CN111391589A - 旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人，包括：防水高速小扭矩电机；高速桨叶，与防水高速小扭矩电机的输出端连接；防水低速大扭矩电机，与防水高速小扭矩电机对称布置于机架的一端；低速桨叶，与防水低速大扭矩电机的输出端连接；防水电子舱，连接在机架的下方；履带式防水底盘，连接在防水电子舱下方；控制器安装在防水电子舱内，分别与防水高速小扭矩电机、防水低速大扭矩电机、履带式防水底盘连接。本发明提供的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人，既可以在空中飞行，也可以在水中航行，还可以在泥质河底、堤坝及沼泽地带爬行。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器控制工程领域，特别涉及一种旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人。
背景技术
随着内河、大坝及沼泽地区的环境监测的重要性，开发相应的监测平台和调查设备也更加受到各研究机构的重视。传统的监测平台大多为无人飞行器和水下机器人，功能单一，只能在空中或者水中开展监测作业，但是在某些相互隔离的水域或者泥质河底，单独的某一种机器人难以满足作业要求。因此开发既能在空中飞行又可以在水中潜航，同时还能够适应泥质河底及沼泽区域爬行的海陆空多介质机器人就可以极大地提高环境监测和数据采集的效率和范围。由于具有空中、陆地和水下通行能力，因此多介质机器人结合了多种机器人的优点，可以完成某一种机器人无法单独完成的任务。因而研制复合结构、高可靠性、低成本的海陆空跨介质机器人已成为多用途机器人研究的热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人，以解决如何研制多介质机器人的复合结构的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提出一种旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人，包括：防水高速小扭矩电机；高速桨叶，与所述防水高速小扭矩电机的输出端连接；防水低速大扭矩电机，与所述防水高速小扭矩电机对称布置于机架的一端；低速桨叶，与所述防水低速大扭矩电机的输出端连接；防水电子舱，连接在所述机架的下方；履带式防水底盘，连接在防水电子舱下方；控制器安装在所述防水电子舱内，分别与所述防水高速小扭矩电机、所述防水低速大扭矩电机、所述履带式防水底盘连接。
进一步地，旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人还包括电机调速器，安装在所述防水电子舱内，并与所述防水高速小扭矩电机、所述防水低速大扭矩电机以及所述履带式防水底盘的驱动器电源线连接。
进一步地，旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人还包括无线收发模块，安装在所述防水电子舱内，与所述防水高速小扭矩电机、所述防水低速大扭矩电机以及所述履带式防水底盘信号连接。
进一步地，所述机架为四个，呈“十”字交叉布置在所述防水电子舱的上方，所述机架的一端设置有对称布置的所述防水高速小扭矩电机和所述防水低速大扭矩电机，所述机架的另一端相互焊接。
进一步地，所述履带式防水底盘与所述防水电子舱通过防水接插件连接。
进一步地，所述履带式防水底盘的驱动器通过斯特封进行轴向密封，其线圈引出线的端部采用环氧树脂封装。
进一步地，采用3D打印技术制作所述履带式防水底盘。
本发明提供的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人，既可以在空中飞行，也可以在水中航行，还可以在泥质河底、堤坝及沼泽地带爬行，本发明在执行完一个观测点的采样或观测任务后，可飞到空中，以飞行方式到达下一个任务点，这一特征非常适合在内河区域执行监测调查作业，内河区域往往是多个隔离的水域，采用传统的水下机器人需要多次对水下机器人进行收放作业，降低了作业效率，而且飞行器飞行的速度要远大于水下机器人在水中航行的速度(常规水下机器人水中潜行速度一般不超过9公里每小时，而一般四旋翼飞行器的飞行速度都在20公里每小时以上)，因此当执行完某一区域的数据收集工作后，可以快速飞到下一个采集点，大大提高了作业效率。除此之外，在泥质河底、堤坝及沼泽地带进行监测调查异常困难，本发明提供的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人配置了履带式防水底盘，可以很容易适应泥质等复杂地形的作业，拓展了机器人的作业能力。
进一步地，防水高速小扭矩电机、防水低速大扭矩电机、履带式防水底盘的线圈采用防水耐腐蚀涂层，电机无需进行密封，相比于传统水下电机，体积更小，重量更轻，使得跨介质机器人续航能力大大提高。
进一步地，采用3D打印技术制作的履带式防水底盘，成本低，易实现。
附图说明
下面结合附图对发明作进一步说明：
图1为本发明实施例提供的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人的侧视结构示意图；
图2为本发明实施例提供的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人的俯视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人的立体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的高速桨叶的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的低速桨叶的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，本发明提供的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人，既可以在空中飞行，也可以在水中航行，还可以在泥质河底、堤坝及沼泽地带爬行，本发明在执行完一个观测点的采样或观测任务后，可飞到空中，以飞行方式到达下一个任务点，这一特征非常适合在内河区域执行监测调查作业，内河区域往往是多个隔离的水域，采用传统的水下机器人需要多次对水下机器人进行收放作业，降低了作业效率，而且飞行器飞行的速度要远大于水下机器人在水中航行的速度(常规水下机器人水中潜行速度一般不超过9公里每小时，而一般四旋翼飞行器的飞行速度都在20公里每小时以上)，因此当执行完某一区域的数据收集工作后，可以快速飞到下一个采集点，大大提高了作业效率。除此之外，在泥质河底、堤坝及沼泽地带进行监测调查异常困难，本发明提供的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人配置了履带式防水底盘，可以很容易适应泥质等复杂地形的作业，拓展了机器人的作业能力。
图1为本发明实施例提供的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人的侧视结构示意图；图2为本发明实施例提供的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人的俯视结构示意图；图3为本发明实施例提供的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人的立体结构示意图。参照图1、图2以及图3，提出一种旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人，包括：防水高速小扭矩电机11；高速桨叶12，与所述防水高速小扭矩电机11的输出端连接；防水低速大扭矩电机13，与所述防水高速小扭矩电机11对称布置于机架14的一端；低速桨叶15，与所述防水低速大扭矩电机13的输出端连接；防水电子舱16，连接在所述机架14的下方；履带式防水底盘17，连接在防水电子舱16下方；控制器安装在所述防水电子舱16内，分别与所述防水高速小扭矩电机11、所述防水低速大扭矩电机13、所述履带式防水底盘17连接。
在本发明实施例中，机架14为四个，呈“十”字交叉布置在防水电子舱16的上方，机架14的一端设置有对称布置的防水高速小扭矩电机11和防水低速大扭矩电机13，机架14的另一端相互焊接，焊接点位于防水电子舱16上方的中心位置，这样可以保证机器人的重心与浮心在同一垂直线上。防水高速小扭矩电机11和防水低速大扭矩电机13背对背安装在机架14的一端，防水高速小扭矩电机11连接高速桨叶12并朝上布置，防水低速大扭矩电机13连接低速桨叶15并朝下布置。履带式防水底盘17的重心同样与机器人的浮心位于同一垂线上，保证机器人在泥质水底爬行时的姿态稳定性。
履带式防水底盘17与防水电子舱16通过防水接插件连接，当不需要履带式防水底盘17时，可以快速拆卸。履带式防水底盘17的驱动器通过斯特封进行轴向密封，其线圈引出线的端部采用环氧树脂封装。
旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人还包括电机调速器，安装在防水电子舱16内，并与防水高速小扭矩电机11、防水低速大扭矩电机13以及履带式防水底盘17的驱动器电源线连接。旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人还包括无线收发模块，安装在防水电子舱16内，与所述防水高速小扭矩电机11、所述防水低速大扭矩电机13以及所述履带式防水底盘17信号连接。
防水高速小扭矩电机11、防水低速大扭矩电机13及履带式防水底盘17的驱动电机均为敞开式电机结构，电机线圈涂有防水耐腐蚀涂层，由于电机无需密封处理，因此这种方法能够有效降低电机重量。
利用本发明实施例提供的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人进行海陆空作业时，按照作业要求，遥控器发送信号给无线收发模块，无线收法模块处理信号并发送至控制器，由控制器控制防水高速小扭矩电机11或防水低速大扭矩电机13或履带式防水底盘17进行作业。当跨介质机器人在空中飞行时，防水高速小扭矩电机11带动高速桨叶12转动，实现跨介质机器人在空中的快速飞行；当跨介质机器人在水中航行时，防水低速大扭矩电机13带动低速桨叶15转动，实现跨介质机器人水中平稳航行；当跨介质机器人在泥质水底爬行时，履带式防水底盘17驱动机器人爬行。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人，其特征在于，包括：
防水高速小扭矩电机；
高速桨叶，与所述防水高速小扭矩电机的输出端连接；
防水低速大扭矩电机，与所述防水高速小扭矩电机对称布置于机架的一端；
低速桨叶，与所述防水低速大扭矩电机的输出端连接；
防水电子舱，连接在所述机架的下方；
履带式防水底盘，连接在防水电子舱下方；
控制器安装在所述防水电子舱内，分别与所述防水高速小扭矩电机、所述防水低速大扭矩电机、所述履带式防水底盘连接。
2.如权利要求1所述的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人，其特征在于，还包括电机调速器，安装在所述防水电子舱内，并与所述防水高速小扭矩电机、所述防水低速大扭矩电机以及所述履带式防水底盘的驱动器电源线连接。
3.如权利要求1所述的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人，其特征在于，还包括无线收发模块，安装在所述防水电子舱内，与所述防水高速小扭矩电机、所述防水低速大扭矩电机以及所述履带式防水底盘信号连接。
4.如权利要求1所述的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人，其特征在于，所述机架为四个，呈“十”字交叉布置在所述防水电子舱的上方，所述机架的一端设置有对称布置的所述防水高速小扭矩电机和所述防水低速大扭矩电机，所述机架的另一端相互焊接。
5.如权利要求1所述的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人，其特征在于，所述履带式防水底盘与所述防水电子舱通过防水接插件连接。
6.如权利要求1所述的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人，其特征在于，所述履带式防水底盘的驱动器通过斯特封进行轴向密封，其线圈引出线的端部采用环氧树脂封装。
7.如权利要求1所述的旋翼履带复合结构的海陆空跨介质机器人，其特征在于，采用3D打印技术制作所述履带式防水底盘。
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Cited By (2)
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