CN108944303B - 一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人 - Google Patents

Abstract

一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人属于移动机器人技术领域，目的在于提出一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人，解决现有技术存在的功能单一以及资源浪费的问题。本发明的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人包括：机器人主体；对称设置在机器人主体两侧的四个涵道式旋翼机构，每个所述涵道式旋翼机构相对机器人主体旋转实现相对机器人主体的收回或伸出；设置在所述机器人主体前端的云台；设置在所述机器人主体上端后部的尾翼；设置在所述机器人主体下端的机械腿结构；设置在所述机器人主体下端的升沉系统；以及设置在机器人主体上的电能单元和主控制器，所述电能单元为机器人整体供电，所述主控制器控制整体动作。

Description

一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人

技术领域

本发明属于移动机器人技术领域，具体涉及一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人。

背景技术

现有的移动机器人种类繁多，按作业空间来分有陆地移动机器人、水下机器人、无人飞机和空间机器人等，随着科技的发展，也出现了两栖移动机器人，如水陆两栖车、水上飞机等。地形状况和交通状况都是多种多样、极其复杂的，功能单一的移动机器人已经无法满足人们的需求，功能单一的移动机器人也造成了很严重的资源浪费，这些问题都需要新型的多功能的海陆空三栖移动机器人来解决。

发明内容

本发明的目的在于提出一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人，解决现有技术存在的功能单一以及资源浪费的问题。

为实现上述目的，本发明的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人包括：

机器人主体；

对称设置在机器人主体两侧的四个涵道式旋翼机构，每个所述涵道式旋翼机构相对机器人主体旋转实现相对机器人主体的收回或伸出；

设置在所述机器人主体前端的云台；

设置在所述机器人主体上端后部的尾翼；

设置在所述机器人主体下端的机械腿结构；

设置在所述机器人主体下端的升沉系统；

以及设置在机器人主体上的电能单元和主控制器，所述电能单元为机器人整体供电，所述主控制器控制整体动作。

每个所述涵道式旋翼机构包括：

固定在所述机器人主体上的旋转电机；

和所述旋转电机输出轴同轴固定连接的第一液压缸；

一端和所述第一液压缸垂直固定连接的支撑杆；

和所述支撑杆另一端固定连接的涵道外壳；

通过支撑架和所述涵道外壳的内壁连接的旋转体；

和所述旋转体通过螺纹连接的导流罩；

以及在所述旋转体外圆周圆周均布的三个桨叶。

所述机器人主体上设置有两组涵道式旋翼落槽，每个涵道式旋翼落槽包括：

设置在所述机器人主体上的沉孔；

以及设置在沉孔两边的两个直角槽，每个直角槽一端和沉孔连通，另一端和机器人外部连通，所述涵道式旋翼机构的旋转电机固定在所述直角槽的直角处。

所述机械腿结构包括设置在所述机器人主体下端的四个机械腿，两个机械腿设置在前部，另外两个机械腿设置在后部；每个机械腿包括通过第一摆动电机连接的上腿和下腿，所述上腿上端和所述机器人主体通过第二摆动电机连接，第一摆动电机和第二摆动电机分别与所述主控制器电连接。

所述升沉系统包括储水器和泵体；所述储水器设置在所述机器人主体下端，所述储水器的阀门和主控制器连接，通过所述泵体实现储水器内部水源的排出。

所述电能单元包括：

分别设置在所述机器人主体上端前部和后部的两个第二液压缸，两个第二液压缸分别和主控制器电连接；

分别和两个第二液压缸铰接的两个太阳能电池板，两个太阳能电池板另一端分别和机器人主体通过销轴活动连接；

以及固定在所述机器人主体上的蓄电池组，所述蓄电池组和所述太阳能电池板电连接，所述蓄电池组通过电源调节器和电调组为机器人整体供电。

所述的机器人还包括安全气囊，所述安全气囊设置在所述机器人主体的容腔内，所述安全气囊的开关和所述主控制器电连接。

所述的机器人还包括降落伞，所述降落伞安装在所述机器人主体上，所述降落伞的开关和所述主控制器连接。

所述的机器人外表面涂有隐身材料。

本发明的有益效果：本发明的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人可实现水陆空三种姿态运动，在空中飞行时，通过对称分布于机器人主体两侧的涵道式旋翼机构提供升力，在地面行走时通过设置在机器人主体下端的机械腿结构提供行走的动力，当机器人在水中时，通过机械腿的摆动提供动力；本申请的电能单元包括有太阳能电池板，通过第二液压缸的伸缩调整太阳能电池板的角度，可充分利用太阳能，同时本发明还包括安全气囊和降落伞结构，当机器人在水里彻底没电时或者发生故障时，主控制器控制打开安全气囊的开关，安全气囊弹开，此时机器人可以漂浮于水平面，解决了机器人打捞过程繁琐的问题。当机器人在空中彻底没电或发生故障时，主控制器控制打开降落伞开关，降落伞打开，减少了机器人的损坏程度。

附图说明

图1为本发明的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人隐藏太阳能电池板时结构俯视图；

图2为本发明的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人隐藏太阳能电池板时结构轴测图；

图3为本发明的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人空中飞行时结构主视图；

图4为本发明的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人空中飞行时轴测图；

图5为本发明的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人陆地行走时结构主视图；

图6为本发明的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人水中游动时轴测图；

图7为本发明的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人空间转换运行轴测图；

图8为本发明的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人中涵道式旋翼机构结构示意图；

其中：1、机器人主体，2、涵道式旋翼机构，201、旋转电机，202、第一液压缸，203、支撑杆，204、支撑架，205、涵道外壳，206、导流罩，207、桨叶，3、云台，4、尾翼，5、机械腿结构，501、上腿，502、下腿，6、电能单元，601、第二液压缸，602、太阳能电池板，603、蓄电池组，7、主控制器，8、涵道式旋翼落槽，801、沉孔，802、直角槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

参见附图1-附图8，本发明的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人包括：

机器人主体1；

对称设置在机器人主体1两侧的四个涵道式旋翼机构2，每个所述涵道式旋翼机构2相对机器人主体1旋转实现相对机器人主体1的收回或伸出；

设置在所述机器人主体1前端的云台3；

设置在所述机器人主体1上端后部的尾翼4；

设置在所述机器人主体1下端的机械腿结构5；

设置在所述机器人主体1下端的升沉系统；

以及设置在机器人主体1上的电能单元6和主控制器7，所述电能单元6为机器人整体供电，所述主控制器7控制整体动作。

每个所述涵道式旋翼机构2包括：

固定在所述机器人主体1上的旋转电机201；

和所述旋转电机201输出轴同轴固定连接的第一液压缸202；

一端和所述第一液压缸202垂直固定连接的支撑杆203；

和所述支撑杆203另一端固定连接的涵道外壳205；

通过支撑架204和所述涵道外壳205的内壁连接的旋转体；

和所述旋转体通过螺纹连接的导流罩206；

以及在所述旋转体外圆周圆周均布的三个桨叶207。

所述机器人主体1上设置有两组涵道式旋翼落槽8，每个涵道式旋翼落槽8包括：

设置在所述机器人主体1上的沉孔801；

以及设置在沉孔801两边的两个直角槽802，每个直角槽802一端和沉孔801连通，另一端和机器人外部连通，所述涵道式旋翼机构2的旋转电机201固定在所述直角槽802的直角处。

所述机械腿结构5包括设置在所述机器人主体1下端的四个机械腿，两个机械腿设置在前部，另外两个机械腿设置在后部；每个机械腿包括通过第一摆动电机连接的上腿501和下腿502，所述上腿501上端和所述机器人主体1通过第二摆动电机连接，第一摆动电机和第二摆动电机分别与所述主控制器7电连接。主控制器7通过第一摆动电机和第二摆动电机的旋转实现机械腿的运动，在空中飞行时，也可替换成机械手，扩展机器人的功能范围。

所述升沉系统包括储水器和泵体；所述储水器设置在所述机器人主体1下端，所述储水器的阀门和主控制器7连接，通过所述泵体实现储水器内部水源的排出。

所述电能单元6包括：

分别设置在所述机器人主体1上端前部和后部的两个第二液压缸601，两个第二液压缸601分别和主控制器7电连接；

分别和两个第二液压缸601铰接的两个太阳能电池板602，两个太阳能电池板602另一端分别和机器人主体1通过销轴活动连接；

以及固定在所述机器人主体1上的蓄电池组603，所述蓄电池组603和所述太阳能电池板602电连接，所述蓄电池组603通过电源线和一个电源调节器连接，所述电源调节器和一个电调组连接，所述电调组分别与机器人整体中各个耗电结构连接供电。

通过第二液压缸601的伸缩实现太阳能电池板602相对机器人主体1的开合，主控制器7控制第二液压缸601的伸长，使太阳能电池板602最大程度的采集太阳能，同时转化为电能存储在蓄电池组603内。

所述的机器人还包括安全气囊，所述安全气囊设置在所述机器人主体1的容腔内，所述安全气囊的开关和所述主控制器7电连接。

所述的机器人还包括降落伞，所述降落伞安装在所述机器人主体1上，所述降落伞的开关和所述主控制器7连接。

所述的机器人外表面涂有隐身材料，具体为雷达吸波材料。以达到良好的隐藏性能。

参见附图5，机器人在陆地上行走时，是由主控制器7控制机械腿机构上的第二摆动电机和第三摆动电机来提供动力，使机器人能够稳定协调在陆地上行走。

参见附图3-附图5及附图7，机器人从陆地起飞，主控制器7控制第二液压缸601使其伸长，进而使太阳能电池板602打开，主控制器7先控制前面的第一液压缸202伸长，使得涵道式旋翼机构2离开涵道式旋翼落槽8，主控制器7控制前面的旋转电机201正转，使得前面的两个涵道式旋翼机构2对称分布于机器人主体1两侧，主控制器7控制后面的两个涵道式旋翼机构2对称分布于机器人主体1两侧，主控制器7控制第二液压缸601使其缩回，使得太阳能电池板602关闭。主控制器7控制桨叶207旋转来提供动力，机器人飞上空中，主控制器7控制机械腿机构上的第二摆动电机，使机械腿机构收起平行于机器人主体1的下底板。

参见附图图3、附图4、附图6和附图7所示，机器人从空中到水面，主控制器7控制桨叶207的旋转速度使得机器人落入水面，主控制器7控制机械腿机构的下端第一摆动电机使其不断来回摆动来提供动力，主控制器7控制后面的旋转电机201反转，使得后面的两个涵道式旋翼机构2位于涵道式旋翼落槽8的正上方，主控制器7控制后面的第二液压缸601缩回，使得涵道式旋翼机构2落入涵道式旋翼落槽8，主控制器7控制前面的两个涵道式旋翼机构2落入涵道式旋翼落槽8中。机器人需要下潜时，主控制器7控制升沉系统，使得储水器上的阀门口打开，水自动进入储水器中，实现机器人下潜。

Claims (7)

1.一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人，其特征在于，包括：

机器人主体(1)；

对称设置在机器人主体(1)两侧的四个涵道式旋翼机构(2)，每个所述涵道式旋翼机构(2)相对机器人主体(1)旋转实现相对机器人主体(1)的收回或伸出；

设置在所述机器人主体(1)前端的云台(3)；

设置在所述机器人主体(1)上端后部的尾翼(4)；

设置在所述机器人主体(1)下端的机械腿结构(5)；

设置在所述机器人主体(1)下端的升沉系统；

以及设置在机器人主体(1)上的电能单元(6)和主控制器(7)，所述电能单元(6)为机器人整体供电，所述主控制器(7)控制整体动作；

每个所述涵道式旋翼机构(2)包括：

固定在所述机器人主体(1)上的旋转电机(201)；

和所述旋转电机(201)输出轴同轴固定连接的第一液压缸(202)；

一端和所述第一液压缸(202)垂直固定连接的支撑杆(203)；

和所述支撑杆(203)另一端固定连接的涵道外壳(205)；

通过支撑架(204)和所述涵道外壳(205)的内壁连接的旋转体；

和所述旋转体通过螺纹连接的导流罩(206)；

以及在所述旋转体外圆周圆周均布的三个桨叶(207)；

所述机器人主体(1)上设置有两组涵道式旋翼落槽(8)，每个涵道式旋翼落槽(8)包括：

设置在所述机器人主体(1)上的沉孔(801)；

以及设置在沉孔(801)两边的两个直角槽(802)，每个直角槽(802)一端和沉孔(801)连通，另一端和机器人外部连通，所述涵道式旋翼机构(2)的旋转电机(201)固定在所述直角槽(802)的直角处。

2.根据权利要求1所述的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人，其特征在于，所述机械腿结构(5)包括设置在所述机器人主体(1)下端的四个机械腿，两个机械腿设置在前部，另外两个机械腿设置在后部；每个机械腿包括通过第一摆动电机连接的上腿(501)和下腿(502)，所述上腿(501)上端和所述机器人主体(1)通过第二摆动电机连接，第一摆动电机和第二摆动电机分别与所述主控制器(7)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人，其特征在于，所述升沉系统包括储水器和泵体；所述储水器设置在所述机器人主体(1)下端，所述储水器的阀门和主控制器(7)连接，通过所述泵体实现储水器内部水源的排出。

4.根据权利要求1所述的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人，其特征在于，所述电能单元(6)包括：

分别设置在所述机器人主体(1)上端前部和后部的两个第二液压缸(601)，两个第二液压缸(601)分别和主控制器(7)电连接；

分别和两个第二液压缸(601)铰接的两个太阳能电池板(602)，两个太阳能电池板(602)另一端分别和机器人主体(1)通过销轴活动连接；

以及固定在所述机器人主体(1)上的蓄电池组(603)，所述蓄电池组(603)和所述太阳能电池板(602)电连接，所述蓄电池组(603)通过电源调节器和电调组为机器人整体供电。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人，其特征在于，所述的机器人还包括安全气囊，所述安全气囊设置在所述机器人主体(1)的容腔内，所述安全气囊的开关和所述主控制器(7)电连接。

6.根据权利要求5所述的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人，其特征在于，所述的机器人还包括降落伞，所述降落伞安装在所述机器人主体(1)上，所述降落伞的开关和所述主控制器(7)连接。

7.根据权利要求6所述的一种甲壳虫型三栖仿生移动机器人，其特征在于，所述的机器人外表面涂有隐身材料。

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