CN111038193A - 陆轮空浆式两栖飞行器及切换方法 - Google Patents

Abstract

一种陆轮空浆式两栖飞行器及切换方法，飞行器包括控制系统、电源、飞行装置、陆地运动机构、撑起机构；控制系统控制飞行装置、陆地运动机构和撑起机构动作，电源为控制系统、飞行装置、陆地运动机构和撑起机构的动力供电。在飞行装置运行升空后，通过风导舵机带动导风板转动，以对涵道风扇的输出气流进行导向从而实现对机器人的飞行控制。通过陆地运动机构上六个摩擦轮带动外胎运动实现陆地运行及简单越障功能。通过电机上两个桨叶相对运动实现飞行装置升空以实现复杂地形越障功能。本发明具有可实现陆空两种空间域中跨域运行，满足往复跨越的特点，提高可执行能力，实现中远距离复杂路面侦察和物资快速投递或运输的相关任务。

Description

陆轮空浆式两栖飞行器及切换方法

技术领域

本发明属于陆空跨域机器人技术领域,特别涉及一种陆轮空浆式两栖飞行器及切换方法。

背景技术

目前的陆地机器人与空中机器人技术均已成熟，但是跨域机器人仍是设计的难点，主要体现在：

1、跨域过程难度较大，陆地起飞过程容易实现，但是着陆过程受力复杂，极易坠机；

2、对于飞行功能，附加陆地行驶功能，额外增加了行驶机构，结构紧凑，体积较小，但重量增加，飞行难度增加；

3、对于行驶功能，飞行器动力控制相对复杂，整体机构布局困难，实现全地形运动困难。

发明内容

针对上述问题，本发明目的在于提供一种陆轮空浆式两栖飞行器及切换方法，是一种具备短程空中飞行、复杂路面越障以及陆地/空中越障能力的的新概念混合型机器人，兼具轮式机器人越障能力和无人机空中高速远程机动等特点，可执行中远距离复杂路面侦察和物资快速投递或运输任务，从而提高复杂路面物资输送及陆地军事侦察等技术水平。

一种陆轮空浆式两栖飞行器，其轮式行进方式适用于矮坑、壕沟、沙石、沙土、砾石、岩石等小坡度路面的使用，其涵道行进方式适用于大于5°的坡、壕沟、深谷、河流、放置平台以及其他高难度跨越地形的跨越。

一种陆轮空浆式两栖飞行器，包括控制系统、电源、飞行装置、陆地运动机构、撑起机构；控制系统控制飞行装置、陆地运动机构和撑起机构动作，电源为控制系统、飞行装置、陆地运动机构和撑起机构的动力供电。

所述控制系统控制系统包括控制板外壳和放置平台。

所述电源电源包括放置平台、电池和电池固限位柱。

所述的陆地运动机构为摩擦轮传动，包括擦轮活动支座、摩擦轮、摩擦轮电机固定座、摩擦轮电机、外胎；擦轮活动支座与摩擦轮电机固定座对称固定在涵道壳体上，围绕涵道壳体均匀布置三组，摩擦轮电机固定座上安装摩擦轮电机，摩擦轮电机的转子上连接着摩擦轮，通过摩擦轮电机的转子转动带动摩擦轮通过摩擦使外胎转动，以实现陆地的行走功能。

所述的陆地运动机构运动分三部分，前进、后退、转弯；同侧三个摩擦轮运动方向一致，当左右两组摩擦轮同向同速运动时为前进或后退运动，当左右两组摩擦轮同向异速运动或异向运动时为转弯功能；六个摩擦轮均携带减震，以避免与地面硬接触。

所述的飞行装置为双桨涵道风扇结构，包括电机固定座、涵道壳体、桨叶、风扇电机、风导舵机、导风板、内部支撑杆；电机固定座、导风板和内部支撑杆均连接在涵道壳体上，飞行装置上下对称布置两个带有双桨叶的风扇电机，涵道壳体与风扇电机通过内部支撑杆与电机固定座连接；通过两个风扇电机带动桨叶对置旋转产生升力使机器人实现升空飞行功能；导风板与风导舵机连接，在飞行装置运行升空后，通过风导舵机带动导风板转动，以对涵道风扇的输出气流进行导向从而实现对机器人的飞行控制。

所述的撑起机构为齿轮齿条传动机构，包括第一站立支撑杆、第二站立支撑杆、第一导块、第二导块、支撑杆电机、支撑杆传动齿轮、底部支座固定壳、支座电机、圆柱齿轮、支脚；支撑杆电机均匀分布在涵道壳体四周；第二站立支撑杆上下十字型布置于第一导块和第二导块上，第一导块位于上部分涵道的电机固定座上，第二导块位于第一导块上，第二站立支撑杆上带有弧形齿条能在第一导块或第二导块上进行滑动，通过支撑杆电机进行运动，以在此机械系统处于陆地行走状态时撑起达到飞行状态。

通过陆地运动机构上六个摩擦轮带动外胎运动实现陆地运行及简单越障功能。

通过电机上两个桨叶相对运动实现飞行装置升空以实现复杂地形越障功能。

一种陆轮空浆式两栖飞行器的陆地陆地/空中运行状态的切换方法，该方法是：撑起机构撑起，处于空中运行状态，飞行装置驱动陆轮空浆式两栖飞行器飞行；撑起机构收起，处于陆地运行状态，陆地运动机构驱动陆轮空浆式两栖飞行器在陆地上行进。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过将涵道与轮式机器人结合的方法可实现陆地和空中两种运行状态，集成了陆地轮式机器人技术与无人机技术的双重特性，可通过飞行快速跨越难跨越障碍，亦可通过轮式行驶跨越易跨越障碍以节省电源消耗。

2、本发明通过采用对置式电机组成涵道风扇形式，降低了系统复杂度。

3、本发明以涵道风扇实现空中飞行，能够实现空中悬停、快速变换飞行方向、空中大机动等功能。

4、本发明的陆地运动机构以简单摩擦轮机构实现陆地行驶，稳定性好、易于维修、降低了系统复杂度。

附图说明

图1为本发明的陆地运行状态下的立体图。

图2为本发明的飞行状态主视图。

图3为本发明的飞行状态俯视图。

图4为本发明的陆地/空中运行模式切换示意图。

其中：Ⅰ—控制系统，Ⅱ—电源，Ⅲ—飞行装置，Ⅳ—陆地运动机构，Ⅴ—撑起机构，1—控制板外壳，2—控制板放置平台，3—电池限位柱，4—电池放置平台，5—电机固定座，6—摩擦轮活动支座，7—摩擦轮，8—摩擦轮电机固定座，9—摩擦轮电机，10—外胎，11—第一站立支撑杆，12—第二站立支撑杆，13—第一导块，14—第二导块，15—支撑杆电机，16—支撑杆传动齿轮，17—涵道壳体，18—桨叶，19—风扇电机，20—风导舵机，21—导风板，22—内部支撑杆，23—底部支座固定壳，24—支座电机，25—圆柱齿轮，26—支脚。

具体实施方式

如图1所示，一种陆轮空浆式两栖飞行器，包括控制系统Ⅰ、电源Ⅱ、飞行装置Ⅲ、陆地运动机构Ⅳ、撑起机构Ⅴ，其中陆地运动机构Ⅳ均匀分布在飞行装置Ⅲ上下两边；控制系统Ⅰ控制飞行装置Ⅲ、陆地运动机构Ⅳ和撑起机构Ⅴ，电源Ⅱ为控制系统Ⅰ、飞行装置Ⅲ、陆地运动机构Ⅳ、撑起机构Ⅴ的动力供电；

所述控制系统控制系统Ⅰ控制板外壳1、控制板放置平台2。

所述电源电源Ⅱ包括电池固限位柱12、电池放置平台10。

如图2和图3所示，所述的陆地运动机构Ⅳ为摩擦轮传动，包括擦轮活动支座6、摩擦轮7、摩擦轮电机固定座8、摩擦轮电机9、外胎10；擦轮活动支座6与摩擦轮电机固定座8对称固定在涵道壳体17上，围绕涵道壳体17均匀布置三组，摩擦轮电机固定座8上安装摩擦轮电机9，摩擦轮电机9的转子上连接着摩擦轮7，通过摩擦轮电机9的转子转动带动摩擦轮7通过摩擦使外胎10转动，以实现陆地的行走功能。

如图2和图3所示，所述的飞行装置Ⅲ为双桨涵道风扇结构，包括电机固定座5、涵道壳体17、桨叶18、风扇电机19、风导舵机20、导风板21、内部支撑杆22；电机固定座5、导风板21和内部支撑杆22均连接在涵道壳体17上，飞行装置Ⅲ上下对称布置两个带有双桨叶18的风扇电机19，涵道壳体17与风扇电机19通过内部支撑杆22与电机固定座5连接；通过两个风扇电机19带动桨叶对置旋转产生升力使机器人实现升空飞行功能；导风板21与风导舵机20连接，在飞行装置Ⅲ运行升空后，通过风导舵21机带动导风板20转动，以对涵道风扇的输出气流进行导向从而实现对机器人的飞行控制。

如图2、图3和图4所示，所述的撑起机构Ⅴ为齿轮齿条传动机构，包括第一站立支撑杆11、第二站立支撑杆12、第一导块13、第二导块14、支撑杆电机15、支撑杆传动齿轮16、底部支座固定壳23、支座电机24、圆柱齿轮25、支脚26；支撑杆电机15均匀分布在涵道壳体17四周；第二站立支撑杆12上下十字型布置于第一导块13和第二导块14上，第一导块13位于上部分涵道的电机固定座5上，第二导块14位于第一导块13上，第二站立支撑杆12上带有弧形齿条能在第一导块13或第二导块14上进行滑动，通过支撑杆电机15进行运动，以在此机械系统处于陆地行走状态时撑起达到飞行状态。

一种陆轮空浆式两栖飞行器的陆地陆地/空中运行状态的切换方法，该方法是：撑起机构Ⅴ撑起，处于空中运行状态，飞行装置Ⅲ驱动陆轮空浆式两栖飞行器飞行；撑起机构Ⅴ收起，处于陆地运行状态，陆地运动机构Ⅳ驱动陆轮空浆式两栖飞行器在陆地上行进。

Claims (4)

1.一种陆轮空浆式两栖飞行器，其特征在于：包括控制系统(Ⅰ)、电源(Ⅱ)、飞行机构(Ⅲ)、陆地运动机构(Ⅳ)、撑起机构(Ⅴ)，其中陆地运动机构(Ⅳ)均匀分布在飞行装置(Ⅲ)上下两边；控制系统(Ⅰ)控制飞行装置(Ⅲ)、陆地运动机构(Ⅳ)和撑起机构(Ⅴ)，电源(Ⅱ)为控制系统(Ⅰ)、飞行装置(Ⅲ)、陆地运动机构(Ⅳ)、撑起机构(Ⅴ)的动力供电；

所述的陆地运动机构(Ⅳ)为摩擦轮传动，包括擦轮活动支座(6)、摩擦轮(7)、摩擦轮电机固定座(8)、摩擦轮电机(9)、外胎(10)；擦轮活动支座(6)与摩擦轮电机固定座(8)对称固定在涵道壳体(17)上，围绕涵道壳体(17)均匀布置三组，摩擦轮电机固定座(8)上安装摩擦轮电机(9)，摩擦轮电机(9)的转子上连接着摩擦轮(7)，通过摩擦轮电机(9)的转子转动带动摩擦轮(7)通过摩擦使外胎(10)转动，以实现陆地的行走功能；

所述的飞行装置(Ⅲ)为双桨涵道风扇结构，包括电机固定座(5)、涵道壳体(17)、桨叶(18)、风扇电机(19)、风导舵机(20)、导风板(21)、内部支撑杆(22)；电机固定座(5)、导风板(21)和内部支撑杆(22)均连接在涵道壳体(17)上，飞行装置(Ⅲ)上下对称布置两个带有双桨叶(18)的风扇电机(19)，涵道壳体(17)与风扇电机(19)通过内部支撑杆(22)与电机固定座(5)连接；通过两个风扇电机(19)带动桨叶对置旋转产生升力使机器人实现升空飞行功能；导风板(21)与风导舵机(20)连接，在飞行装置(Ⅲ)运行升空后，通过风导舵(21)机带动导风板(20)转动，以对涵道风扇的输出气流进行导向从而实现对机器人的飞行控制；

所述的撑起机构(Ⅴ)为齿轮齿条传动机构，包括第一站立支撑杆(11)、第二站立支撑杆(12)、第一导块(13)、第二导块(14)、支撑杆电机(15)、支撑杆传动齿轮(16)、底部支座固定壳(23)、支座电机24、圆柱齿轮25、支脚(26)；支撑杆电机(15)均匀分布在涵道壳体(17)四周；第二站立支撑杆(12)上下十字型布置于第一导块(13)和第二导块(14)上，第一导块(13)位于上部分涵道的电机固定座(5)上，第二导块(14)位于第一导块(13)上，第二站立支撑杆(12)上带有弧形齿条能在第一导块(13)或第二导块(14)上进行滑动，通过支撑杆电机(15)进行运动，以在此机械系统处于陆地行走状态时撑起达到飞行状态。

2.根据权利要求1所述的一种陆轮空浆式两栖飞行器，其特征在于：所述控制系统控制系统(Ⅰ)包括控制板外壳1和控制板放置平台(2)。

3.根据权利要求1所述的一种陆轮空浆式两栖飞行器，其特征在于：所述电源电源(Ⅱ)包括电池固限位柱(12)和电池放置平台(10)。

4.权利要求1所述一种陆轮空浆式两栖飞行器的陆地陆地/空中运行状态的切换方法，该方法是：撑起机构(Ⅴ)撑起，处于空中运行状态，飞行装置(Ⅲ)驱动陆轮空浆式两栖飞行器飞行；撑起机构(Ⅴ)收起，处于陆地运行状态，陆地运动机构(Ⅳ)驱动陆轮空浆式两栖飞行器在陆地上行进。

Images