具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

水陆两栖仿生机器人，如图1并结合图2和图3所示，包括上鱼壳1、下鱼壳2、鱼头挡板3、鱼尾挡板4、游动行走装置5、样本采集装置6、图像摄影装置7和上浮下潜装置8，游动行走装置5可实现水下前进、后退、转弯运动及崎岖路面走动，控制仿生机器人的平衡和提供动力；图像摄影装置7可实现三自由度运动，能够稳定拍摄水下、陆面两种环境中的有用信息和收集图像；上浮下潜装置8调节仿生机器人的重心和控制仿生机器人的沉浮，包括重心调节部分和吸排水调节部分，可实现仿生机器鱼垂直上下运动；样本采集装置6用于收集资源，其中抓取机械手61可实现直接接触需要被抓取的样本，钻取机械手62可实现钻探坚硬的样本。该两栖仿生机器人既可在水中灵活运动，同时也可以在复杂陆地上行走，同时搭载两个机械手，即抓取机械手61和钻取机械手62，可以进行资源采集，具有广泛的应用前景。

上鱼壳1和下鱼壳2皆由蒙皮与玻璃钢组成，上鱼壳1通过螺栓和游动行走装置5中行走外壳51的上端固定连接，下鱼壳2通过螺栓和游动行走装置5中行走外壳51的下端固定连接，鱼头挡板3和鱼尾挡板4分别位于游动行走装置5中行走外壳51的前后端，并通过螺栓分别与游动行走装置5中行走外壳51的前后端、上鱼壳1和下鱼壳2连接，样本采集装置6和下鱼壳2的开口槽上壁固定连接，图像摄影装置7和上浮下潜装置8分别位于上鱼壳1的内部，图像摄影装置7中的蜗轮蜗杆箱715安装在上浮下潜装置8的铝型材844上，并且外旋转轴712通过上鱼壳1上的轴孔，仿生机器人的缝隙处涂抹防水胶，以起到防水的作用。

游动行走装置5，如图4并结合图5和图6所示，其包括行走外壳51、凸轮52、摆杆53、柔性波动鳍54、步进电机55、电机支架56、尾鳍连接件57、尾鳍58、双轴舵机59和舵机支架510，具体而言，步进电机55带有编码器，凸轮52、摆杆53、柔性波动鳍54和步进电机55对称分布在行走外壳51的两侧，行走外壳51两侧分别设有7个驱动室，柔性波动鳍54由扇形平面弯曲形成，相邻两个摆杆53所连接的柔性波动鳍54之间的相位差最大为120度。

电机支架56对称分布在行走外壳51的两端，且通过螺栓和行走外壳51两端的驱动室固定连接，步进电机55的外壳和电机支架56固定连接，步进电机55的输出轴和凸轮52的转动中心连接，凸轮52的凹槽和摆杆53的第一端固定连接，摆杆53的第二端和柔性波动鳍54连接；双轴舵机59的外壳通过舵机支架510和鱼尾挡板4外侧的中心固定连接，双轴舵机59的输出轴通过舵机支架510和尾鳍连接件57的第一端固定连接，尾鳍58采用对称结构，通过螺栓安装在尾鳍连接件57第二端两侧壁的中部。

样本采集装置6，如图7和图8所示，包括抓取机械手61、钻取机械手62、升降台63、并联平台64、电机65和收集箱66，具体而言，钻取机械手61、升降台63、并联平台64和电机65的轴线在同一条直线上。升降台63的第一端和抓取机械手61分别与下鱼壳2开口槽上壁的第一安装端和第二安装端固定连接，升降台63的第二端通过螺栓和并联平台64的底座连接，电机65的外壳通过螺栓和并联平台64的主平台固定连接，电机65的输出轴穿过主平台的轴孔和钻取机械手62连接，电机65驱动钻取机械手62旋转，收集箱66位于下鱼壳2底部的凹槽内。

图像摄影装置7，如图9所示，其包括图像摄影装置7、外旋转装置71、外框装置72、中框装置73、内框装置74、摄像机75、防水壳76、内框电机77、外框电机78和第一联轴器79。外框装置72的下端和外旋转装置71中外旋转架711上端的第一安装端固定连接，防水壳76和外旋转装置71中外旋转架711上端的第二安装端固定连接，外框电机78的外壳和外框装置72的上端连接，外框电机78的输出轴和中框装置73的第一端连接，中框装置73的第二端和内框电机77的外壳连接，内框电机77的输出轴通过第一联轴器79穿过中框装置73的第二端和内框装置74的第一端连接，摄像机75位于内框装置74的内部。

外旋转装置71，如图10所示，包括外旋转架711、外旋转轴712、蜗轮713、蜗杆714、蜗轮蜗杆箱715、驱动电机716和磁环编码器717，外旋转轴712的上端和外旋转架711的下端固定连接，外旋转轴712的下端依次与磁环编码器717和蜗轮713连接，蜗轮713和蜗杆714啮合，蜗杆714通过第一联轴器79和驱动电机716的输出轴连接，蜗轮蜗杆箱715的安装孔和外旋转轴712中部安装端连接。

具体而言，外框装置72、中框装置73、内框装置74和摄像机75均在防水壳76内部，防水壳76对称分布在外旋转架711的两侧；蜗轮713、蜗杆714、驱动电机716和磁环编码器717均在蜗轮蜗杆箱715的内部。

上浮下潜装置8，如图11所示，包括第一圆台81、第二圆台82、重心调节装置83和吸排水调节装置84，第一圆台81和鱼头挡板3的内侧连接，第二圆台82和鱼尾挡板4的内侧连接，重心调节装置83和吸排水调节装置84分别位于第一圆台81和第二圆台82之间，同时第一圆台81的轴线和鱼头挡板3的轴线在同一条直线上，第二圆台82的轴线和鱼尾挡板4的轴线在同一条直线上。

重心调节装置83，如图12所示，包括直流电机831、电机支架832、同步带833、第一同步带轮834、第二同步带轮835、同步带轮轴836、配重块837、光轴838、光轴滑块839、光轴座8310和第二联轴器8311，进一步地，为了保证重心调节装置83运行的稳定性，光轴838呈上下对称分布在同步带833的两侧。

直流电机831的外壳和电机支架832的第一端固定连接，电机支架832的第二端和第一圆台81内侧的第一安装端固定连接，直流电机831的输出轴依次通过第二联轴器8311和同步带轮轴836与第一同步带轮834的中心连接，第一同步带轮834的外圈通过同步带833和第二同步带轮835的外圈连接，第二同步带轮835的中心通过同步带轮轴836和第二圆台82内侧的第一安装端固定连接，配重块837的第一端和同步带833的中部连接，配重块837的第二端通过螺栓和光轴滑块839的第一端固定连接，光轴滑块839的第二端和光轴838的中部连接，光轴滑块839可以在光轴838上自由滑动，光轴838的两端通过光轴座8310分别与第一圆台81和第二圆台82内侧的第二安装端固定连接。

吸排水调节装置，其包括水泵841、水箱842、常闭式电磁阀843、铝型材844和管路85，铝型材844的两端分别与第一圆台81和第二圆台82内侧的第三安装端固定连接，水泵841、水箱842和常闭式电磁阀843的外壳分别与铝型材844中部的第一安装端、第二安装端和第三安装端固定连接，且水泵841、水箱842和常闭式电磁阀843位于同一平面上，水泵841的出水口通过管路85和常闭式电磁阀843的第一端连接，常闭式电磁阀843的第二端通过管路85和水箱842的进水口连接，水泵841的进水口作为装置的进水口，水箱842的出水口作为装置的出水口。

以下结合实施例对本发明一种水陆两栖仿生机器人做进一步描述：

本发明水陆两栖仿生机器人分为陆地和水下两个工作过程，主要工作过程是这样实现的：

1.陆地工作过程：

启动机器人游动行走装置5的两侧步进电机55运动，步进电机55通过摆杆53带动柔性波动鳍54进行节律型的振动动作，由于在行走外壳51一侧的柔性波动鳍54有两个波谷，使得机器人始终保持4个点接触地面，并通过摆杆53动作驱动柔性波动鳍54进行运动。

当要采集陆地上的资源时，机器人通过图像摄影装置7发现资源并定位资源位置，并通过外框装置72、中框装置73和内框装置74实现图像摄影装置7三自由度移动，通过驱动驱动电机716，在蜗轮蜗杆箱715中蜗轮713和蜗杆714的共同作用下，使得外旋转装置71的外旋转轴712和外旋转架711进行旋转，外旋转轴712上的磁环编码器717可以反馈出外旋转轴712的旋转角，与驱动电机717相配合，从而达到外旋转轴712转角的预设值，从而带动外旋转架711上左右两侧的摄像机75旋转；当只需要调整左右两侧中的一个摄像机75时，分别启动内框电机77和外框电机78，中框装置73中外框电机78驱动中框装置73运动，内框装置74在内框电机77带动下旋转，使得单个摄像机75可以实现左右上下的运动，从而能够稳定拍摄陆面环境中的有用信息。

在定位资源位置后，接着启动样本采集装置6中的抓取机械手61抓取资源并放入下鱼壳2底部的收集箱66，当需要收集的资源坚硬且不易抓取时，启动样本采集装置6中的钻取机械手62将资源破碎，破碎后在通过抓取机械手61将资源收集，升降平台63能够实现钻取机械手61的上下运动，并联平台64能够实现钻取机械手61的多角度转动，从而保证抓取机械手61的全方位抓取，快速收集资源。

2.水下工作过程：

当机器人需要下水时，启动上浮下潜装置8中的重心调节装置83，同时打开吸排水装置84中的常闭式电磁阀843，将水泵841开始顺时针方向运动，机器人外部的水将通过管路85从下鱼壳2上的进水口引入到水箱842中，从而增大机器人的总重，进而使得机器人能够垂直向下运动。

当机器人需要在水下运动时，由于胸鳍部分的柔性波动鳍54由扇形平面弯曲形成，相邻两个摆杆53所连接的柔性波动鳍54之间的相位差最大为120度，通过摆杆53控制柔性波动鳍54的端面，内端面与外端面的边沿线进行正弦运动，由于内端面正弦线的波动幅值小于外端面正弦线的波动幅值，这样在游动行走装置5的步进电机55作用下，摆杆53带动柔性波动鳍产生波形，使其运动与真实鱼胸鳍运动相似，位于尾鳍的双轴舵机59直接驱动尾鳍运动，由胸鳍部分和尾鳍部分共同为机器人提供动力，从而机器人在游动行走装置5下实现水下的前进、后退和转弯等运动。

当要采集陆地上的资源时，通过图像摄影装置7收集图像和确定资源位置，通过外框装置72、中框装置73和内框装置74实现图像摄影装置7三自由度移动，通过调节外旋转装置71的外旋转轴712，在蜗轮蜗杆箱715中蜗轮713和蜗杆714的共同作用下，使得外旋转架711可以进行旋转，带动外旋转架711上左右两侧的摄像机75旋转，从而看到机器人周围的环境；当只需要调整左右两侧中的一个摄像机75时，分别启动内框电机77和外框电机78，使得单个摄像机75可以实现左右上下的运动，从而提高捕捉效率，在确定资源位置后，在通过样本采集装置6中的抓取机械手61和钻取机械手62进行资源的收集。

在收集完资源，机器人需要浮出水面时，启动上浮下潜装置8中的重心调节装置83，重心调节装置83中同步带833分别与第一同步带轮834和第二同步带轮835相配合，直流电机831驱动第一同步带轮834旋转，带动同步带833、光轴滑块839以及与同步带833配合的配重块837沿着光轴838和同步带833共同运动，由于同步带833上带有齿形的，配重块837与同步带833上端的齿形啮合固定，从而改变机器人的重心，实现机器人运动过程的倾斜上下运动。

同时打开吸排水装置84中的常闭式电磁阀843，将水泵841开始逆时针方向运动，通过水箱842的水通过管路85从上鱼壳1上的排水口排出到外部水域中，机器人的重力减小，机器人开始垂直上浮。在吸排水装置84中的常闭式电磁阀843可以防止水泵841在不工作的情况下，外部水域的水在压力的作用下进入水箱842，这样就能实现机器人的上浮与下潜。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。