穿过该矩形槽口，且矩形槽口的内壁与从动齿轮22之间留有间隙，同时矩形槽口的上方还有方形孔，当履带3呈水平状态时，从动齿轮22位于矩形管侧壁的矩形槽口内，同时弧形齿杆11的顶端设置在方形孔内，确保弧形齿杆11可以正常转动无阻挡。
50.本发明还包括一种上述水下变姿的履带式机器人的变姿方法，该方法包括以下步骤。
51.第一步，将该机器人放置于水中之前，先将两个支腿机构2中的履带框架4展开呈竖直状态，此时履带3呈竖直状态，通过四个电动推杆7使减震撑杆5伸长至最长状态，此时减震撑杆5底部的条形板低于履带3的最低端，如图1所示。
52.第二步，将机器人放入水中后，在机器人自身的重力作用下，机器人在水中缓慢下沉，下沉过程中一旦遇到暗流导致机器人本体向一侧倾倒时，会触动平衡检测机构，滚珠球20在不平衡状态下会相应的向某侧滚动，并与该侧的撞板19撞击并触动该处方向的压力传感器18，继而控制对应的辅助桨叶6启动，增加机器人某个方向的升力，使机器人始终保持平衡状态。
53.第三步，当机器人下沉至海底时，通过电动推杆7控制减震撑杆5收回，此时，通过控制第一蜗杆28的转动带动履带链轮的转动，履带链轮带动履带3转动，通过履带3转动实现对机器人的前进和后退的控制，如图2所示。
54.第一蜗杆28转动，与第一蜗杆28啮合的第一蜗轮转动，与第一蜗轮同轴的斜齿轮26随之转动，通过斜齿轮26与从动齿轮22之间的啮合，使从动齿轮22和履带传动杆21转动，此时固定在履带传动杆21上的履带链轮转动，并带动履带3转动，实现了机器人的行走。
55.第四步，待机器人准备回收的时候，先通过电动推杆7控制减震撑杆5伸出，将机器人本体的两个支腿机构2保持悬空，之后通过控制第二蜗杆27的转动使履带框架4转动至水平状态，再控制导向杆32转动以带动推进浆16启动，即可缓慢将机器人本体升起直至浮出水面，如图6和图7所示。
56.第二蜗杆27转动，与第二蜗杆27啮合的第二齿轮转动，并带动与第二齿轮同轴的齿杆驱动齿轮24转动，通过齿杆驱动齿轮24与弧形齿杆11的外齿之间的啮合，使弧形齿杆11转动，此时固定在弧形齿杆11底部的框架固定板12由竖直方向转动至水平方向，从而使履带3呈水平姿态。与此同时，导向杆32底部的压缩弹簧31呈被压缩状态，在弹簧的弹力作用下，橡胶垫25和防滑卡盘14被固定卡合，此时导向杆32和推进浆传动轴13之间呈固定连接状态，如图8所示，导向杆31转动带动推进浆传动轴13和推进浆16转动，通过推进浆16可以缓慢使机器人升起直至浮出水面。
57.以上对本发明所提供的一种水下变姿的履带式机器人及其变姿方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说
将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种水下变姿的履带式机器人，包括主体外壳(1)，其特征在于，所述主体外壳(1)的底部两端对称设置有矩形管，矩形管内设有支腿机构(2)，两支腿机构之间呈对称设置；所述支腿机构(2)包括弧形齿杆(11)、框架固定板(12)、履带框架(4)和履带(3)，矩形管的顶端密封固定有防渗安装板(29)，框架固定板(12)设置在背离机器人中心方向的矩形管的外侧，弧形齿杆(11)的上端位于矩形管内，且弧形齿杆(11)的上端设有弧形槽(30)，弧形槽(30)的弧度大于90
°
，弧形齿杆(11)的下端位于矩形管的下方，且与框架固定板(12)的内侧面固定连接，弧形槽(30)内滑动设有限位凸轴(23)，限位凸轴(23)的一端与矩形管的内侧面固定连接；所述弧形齿杆(11)的外侧弧形面上设有齿，对应的矩形管内设有齿杆驱动齿轮(24)，齿杆驱动齿轮(24)与第二蜗轮呈同轴设置，在防渗安装板(29)上安装有第二蜗杆(27)，第二蜗杆(27)的下部与第二蜗轮啮合传动；所述框架固定板(12)的外侧与履带框架(4)固定连接，履带(3)设置在履带框架(4)上，履带(3)与履带驱动部传动连接；所述框架固定板(12)的下部与推进浆传动轴(13)连接，推进浆传动轴(13)朝向履带框架(4)的一端固定有推进浆(16)，推进浆(16)位于履带框架(4)的中部，推进浆传动轴(13)的另一端固定有防滑卡盘(14)，防渗安装板(29)上转动连接有导向杆(32)，当履带框架呈水平状态时，导向杆(32)位于推进浆传动轴(13)的正上方，导向杆(32)的底端固定有压缩弹簧(31)，压缩弹簧(31)的底端固定有与防滑卡盘(14)对应的橡胶垫(25)，压缩弹簧(31)处于压缩状态。2.根据权利要求1所述的一种水下变姿的履带式机器人，其特征在于，所述履带驱动部包括链轮、履带传动杆(21)、第一蜗杆(28)、斜齿轮(26)和从动齿轮(22)，履带框架(4)的截面呈三角形，履带框架(4)的三个顶角处分别设置有链轮，三个链轮的圆周外壁套接有履带(3)，位于履带框架(4)顶端的链轮与履带传动杆(21)固定连接，履带传动杆(21)依次穿过框架固定板(12)上部的通孔、以及矩形管侧壁的矩形槽口，与设置在矩形管内的从动齿轮(22)固定连接，与从动齿轮(22)啮合传动的斜齿轮(26)、以及与斜齿轮(26)同轴设置的第一蜗轮均设置在矩形管内，防渗安装板(29)上安装有第一蜗杆(28)，第一蜗杆(28)的下部与第一蜗轮啮合传动。3.根据权利要求1所述的一种水下变姿的履带式机器人，其特征在于，所述主体外壳(1)内设有密封腔体，主体外壳(1)的顶部密封固定有顶板(10)，顶板(10)的顶部表面设有信号收发模块(9)，主体外壳(1)上呈对应设置的两侧侧壁上分别对称固定有两侧翼(8)，四个侧翼(8)的底部均设有辅助桨叶(6)和电动推杆(7)，主体外壳(1)的腔体内设有处理器、与处理器相适配的驱动模块、以及平衡检测机构，信号收发模块(9)与处理器电连接，平衡检测机构、辅助桨叶(6)、电动推杆(7)分别与处理器连接；所述驱动模块分别与第一蜗杆(28)、第二蜗杆(27)连接。4.根据权利要求3所述的一种水下变姿的履带式机器人，其特征在于，所述电动推杆(7)的顶端与侧翼(8)的底部表面固定连接，电动推杆(7)的下部设有可伸缩的减震撑杆(5),电动推杆(7)控制减震撑杆(5)的伸缩状态，减震撑杆(5)的底端固定有与减震撑杆呈垂直连接的条形板。5.根据权利要求3所述的一种水下变姿的履带式机器人，其特征在于，所述平衡检测机
构包括固定在主体外壳(1)的内侧底部且呈水平设置的安装板(17)，安装板(17)的上表面中部设有通过数块弧形的撞板(19)合围而成的环形腔体，腔体内设有滚珠球(20)，沿环形腔体外部的圆周方向均匀间隔设置数个弹簧挡板，弹簧挡板与撞板(19)之间呈对应设置，且弹簧挡板的内侧壁与撞板(19)的外侧壁之间通过复位弹簧连接，撞板(19)与复位弹簧的连接处设有压力传感器(18)，各压力传感器均通过信号线与处理器连接，处理器与对应的辅助桨叶(6)的控制开关相连。6.根据权利要求1所述的一种水下变姿的履带式机器人，其特征在于，所述与推进浆(6)对应的框架固定板(12)的下部开有漏孔，推进浆(16)的推进方向与链轮的轴向一致。7.根据权利要求1所述的一种水下变姿的履带式机器人，其特征在于，所述矩形管靠近从动齿轮(22)的一侧面开有矩形槽口，履带传动杆(21)穿过矩形槽口，且矩形槽口的内壁与从动齿轮(22)之间留有间隙，矩形槽口的上方还有方形孔，当履带(3)呈水平状态时，从动齿轮(22)位于矩形管侧壁的矩形槽口内，同时弧形齿杆(11)的顶端设置在方形孔内。8.一种权利要求1-7任一所述机器人的变姿方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.将该机器人放置于水中之前，将两个支腿机构中的履带框架展开呈竖直状态，履带呈竖直状态，通过四个电动推杆使减震撑杆伸长至最长状态，此时减震撑杆底部的条形板低于履带的最低端；s2.将机器人放入水中后，在机器人自身的重力作用下，机器人在水中缓慢下沉，通过平衡检测机构使机器人始终保持平衡状态；s3.当机器人下沉至海底时，电动推杆控制减震撑杆收回，此时，通过控制第一蜗杆的转动带动履带链轮的转动，履带链轮带动履带转动，通过履带转动实现对机器人的前进和后退的控制；s4.待机器人准备回收时，通过电动推杆控制减震撑杆伸出，将机器人本体的两个支腿机构保持悬空，之后通过控制第二蜗杆的转动使履带框架转动至水平状态，再控制导向杆转动以带动推进浆启动，机器人缓慢升起直至浮出水面。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，上述步骤s3中，第一蜗杆转动，与第一蜗杆啮合的第一蜗轮转动，与第一蜗轮同轴的斜齿轮随之转动，通过斜齿轮与从动齿轮之间的啮合，使从动齿轮和履带传动杆转动，此时固定在履带传动杆上的履带链轮转动，并带动履带转动，实现机器人的行走。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，上述步骤s4中，第二蜗杆转动，与第二蜗杆啮合的第二齿轮转动，并带动与第二齿轮同轴的齿杆驱动齿轮转动，通过齿杆驱动齿轮与弧形齿杆的外齿之间的啮合，使弧形齿杆转动，此时固定在弧形齿杆底部的框架固定板由竖直方向转动至水平方向，从而使履带呈水平姿态；同时，导向杆底部的压缩弹簧呈压缩状态，在弹簧的弹力作用下，橡胶垫和防滑卡盘被固定卡合，此时导向杆和推进浆传动轴之间呈固定连接状态，导向杆转动带动推进浆传动轴和推进浆转动，通过推进浆使机器人缓慢升起直至浮出水面。

技术总结
本发明涉及水下机器人技术领域，特别是一种水下变姿的履带式机器人及其变姿方法。包括主体外壳，主体外壳的底部两端对称设置有矩形管，矩形管内设有支腿机构，两支腿机构之间呈对称设置；所述支腿机构包括弧形齿杆、框架固定板、履带框架和履带，矩形管的顶端密封固定有防渗安装板，框架固定板设置在背离机器人中心方向的矩形管的外侧，弧形齿杆的上端位于矩形管内，且弧形齿杆的上端设有弧形槽，弧形槽的弧度大于90


技术研发人员：孙治雷 张喜林 耿威 印萍 曹红 李清 孙运宝 李昂 董刚 骆迪
受保护的技术使用者：青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心
技术研发日：2022.12.02
技术公布日：2023/5/13