CN114475116B - 一种三栖机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三栖机器人，包括基座组件和两个旋翼组件，两个旋翼组件通过悬臂对称安装在基座组件的两侧，其中，基座组件为内部中空的浮体结构；每个旋翼组件包括侧浮体、悬挂支架、行走轮、行走电机、传动带、旋翼模块和螺旋桨模块，悬挂支架的内侧朝向基座组件并连接悬臂，侧浮体安装在悬挂支架的外侧，两个行走轮设置在悬挂支架的两端，行走电机密封安装在悬臂的端部空腔内，该行走电机的输出轴穿入悬挂支架后连接有一个驱动轮，驱动轮通过传动带连接行走轮，旋翼模块安装在侧浮体的顶端，螺旋桨模块安装在悬挂支架的内侧底部。与现有技术相比，本发明具有体积小、重量轻、适应于复杂应用环境等优点。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，尤其是涉及一种三栖机器人。
背景技术
随着科技的发展，机器人被广泛应用于各种环境与场合。在军事侦察、水产养殖、地图测绘等方面，以及在高温、高辐射的环境当中，机器人发挥着不可代替的作用。但是，目前大多数机器人的运动类型单一，只具备单一的飞行或行走或航行的能力，并不能很好的适应于多变环境。现有的一些三栖机器人往往结构复杂，体积大、重量大，其灵活性和使用场景受到较大限制。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种三栖机器人。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种三栖机器人，包括基座组件和两个旋翼组件，两个旋翼组件通过悬臂对称安装在基座组件的两侧，其中，所述基座组件为内部中空的浮体结构；每个旋翼组件包括侧浮体、悬挂支架、行走轮、行走电机、传动带、旋翼模块和螺旋桨模块，所述悬挂支架的内侧朝向基座组件并连接悬臂，所述侧浮体安装在悬挂支架的外侧，两个行走轮设置在悬挂支架的两端，所述行走电机密封安装在悬臂的端部空腔内，该行走电机的输出轴穿入悬挂支架后连接有一个驱动轮，所述驱动轮通过传动带连接行走轮，所述旋翼模块安装在侧浮体的顶端，所述螺旋桨模块安装在悬挂支架的内侧底部。
进一步地，所述悬挂支架包括两块平行设置的悬挂板，两块悬挂板之间设有固定轴，所述行走轮安装在固定轴上。
进一步地，所述行走轮的外圈设有轮轨，一根传动带同时连接驱动轮和两个行走轮的轮轨，形成闭环并张紧，位于两个行走轮底部之间的传动带形成履带。
进一步地，所述悬挂支架内设有第一定滑轮，该第一定滑轮设置在两个行走轮之间，位于两个行走轮底部之间的传动带可调节至从第一定滑轮的顶部绕过。
进一步地，所述悬挂支架内设有两个第二定滑轮，所述两个第二定滑轮分别位于驱动轮的两侧下方，所述传动带依次从一个第二定滑轮的底部、驱动轮的顶部、另一个第二定滑轮的底部绕过。
进一步地，所述旋翼模块包括旋翼梁、两个旋转翼和旋翼电机，所述旋翼梁平行于行走轮固定在侧浮体的顶部，所述两个旋转翼分别通过旋翼电机固定在旋翼梁的两端。
进一步地，所述螺旋桨模块包括水下电机和桨叶，所述桨叶固定在水下电机的输出轴上，所述水下电机固定在悬挂支架一侧的安装位上。
进一步地，所述悬臂为一根横杆，所述悬臂横穿基座组件从两侧伸出。
进一步地，所述基座组件包括上浮体、下浮体和主基座，所述下浮体内设有安装腔，安装腔的两侧设有卡槽，所述悬臂横穿主基座，所述主基座固定在安装腔内使悬臂卡入两侧的卡槽中，所述上浮体安装在下浮体上。
进一步地，所述主基座内设有悬臂箍，所述悬臂箍固定主基座的侧壁并且抱箍在悬臂上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过基座组件和两个旋翼组件组成了“王”字型结构，并将动力零件都集成在了旋翼组件上，使结构紧凑、稳定，具有体积小、重量轻的优点；同时，本发明中行走轮采用密封在悬臂端部的行走电机通过传动带驱动，结构简单、密封效果好。
2、本发明中的传动带直接作为行走轮的履带使用，增强机器人在各种地形上的运动能力，适应更为复杂的应用环境，并且本发明在悬挂支架内还可设有第一定滑轮，便于将传动带挂起，从而减少摩擦力，使机器人可变形实现普通的滚轮模式。
3、旋翼模块采用的结构为：旋翼梁的两端安装旋转翼和旋翼电机，该结构强度高、稳定性好，能够确保机器人稳定飞行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明基座组件的爆炸结构示意图。
图3为本发明旋翼组件的爆炸结构示意图。
图4为本发明传动带变化调节的结构示意图。
图5为本发明旋翼模块的爆炸结构示意图。
附图标记：1、基座组件，11、上浮体，111、U形卡槽，12、下浮体，13、基座，131、底座，132、盖板，14、悬臂箍，2、旋翼组件，21、悬挂支架，21a、悬挂板，21b、固定轴，22、行走模块，22a、行走轮，22b、行走电机，22c、传动带，22d、驱动轮，22e、第一定滑轮，22f、第二定滑轮，23、螺旋桨模块，23a、水下电机，23b、桨叶，24、旋翼模块，24a、翼梁，24b、旋转翼，24c、旋翼电机，25、侧浮体，3、悬臂。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供了一种三栖机器人，包括基座组件1和两个旋翼组件2。在基座组件1的左右两侧中央各伸出一段悬臂3，旋翼组件2对称安装在基座组件1的两侧，旋翼组件2的中央连接悬臂3。在旋翼组件2上通过悬挂支架21集成了行走模块22、旋翼模块24和螺旋桨模块23，实现了机器人的水、陆、空三栖工作。
如图2所示，基座组件1为内部中空的浮体结构，悬臂3为一根横杆，悬臂3横穿基座组件1的中央从两侧伸出。基座组件1具体包括上浮体11、下浮体12和基座13。基座13由底座131和盖板132组合而成，在基座13的两侧设有通孔，在基座13内还设有悬臂箍14，两个悬臂箍14分别位于两个通孔内侧。由此悬臂3可以穿过通孔，并且悬臂3的内部由悬臂箍14进行卡紧固定。在下浮体12的顶部中央设有安装腔，用于安装基座13，并且在安装腔的两侧设有U形卡槽111。当基座13固定在安装腔内后，下浮体12的顶面和基座13的盖板132齐平，基座13两侧的悬臂3分别卡入两个卡槽中固定。最后，将上浮体11合拢固定在下浮体12上。基座13与下浮体12组成的整体具有密封特性，可以防水。基座组件1的整体为流线，其主要作用是提供机器人在水上的浮力。
如图3所示，行走模块22包括行走轮22a、行走电机22b和传动带22c。悬挂支架21包括两块平行设置的悬挂板21a，两块悬挂板21a之间设有固定轴21b，行走轮22a安装在固定轴21b上，具体为悬挂支架21的前后两端安装两个行走轮22a。在悬臂3的端部设有空腔，行走电机22b密封安装在空腔内。行走电机22b的输出轴穿入一块悬挂板21a后连接有一个驱动轮22d，驱动轮22d通过传动带22c连接行走轮22a。本实施例中，行走轮22a的外圈设有轮轨，一根传动带22c同时嵌套在驱动轮22d和两个行走轮22a的轮轨上，位于两个行走轮22a底部之间的传动带22c形成履带，增强机器人在各种地形上的运动能力。在两块悬挂板21a之间还设有两个第一定滑轮22e和两个第二定滑轮22f，两个第二定滑轮22f分别位于驱动轮22d的两侧下方，传动带22c依次从一个第二定滑轮22f的底部、驱动轮22d的顶部、另一个第二定滑轮22f的底部绕过，实现传动带22c的张紧，使驱动轮22d可以稳定带动传动带22c。两个第一定滑轮22e设置在两个行走轮22a之间，如图4所示，使位于两个行走轮22a底部之间的传动带22c可调节至从第一定滑轮22e的顶部绕过，而减少摩擦力，实现普通的滚轮模式。
如图3所示，螺旋桨模块23安装在悬挂支架21的内侧底部，具体地说：螺旋桨模块23包括两对方向相反设置的水下电机23a和桨叶23b，桨叶23b固定在水下电机23a的输出轴上。在内侧的悬挂板21a内设有安装位，水下电机23a和桨叶23b通过罗算固定在安装位上。两个桨叶23b分别朝向两个行走轮22a的方向，使机器人可以浮在水上实现各类动作。在悬挂支架21的外侧还设有侧浮板25，用于辅助提升机器人的浮力。
如图5所示，旋翼模块24安装在侧浮体25的顶端，具体地说：旋翼模块24包括旋翼梁24a、两个旋转翼24b和旋翼电机24c。旋翼梁24a平行于行走轮22a固定在侧浮体25的顶部，两个旋转翼24b分别通过旋翼电机24c固定在旋翼梁24a的两端。机器人整体的四个旋转翼24b结构简单，稳定性好，能够确保机器人稳定飞行。
本实施例的工作原理如下：
本实施例具有飞行、航行与行走三种运动模式。
当机器人处于飞行模式时，四个旋翼电机24c带动旋转翼24b转动，产生竖直向下的推力，通过控制四个旋翼电机24c的转速，来控制推力的大小，从而调整机器人在空中飞行时的姿态、以及控制机器人在各个方向上的移动。
当机器人处于航行模式时，机器人的上浮体11、下浮体12和侧浮体25将为机器人提供浮力，从而使机器人漂浮于水面上。机器人通过控制水下电机23a输出端桨叶23b的旋转，实现机器人在水面的移动。
当机器人处于行走模式时，机器人的行走轮22a通过传动带22c与地面产生摩擦力，从而产生前后方向的动力。机器人通过控制行走电机22b的旋转，经过传动带22c并绕过从动轮，将动力传递到行走轮22a上。通过改变传动带22c与从动轮间的缠绕方式，可以实现行走模块22的轮式和履带式两种不同的模式。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种三栖机器人，其特征在于，包括基座组件(1)和两个旋翼组件(2)，两个旋翼组件(2)通过悬臂(3)对称安装在基座组件(1)的两侧，其中，所述基座组件(1)为内部中空的浮体结构；每个旋翼组件(2)包括侧浮体(25)、悬挂支架(21)、行走轮(22a)、行走电机(22b)、传动带(22c)、旋翼模块(24)和螺旋桨模块(23)，所述悬挂支架(21)的内侧朝向基座组件(1)并连接悬臂(3)，所述侧浮体(25)安装在悬挂支架(21)的外侧，两个行走轮(22a)设置在悬挂支架(21)的两端，所述行走电机(22b)密封安装在悬臂(3)的端部空腔内，该行走电机(22b)的输出轴穿入悬挂支架(21)后连接有一个驱动轮(22d)，所述驱动轮(22d)通过传动带(22c)连接行走轮(22a)，所述旋翼模块(24)安装在侧浮体(25)的顶端，所述螺旋桨模块(23)安装在悬挂支架(21)的内侧底部；
所述行走轮(22a)的外圈设有轮轨，一根传动带(22c)同时连接驱动轮(22d)和两个行走轮(22a)的轮轨，形成闭环并张紧，位于两个行走轮(22a)底部之间的传动带(22c)形成履带；
所述悬挂支架(21)内设有第一定滑轮(22e)，该第一定滑轮(22e)设置在两个行走轮(22a)之间，位于两个行走轮(22a)底部之间的传动带(22c)可调节至从第一定滑轮(22e)的顶部绕过；
所述悬挂支架(21)内设有两个第二定滑轮(22f)，所述两个第二定滑轮(22f)分别位于驱动轮(22d)的两侧下方，所述传动带(22c)依次从一个第二定滑轮(22f)的底部、驱动轮(22d)的顶部、另一个第二定滑轮(22f)的底部绕过。
2.根据权利要求1所述的一种三栖机器人，其特征在于，所述悬挂支架(21)包括两块平行设置的悬挂板(21a)，两块悬挂板(21a)之间设有固定轴(21b)，所述行走轮(22a)安装在固定轴(21b)上。
3.根据权利要求1所述的一种三栖机器人，其特征在于，所述旋翼模块(24)包括旋翼梁(24a)、两个旋转翼(24b)和旋翼电机(24c)，所述旋翼梁(24a)平行于行走轮(22a)固定在侧浮体(25)的顶部，所述两个旋转翼(24b)分别通过旋翼电机(24c)固定在旋翼梁(24a)的两端。
4.根据权利要求1所述的一种三栖机器人，其特征在于，所述螺旋桨模块(23)包括水下电机(23a)和桨叶(23b)，所述桨叶(23b)固定在水下电机(23a)的输出轴上，所述水下电机(23a)固定在悬挂支架(21)一侧的安装位上。
5.根据权利要求1所述的一种三栖机器人，其特征在于，所述悬臂(3)为一根横杆，所述悬臂(3)横穿基座组件(1)从两侧伸出。
6.根据权利要求5所述的一种三栖机器人，其特征在于，所述基座组件(1)包括上浮体(11)、下浮体(12)和主基座(13)，所述下浮体(12)内设有安装腔，安装腔的两侧设有卡槽，所述悬臂(3)横穿主基座(13)，所述主基座(13)固定在安装腔内使悬臂(3)卡入两侧的卡槽中，所述上浮体(11)安装在下浮体(12)上。
7.根据权利要求6所述的一种三栖机器人，其特征在于，所述主基座(13)内设有悬臂箍(14)，所述悬臂箍(14)固定主基座(13)的侧壁并且抱箍在悬臂(3)上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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