CN114683786A - 一种四足两栖飞行机器狗 - Google Patents

Abstract

本发明一种四足两栖飞行机器狗涉及智能机器领域，特别是涉及一种四足两栖飞行机器狗，包括机身，机身上设置有用于支撑机身及行走的两对机械腿，同一对机械腿中的两个机械腿对称设置，机身前端设置有机械头，机械头上设置有头部光电系统，机身的尾部设置有尾部光电系统；所述机身的两侧上对应设置有可折叠旋翼收纳槽和可折叠旋翼，所述可折叠旋翼的一端与机身转动相连，另一端匹配设置在可折叠旋翼收纳槽内；本发明的有益之处是将飞行器功能与与机器狗功能相融合，提出了既可以飞又可以在地面行走、跑步和爬楼梯等复杂动作的四足两栖飞行机器狗。本发可以使机器狗能飞行提高移动速度，并且不受地理环境的限制，进而满足不同环境下的使用需求。

Description

一种四足两栖飞行机器狗

技术领域

本发明涉及智能机器领域，特别是涉及一种四足两栖飞行机器狗。

背景技术

狗具有极强的运动能力和交互能力，以狗为原型，开发小型轻便和适应性强的仿生机器狗对机器人学的发展具有重要意义。

目前大家对机器狗研发关注点通常为人机交互能力、拥有一套成长系统以及灵活性等方面。随着科学技术的发展，机器狗的使用范围越来越广泛，在生活生产过程中，通常代替人类被运用于一些特殊的领域个复杂的环境。如，在军事领域中，其能用于检测雷区或探测地形。在化工领域中，其能用于化工设备的检修等。具有代表性的机器狗有国外波士顿动力公司设计研发的仿生狗Spot；国内的宇树科技制造的一只叫做“Laikago（莱卡狗）”的四足机器狗。

虽然目前的机器狗都具有利用机械腿在地面不同路况下稳定移动的能力，但这种行进方式都具有一定的局限性，无法满足全地形形式下的工作任务，特别是涉水障碍，如河流、峡谷、陡坡、墙体、悬崖等障碍时，传统机器狗无法到达任务执行场地，因为没有在空中的移动能力，现有的仿生机器狗就显得无能为力，只能借助与其它机器或人工进行任务的执行，从而工作效率大大降低。

针对以上的缺陷，本发明提出了一种四足两栖飞行机器狗，其具备飞行、行走两种运动模式，同时在其机身顶部可以搭载机械手臂等配件，可以跨越地理环境限制，提高工作效率，快速到达指定位置执行任务。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种既可以飞又可以在地面行走、跑步和爬楼梯等复杂动作的四足两栖飞行机器狗。

本发明一种四足两栖飞行机器狗，包括机身，机身上设置有用于支撑机身及行走的两对机械腿，同一对机械腿中的两个机械腿对称设置，其特征在于，机身前端设置有机械头，机械头上设置有头部光电系统，机身的尾部设置有尾部光电系统；

所述机身的两侧上对应设置有可折叠旋翼收纳槽和可折叠旋翼，所述可折叠旋翼的一端与机身转动相连，另一端匹配设置在可折叠旋翼收纳槽内；

机身内还设置有陀螺仪，所述陀螺仪设置在靠近机械头的一对机械腿之间的机身内；

所述机身内设置有相互连接的电源和主控板，所述头部光电系统和尾部光电系统及陀螺仪均与主控板和电源相连。

优选地，机械腿均包括相互铰接的机械腿一节臂和机械腿二节臂，所述机械腿一节臂远离机械腿二节臂的一端上固定连接有驱动机械腿一节臂转动的机械腿步进电机B，所述机械腿步进电机B通过机械腿步进电机B固定座连接有驱动机械腿步进电机B固定座转动的机械腿步进电机A，所述机械腿步进电机A上固定连接有机械腿步进电机A固定座，机身上设置有机械腿安装槽，所述机械腿步进电机A固定座固定设置在机械腿安装槽内；

机械腿二节臂远离机械腿一节臂的一端通过机械足电机连接有机械足，机械足的前端通过机械爪电机连接有机械爪；

所述机械腿二节臂连接机械腿一节臂的一端通过机械腿电推杆与机械腿一节臂相连，当机械腿电推杆动作，机械腿二节臂绕机械腿二节臂与机械腿一节臂铰接处转动；

机械腿二节臂的转动轴线、机械腿一节臂的转动轴线、机械足的转动轴线及机械爪的转动轴线均相互平行；

四个机械腿上的机械腿步进电机B驱动机械腿一节臂转动的旋转轴线均相互平行，且位于同一水平面内；

所述机械腿步进电机A、机械腿步进电机B、机械腿电动推杆、机械足电机、机械爪电机分别通过连接线与主控板和电源相连。

优选地，机身底部设置有两个水平贯穿机身的机械腿安装槽，两个机械腿安装槽相互平行设置；

同一对机械腿上的机械腿步进电机A通过同一个机械腿步进电机A固定座相连，该机械腿步进电机A固定座固定设置在机械腿安装槽内。

优选地，可折叠旋翼均包括安装在机身两侧可折叠旋翼收纳槽中驱动大臂在竖直面内转动的旋翼臂主电机，所述旋翼臂主电机上连接有大臂电机固定件，大臂电机固定件通过大臂电机连接有大臂；

大臂远离大臂电机的一端通过伸缩装置内套设有辅臂，辅臂远离大臂的一端通过辅臂电机连接有转臂；

所述转臂远离辅臂的一端通过转臂电机连接有旋翼电机固定件，旋翼电机固定件上固定连接有旋翼电机，所述旋翼电机通过桨叶连接件固定连接有桨叶；

所述大臂电机驱动大臂转动的转动轴线与旋翼臂主电机的旋转轴线垂直，辅臂电机驱动转臂转动的转动轴线与辅臂的中心轴线垂直，转臂电机驱动旋翼电机固定件转动的转动轴线与转臂的中心轴线平行，旋翼电机驱动桨叶连接件转动的转动轴线与旋翼电机固定件的转动轴线垂直；

所述旋翼臂主电机、大臂电机、辅臂电机、转臂电机及旋翼电机分别通过连接线主控板和电源相连。

优选地，伸缩装置为辅臂电动推杆，所述大臂为中空结构，所述辅臂电动推杆固定设置在大臂内，且辅臂电动推杆朝向辅臂的一端与伸入大臂内的辅臂固定相连；

所述辅臂电动推杆通过连接线与连接主控板和电源相连。

优选地，机械头通过驱动机械头在竖直面内转动的头部步进电机与机身相连，所述头部步进电机靠近机械头的一端通过多个头部电动推杆与机械头相连；

所述头部电动推杆沿机械头在竖直面内转动的旋转轴线周向均布；

所述头部步进电机和头部电动推杆分别通过连接线与主控板和电源相连。

优选地，头部光电系统包括安装在机械头前端的头部显示屏，头部显示屏的两侧从上到下均依次设置有头部摄像头、头部传感器、头部红外摄像头、头部LED灯；

所述头部显示屏的上方设置有蜂鸣器，头部显示屏的下方设置有头部激光雷达；

所述机械头上还固定设置有通信天线；

所述蜂鸣器、头部摄像头、头部传感器、头部红外摄像头、头部激光雷达、头部显示屏、头部LED灯、通信天线分别通过连接线与主控板和电源相连。

优选地，尾部光电系统包括设置在机身尾部的尾部显示屏，所述尾部显示屏的一侧设置有尾部LED灯，另一侧从上到下依次设置有尾部摄像头、尾部传感器、尾部红外摄像头、尾部激光雷达；

其中尾部LED灯、尾部摄像头、尾部传感器、尾部红外摄像头、尾部激光雷达、尾部显示器分别通过连接线与主控板和电源相连。

优选地，机身顶部设置有外置信息连接装置，所述外置信息连接装置包括外置信息接口基座和外置配件连接孔，所述外置信息接口基座中安装有用于外置配件的信息传输与供能的外置信息接口；

所述外置信息接口上还封堵设置有防尘塞，外置信息接口基座四周的机身顶部均匀分布有用于安装外置配件的外置配件连接孔；

所述外置信息接口通过连接线与主控板和电源相连。

优选地，外置信息连接装置设置为两个，分别设置在机身顶部的前后两端；

所述机身两侧分别设置有侧面避障传感器，同一对机械腿之间的机身底部设置均设置有底部距离传感器；

所述侧面避障传感器和底部距离传感器分别通过连接线与主控板和电源相连。

本发明的有益之处是将飞行器功能与与机器狗功能相融合，提出了既可以飞又可以在地面行走、跑步和爬楼梯等复杂动作的四足两栖飞行机器狗。

本发明弥补了我国在飞行机器狗领域的空白；

本发明将飞行器功能与与机器狗功能相融合，可以使机器狗能飞行提高移动速度，并且不受地理环境的限制，进而满足不同环境下的使用需求；

本发明当机器狗落地行走时，可折叠旋翼能够收藏于机身内部，以实现跟普通的机器狗无差异，进而在陆地上行走时也不影响其外观；

本发明的四足两栖飞行机器狗比传统的机器狗的移动速度更快，提高作业效率；

本发明的四足两栖飞行机器狗的头部可以进行360°的转动，可以使飞行机器狗的视野更加广阔；

本发明的四足两栖飞行机器狗的前后设置有显示屏，可以方便快捷的显示飞行机器狗的实时运行数据；

本发明的四足两栖飞行机器狗拥有机械足，可以在地面行走时自由调整姿势，是行走更加平稳；

本发明的四足两栖飞行机器狗拥有机械爪，当行走在比较光滑的地面时进行固定，提高飞行机器狗的稳定性；

本发明同时顶部可以搭载机械手臂等配件，可以适应多样化的任务，可在巡逻、安保、排爆、救援、应急等领域发挥重大作用。

附图说明

图1为本发明的整体示意图。

图2为本发明的整体仰视结构示意图。

图3为本发明的整体俯视结构示意图。

图4为本发明的机身结构示意图。

图5为本发明的外置信息接口结构示意图。

图6为本发明的机械头结构示意图。

图7为本发明的机械头正面结构示意图。

图8为本发明的机械腿整体结构示意图。

图9为本发明的机械腿步进电机的连接结构示意图。

图10为本发明的机械腿步进电机与机械腿连接结构示意图。

图11为本发明的机械足的结构示意图。

图12为本发明的可折叠旋翼的展开结构示意图。

图13为本发明的可折叠旋翼的收纳结构示意图。

图14为图13中A-A剖视图。

图15为本发明的旋翼结构示意图。

图16为本发明的遥控器整体结构示意图。

图17为本发明的遥控器的不同视角的结构示意图。

图18为本发明的控制原理图。

图19为本发明的遥控器的控制原理图。

图20为本发明的操控示意图。

附图标记：1.机身，2.机械头，4.可折叠旋翼；

10.外置信息接口基座，11.外置信息接口，12.防尘塞，13.外置配件连接孔，14.开关，15.工作指示灯，16.尾部LED灯，17.尾部摄像头，18.尾部传感器，19.尾部红外摄像头，100.尾部激光雷达，101.尾部显示屏，102. 侧面避障传感器，103.可折叠旋翼收纳槽，104.蓄电池，105.电源指示灯，106.散热孔，107.底部距离传感器模块，108.充电口，109.机械腿安装槽，110.陀螺仪；

20.头部步进电机，21.头部电推杆，22.机械头连接皮套，23.蜂鸣器，24.头部摄像头，25.头部传感器，26.头部红外摄像头，27.头部激光雷达，28.头部显示屏，29.头部LED灯，200.通信天线；

30.机械腿步进电机A固定座，31.机械腿步进电机A，32.连接件，33.机械腿步进电机B固定座，34.机械腿步进电机B，35.机械腿一节臂，36.机械腿电推杆，37.机械腿二节臂，38.机械足电机，39.机械足，300.机械爪电机，301.机械爪，302.缓冲脚垫；

40.旋翼臂主电机，41.大臂电机固定件，42.大臂电机，43.大臂，44.辅臂，45.辅臂电动推杆，46.辅臂电机，47.转臂，48.转臂电机，49.旋翼电机固定件，400.旋翼电机，401.桨叶连接件，402.桨叶，403.信号灯；

50.遥控器外壳，51.操控杆，52.多功能按键，53.遥控器显示屏， 56.模式选择按键，57.遥控器开关，58.天线。

具体实施方式

本发明一种四足两栖飞行机器狗，包括机身1，机身1上设置有用于支撑机身1及行走的两对机械腿，同一对机械腿中的两个机械腿对称设置，其特征在于，机身1前端设置有机械头2，机械头2上设置有头部光电系统，机身1的尾部设置有尾部光电系统；

所述机身1的两侧上对应设置有可折叠旋翼收纳槽103和可折叠旋翼4，所述可折叠旋翼4的一端与机身1转动相连，另一端匹配设置在可折叠旋翼收纳槽103内；

机身1内还设置有陀螺仪110，所述陀螺仪110设置在靠近机械头2的一对机械腿之间的机身1内；

所述机身1内设置有相互连接的电源和主控板111，所述头部光电系统和尾部光电系统及陀螺仪110均与主控板111和电源相连。

机械腿均包括相互铰接的机械腿一节臂35和机械腿二节臂37，所述机械腿一节臂35远离机械腿二节臂37的一端上固定连接有驱动机械腿一节臂35转动的机械腿步进电机B34，所述机械腿步进电机B34通过机械腿步进电机B34固定座连接有驱动机械腿步进电机B固定座33转动的机械腿步进电机A31，所述机械腿步进电机A31上固定连接有机械腿步进电机A固定座30，机身1上设置有机械腿安装槽109，所述机械腿步进电机A31固定座固定设置在机械腿安装槽109内；

机械腿二节臂37远离机械腿一节臂35的一端通过机械足电机38连接有机械足39，机械足39的前端通过机械爪电机300连接有机械爪301；

所述机械腿二节臂37连接机械腿一节臂35的一端通过机械腿电推杆36与机械腿一节臂35相连，当机械腿电推杆36动作，机械腿二节臂37绕机械腿二节臂37与机械腿一节臂35铰接处转动；

机械腿二节臂37的转动轴线、机械腿一节臂35的转动轴线、机械足39的转动轴线及机械爪301的转动轴线均相互平行；

四个机械腿上的机械腿步进电机B34驱动机械腿一节臂35转动的旋转轴线均相互平行，且位于同一水平面内；

所述机械腿步进电机A31、机械腿步进电机B34、机械腿电动推杆、机械足电机38、机械爪电机300分别通过连接线与主控板111和电源相连。

机身1底部设置有两个水平贯穿机身1的机械腿安装槽109，两个机械腿安装槽109相互平行设置；

同一对机械腿上的机械腿步进电机A31通过同一个机械腿步进电机A31固定座相连，该机械腿步进电机A31固定座固定设置在机械腿安装槽109内。

可折叠旋翼4均包括安装在机身1两侧可折叠旋翼收纳槽103中驱动大臂43在竖直面内转动的旋翼臂主电机40，所述旋翼臂主电机40上连接有大臂电机固定件41，大臂电机固定件41通过大臂电机42连接有大臂43；

大臂43远离大臂电机42的一端通过伸缩装置内套设有辅臂44，辅臂44远离大臂43的一端通过辅臂电机46连接有转臂47；

所述转臂47远离辅臂44的一端通过转臂电机48连接有旋翼电机固定件49，旋翼电机固定件49上固定连接有旋翼电机400，所述旋翼电机400通过桨叶连接件401固定连接有桨叶402；

所述大臂电机42驱动大臂43转动的转动轴线与旋翼臂主电机40的旋转轴线垂直，辅臂电机46驱动转臂47转动的转动轴线与辅臂44的中心轴线垂直，转臂电机48驱动旋翼电机固定件49转动的转动轴线与转臂47的中心轴线平行，旋翼电机400驱动桨叶连接件401转动的转动轴线与旋翼电机固定件49的转动轴线垂直；

所述旋翼臂主电机40、大臂电机42、辅臂电机46、转臂电机48及旋翼电机400分别通过连接线主控板111和电源相连。

伸缩装置为辅臂电动推杆45，所述大臂43为中空结构，所述辅臂电动推杆45固定设置在大臂43内，且辅臂电动推杆45朝向辅臂44的一端与伸入大臂43内的辅臂44固定相连；

所述辅臂电动推杆45通过连接线与连接主控板111和电源相连。

机械头2通过驱动机械头2在竖直面内转动的头部步进电机20与机身1相连，所述头部步进电机20靠近机械头2的一端通过多个头部电动推杆21与机械头2相连；

所述头部电动推杆21沿机械头2在竖直面内转动的旋转轴线周向均布；

所述头部步进电机20和头部电动推杆21分别通过连接线与主控板111和电源相连。

头部光电系统包括安装在机械头2前端的头部显示屏28，头部显示屏28的两侧从上到下均依次设置有头部摄像头24、头部传感器25、头部红外摄像头26、头部LED灯29；

所述头部显示屏28的上方设置有蜂鸣器23，头部显示屏28的下方设置有头部激光雷达27；

所述机械头2上还固定设置有通信天线200；

所述蜂鸣器23、头部摄像头24、头部传感器25、头部红外摄像头26、头部激光雷达27、头部显示屏28、头部LED灯29、通信天线200分别通过连接线与主控板111和电源相连。

尾部光电系统包括设置在机身1尾部的尾部显示屏101，所述尾部显示屏101的一侧设置有尾部LED灯16，另一侧从上到下依次设置有尾部摄像头17、尾部传感器18、尾部红外摄像头19、尾部激光雷达100；

其中尾部LED灯16、尾部摄像头17、尾部传感器18、尾部红外摄像头19、尾部激光雷达100、尾部显示器分别通过连接线与主控板111和电源相连。

机身1顶部设置有外置信息连接装置，所述外置信息连接装置包括外置信息接口11基座10和外置配件连接孔13，所述外置信息接口11基座10中安装有用于外置配件的信息传输与供能的外置信息接口11；

所述外置信息接口11上还封堵设置有防尘塞12，外置信息接口11基座10四周的机身1顶部均匀分布有用于安装外置配件的外置配件连接孔13；

所述外置信息接口11通过连接线与主控板111和电源相连。

外置信息连接装置设置为两个，分别设置在机身1顶部的前后两端；

所述机身1两侧分别设置有侧面避障传感器102，同一对机械腿之间的机身1底部设置均设置有底部距离传感器107；

所述侧面避障传感器102和底部距离传感器107分别通过连接线与主控板111和电源相连。

以下结合附图详细说明：

如图1-5所示，四足两栖飞行机器狗，包括机身1，所述机身1的两侧分别设置有用于飞行的可折叠旋翼4，机身1的两侧偏下方还设置有用于行走的机械腿，机身1的前端设置有机械头2，机身1的尾部设置有尾部光电系统，机身1的顶部设置有外置信息接口11和外置配件连接孔13。

所述机身1的两侧分别设置有侧面避障传感器102和可折叠旋翼收纳槽103，可折叠旋翼收纳槽103中安装有可折叠旋翼4，其中侧面避障传感器102通过导线与蓄电池104和主控板111连接；

所述机身1的两侧偏下方设置有机械腿安装槽109，机械腿安装槽109中安装有机械腿，机械腿安装槽109的中间设置有陀螺仪110，其中陀螺仪110通过导线与蓄电池104和主控板111连接；

所述机身1的前端偏下依次设置有开关14和工作指示灯15，其中开关14和工作指示灯15分别通过导线与蓄电池104和主控板111连接；

所述工作指示灯15在本发明正常作业时亮起，在关机后熄灭，方便操控人员判断本发明是否关机；

所述机身1的底部设置有可拆卸的蓄电池104，机身底部位于蓄电池104的两端设置有散热孔106，机身1底部位于左右两个机械腿安装槽109处设置有底部距离传感器模块107，前方的散热孔106与前方的底部距离传感器模块107之间设置有电源指示灯105和充电口108，其中底部距离传感器模块107通过导线与蓄电池104和主控板111连接，电源指示灯105和充电口108分别通过导线与蓄电池104连接；

所述电源指示灯105在接通电源后亮起，拔出电源后熄灭，所述电源指示灯105共有5个，每一个代表20%的电量，因此可以显示电源的电量；

所述机身1尾部设置有尾部光电系统，尾部光电系统包括设置在机身1尾部的尾部显示屏101，所述尾部显示屏101的一侧设置有尾部LED灯16，另一侧从上到下依次设置有尾部摄像头17、尾部传感器18、尾部红外摄像头19、尾部激光雷达100，其中尾部LED灯16、尾部摄像头17、尾部传感器18、尾部红外摄像头19、尾部激光雷达100、尾部显示器101分别通过导线与蓄电池104和主控板111连接；

所述机身1顶部设置有外置信息接口基座10和外置配件连接孔13，所述外置信息接口基座10中安装有外置信息接口11，外置信息接口11上还设置有防尘塞12，所述防尘塞12在外置信息接口11空闲时用于防尘、防水，所述外置信息接口基座10的四角即机身1顶部均匀分布有外置配件连接孔13，其中外置信息接口11用于外置配件的信息传输与供能，外置配件连接孔13用于安装外置配件，其中外置信息接口11通过导线与蓄电池104和主控板111连接。

如图6-7所示，机械头2通过头部步进电机20和头部电推杆21以及机械头连接皮套22连接在机身1上，所述头部步进电机20可以使机械头2进行360°的旋转，所述头部电推杆21可以使机械头2在四个方向上进行小角度的扭动，其中头部步进电机20和头部电推杆21分别通过导线与蓄电池104和主控板111连接；

所述机械头2包括头部光电系统和通信天线200，所述头部光电系统包括安装在机械头2前端的头部显示屏28，头部显示屏28的两侧从上到下依次设置有头部摄像头24、头部传感器25、头部红外摄像头26、头部LED灯29，所述头部显示屏28的上方设置有蜂鸣器23，头部显示屏28的下方设置有头部激光雷达27，所述通信天线200位于机械头2的正下方，其中蜂鸣器23、头部摄像头24、头部传感器25、头部红外摄像头26、头部激光雷达27、头部显示屏28、头部LED灯29、通信天线200分别通过导线与蓄电池104和主控板111连接；

所述蜂鸣器23在四足两栖飞行机器狗工作异常后发出蜂鸣声，可以使操控人员更加方便的维修故障。

如图8-11所示，机械腿包括安装在机身1内部的机械腿步进电机A固定件30，机械腿步进电机A固定件30上设置有机械腿步进电机A31，机械腿步进电机A31前端通过连接件32连接有机械腿步进电机B固定件33，机械腿步进电机B固定件33前端设置有机械腿步进电机B34，机械腿步进电机B34前端连接有机械腿一节臂35，所述机械腿一节臂35的末端铰接有机械腿二节臂37，机械腿二节臂37的一端通过机械腿电推杆36与机械腿一节臂35相连接，其中机械腿二节臂37依靠机械腿电推杆36驱动，所述机械腿二节臂37的另一端通过机械足电机38连接有机械足39，所述机械足39的前端通过机械爪电机300连接有机械爪301，机械足39的下方设置有用于缓冲的缓冲脚垫302，其中机械腿步进电机A31、机械腿步进电机B34、机械腿电推杆36、机械足电机38、机械爪电机300分别通过导线与蓄电池104和主控板111连接。

如图12-15所示，可折叠旋翼4包括安装在机身1两侧可折叠旋翼收纳槽103中的旋翼臂主电机40，旋翼臂主电机40的前端连接有大臂电机固定件41，其中大臂电机固定件41上安装有大臂电机42，大臂电机42上安装有大臂43，大臂43套设有辅臂44，辅臂44的前端通过辅臂电机46连接有转臂47，转臂47的前端设置有转臂电机48，转臂电机48的前端连接有旋翼电机固定件49，所述旋翼电机固定件49上安装有旋翼电机400，旋翼电机400上通过桨叶连接件401安装有桨叶402，所述旋翼电机固定件49的下方设置有信号灯403；

所述大臂43与辅臂44通过辅臂电推杆45可以进行收缩；

所述旋翼臂主电机40、大臂电机42、辅臂电推杆45、辅臂电机46、转臂电机48、旋翼电机400、信号灯403分别通过导线与蓄电池104和主控板111连接；

所述可折叠旋翼4的初始状态（如图3所示）是收纳在机身1的可折叠旋翼收纳槽103中。

如图16-17所示，遥控器包括遥控器外壳50，遥控器外壳50的上方设置有遥控器显示屏53，所述遥控器显示屏53左右两侧设置有操控杆51和多功能按键52，所述遥控器外壳50的前端设置有天线58和遥控器充电口54，遥控器外壳50的前端的左右两侧设置多功能按键52，遥控器外壳50的后端设置有模式选择按键56和遥控器开关57。

如图18-20所示，本发明的控制原理和遥控器的控制原理在上方有详细描述在此不一一赘述，本发明的控制模式分为两种：一种为自主模式，另一种为人工操控模式。

（1）人工操控模式是由操控人员用遥控器直接操控四足两栖飞行机器狗进行作业。

（2）自主模式是四足两栖飞行机器狗按照操控人员作业前导入提前制定的规则、路径、理念、思路进行作业，其中各个配件相互配合作业，同时，四足两栖飞行机器狗具有空中飞行及地面行走2 个工作状态；其中自主模式可人工干预，操控人员主动纠正四足两栖飞行机器狗自主调控作业的偏差。

本发明的四足两栖飞行机器狗的机械头的作业原理为：

在作业过程中，机械头2上的头部光电系统为了获得更广的视角，安装在机身前端的头部步进电机20可以绕着机身1的中轴线进行360°旋转，五个头部电推杆21中间一个大的头部电推杆21和四个方向上的四个小的头部推杆21来进行扭头，需要那个方向的视角机械头2就向那个方向扭头或者转动。

本发明的四足两栖飞行机器狗的机械腿的作业原理为：

在地面行走时，机械腿步进电机B34驱动连接在其上的机械腿一节臂35进行转动，与此同时机械腿电推杆36伸缩驱动机械腿二节臂37绕着与机械腿一节臂35连接的铰链转动，在整个行走过程中四个机械腿和由机械足电机38带动机械足39相互配合，从而使四足两栖飞行机器狗正常行走，当行走在比较光滑的地面时，机械爪301在机械爪电机300的驱动下抓向地面，从而使四足两栖飞行机器狗在光滑的地面上行走时更加稳定，为了做出更加多样化的动作，机械腿步进电机A31驱动机械腿步进电机B34绕着机械腿步进电机A31的中轴线转动。

本发明的四足两栖飞行机器狗的可折叠旋翼释放和收纳原理为：

四足两栖飞行机器狗起飞前，处于初始状态的可折叠旋翼4开始展开，首先大臂电机42带着大臂43以及其他的可折叠旋翼4的设备绕着大臂电机固定件41水平释放出机身1外，然后旋翼臂主电机40转动将可折叠旋翼4转动到机身1上方，接下来转臂47在辅臂电机46的带动下转动合适的位置，旋翼电机固定件49在转臂电机48的带动下转动与地面平行的位置，此时安装在旋翼电机400的上方通过桨叶连接件401固定的桨叶402展开到飞行状态，在此过程中辅臂电推杆45将可伸缩的辅臂44推到合适的位置，此时可折叠旋翼4达到飞行状态；收纳过程与上述步骤相反，此处不再一一赘述。

以下以一个实例来说明本发明的作业全过程：

操控人员打开本发明的开关14，工作指示灯15亮起，此时四足两栖飞行机器狗处于地面行走模式即初始模式。此时，可折叠旋翼4收纳在机身1两侧，如附图3所示，在行走模式下，通过遥控器的左右操控杆51控制四足两栖飞行机器狗的运动方向。

在行走模式时，机械腿步进电机B34驱动连接在其上的机械腿一节臂35进行转动，与此同时机械腿电推杆36伸缩驱动机械腿二节臂37绕着与机械腿一节臂35连接的铰链转动，在整个行走过程中四个机械腿和由机械足电机38带动机械足39相互配合，从而使四足两栖飞行机器狗正常行走，当行走在比较光滑的地面时，机械爪301在机械爪电机300的驱动下抓向地面，从而使四足两栖飞行机器狗在光滑的地面上行走时更加稳定，为了做出更加多样化的动作，机械腿步进电机A31驱动机械腿步进电机B34绕着机械腿步进电机A31的中轴线转动。

当需要从行走模式切换至飞行模式时，处于初始状态的可折叠旋翼4开始展开，首先大臂电机42带着大臂43以及其他的可折叠旋翼4的设备绕着大臂电机固定件41水平释放出机身1外，然后旋翼臂主电机40转动将可折叠旋翼4转动到机身1上方，接下来转臂47在辅臂电机46的带动下转动合适的位置，旋翼电机固定件49在转臂电机48的带动下转动与地面平行的位置，此时安装在旋翼电机400的上方通过桨叶连接件401固定的桨叶402展开到飞行状态，在此过程中辅臂电推杆45将可伸缩的辅臂44推到合适的位置，此时可折叠旋翼4达到飞行状态，当飞行到一定高度后，在机械腿步进电机B34和机械腿电推杆36的配合下将机械腿收缩到机身1两侧，附图1，附图20所示。

在整个飞行过程中，机身1的中心偏后即机身1不是水平状态，这样在飞行模式下降时，后退先着地有助于机体的平衡，其他相似的动作同理，不再一一赘述。

本发明可以在机身1顶部安装外置配件，如：机械手等，可以使功能更加多样，可以用于巡逻、安保、排爆、救援、应急作业等。

Claims (10)

1.一种四足两栖飞行机器狗，包括机身（1），机身（1）上设置有用于支撑机身（1）及行走的两对机械腿，同一对机械腿中的两个机械腿对称设置，其特征在于，机身（1）前端设置有机械头（2），机械头（2）上设置有头部光电系统，机身（1）的尾部设置有尾部光电系统；

所述机身（1）的两侧上对应设置有可折叠旋翼收纳槽（103）和可折叠旋翼（4），所述可折叠旋翼（4）的一端与机身（1）转动相连，另一端匹配设置在可折叠旋翼收纳槽（103）内；

机身（1）内还设置有陀螺仪（110），所述陀螺仪（110）设置在靠近机械头（2）的一对机械腿之间的机身（1）内；

所述机身（1）内设置有相互连接的电源和主控板，所述头部光电系统和尾部光电系统及陀螺仪（110）均与主控板和电源相连。

2.如权利要求1所述一种四足两栖飞行机器狗，其特征在于，所述机械腿均包括相互铰接的机械腿一节臂（35）和机械腿二节臂（37），所述机械腿一节臂（35）远离机械腿二节臂（37）的一端上固定连接有驱动机械腿一节臂（35）转动的机械腿步进电机B（34），所述机械腿步进电机B（34）通过机械腿步进电机B固定座（33）连接有驱动机械腿步进电机B固定座（33）转动的机械腿步进电机A（31），所述机械腿步进电机A（31）上固定连接有机械腿步进电机A固定座（30），机身（1）上设置有机械腿安装槽（109），所述机械腿步进电机A固定座（30）固定设置在机械腿安装槽（109）内；

机械腿二节臂（37）远离机械腿一节臂（35）的一端通过机械足电机（39）连接有机械足（39），，机械足（39）的前端通过机械爪电机（300）连接有机械爪（301）；

所述机械腿二节臂（37）连接机械腿一节臂（35）的一端通过机械腿电推杆（36）与机械腿一节臂（35）相连，当机械腿电推杆（36）动作，机械腿二节臂（37）绕机械腿二节臂（37）与机械腿一节臂（35）铰接处转动；

机械腿二节臂（37）的转动轴线、机械腿一节臂（35）的转动轴线、机械足（39）的转动轴线及机械爪（301）的转动轴线均相互平行；

四个机械腿上的机械腿步进电机B（34）驱动机械腿一节臂（35）转动的旋转轴线均相互平行，且位于同一水平面内；

所述机械腿步进电机A（31）、机械腿步进电机B（34）、机械腿电动推杆、机械足电机（39）、机械爪电机（300）分别通过连接线与主控板和电源相连。

3.如权利要求2所述一种四足两栖飞行机器狗，其特征在于，所述机身（1）底部设置有两个水平贯穿机身（1）的机械腿安装槽（109），两个机械腿安装槽（109）相互平行设置；

同一对机械腿上的机械腿步进电机A（31）通过同一个机械腿步进电机A固定座（30）相连，该机械腿步进电机A固定座（30）固定设置在机械腿安装槽（109）内。

4.如权利要求2所述一种四足两栖飞行机器狗，其特征在于，所述可折叠旋翼（4）均包括安装在机身（1）两侧可折叠旋翼收纳槽（103）中驱动大臂（43）在竖直面内转动的旋翼臂主电机（40），所述旋翼臂主电机（40）上连接有大臂电机（42）固定件（41），大臂电机（42）固定件（41）通过大臂电机（42）连接有大臂（43）；

大臂（43）远离大臂电机（42）的一端通过伸缩装置内套设有辅臂（44），辅臂（44）远离大臂（43）的一端通过辅臂电机（46）连接有转臂（47）；

所述转臂（47）远离辅臂（44）的一端通过转臂电机（48）连接有旋翼电机（400）固定件（49），旋翼电机（400）固定件（49）上固定连接有旋翼电机（400），所述旋翼电机（400）通过桨叶连接件（401）固定连接有桨叶（402）；

所述大臂电机（42）驱动大臂（43）转动的转动轴线与旋翼臂主电机（40）的旋转轴线垂直，辅臂电机（46）驱动转臂（47）转动的转动轴线与辅臂（44）的中心轴线垂直，转臂电机（48）驱动旋翼电机（400）固定件（49）转动的转动轴线与转臂（47）的中心轴线平行，旋翼电机（400）驱动桨叶连接件（401）转动的转动轴线与旋翼电机（400）固定件（49）的转动轴线垂直；

所述旋翼臂主电机（40）、大臂电机（42）、辅臂电机（46）、转臂电机（48）及旋翼电机（400）分别通过连接线主控板和电源相连。

5.如权利要求4所述一种四足两栖飞行机器狗，其特征在于，所述伸缩装置为辅臂电动推杆（45），所述大臂（43）为中空结构，所述辅臂电动推杆（45）固定设置在大臂（43）内，且辅臂电动推杆（45）朝向辅臂（44）的一端与伸入大臂（43）内的辅臂（44）固定相连；

所述辅臂电动推杆（45）通过连接线与连接主控板和电源相连。

6.如权利要求5所述一种四足两栖飞行机器狗，其特征在于，所述机械头（2）通过驱动机械头（2）在竖直面内转动的头部步进电机（20）与机身（1）相连，所述头部步进电机（20）靠近机械头（2）的一端通过多个头部电动推杆（21）与机械头（2）相连；

所述头部电动推杆（21）沿机械头（2）在竖直面内转动的旋转轴线周向均布；

所述头部步进电机（20）和头部电动推杆（21）分别通过连接线与主控板和电源相连。

7.如权利要求6所述一种四足两栖飞行机器狗，其特征在于，所述头部光电系统包括安装在机械头（2）前端的头部显示屏（28），头部显示屏（28）的两侧从上到下均依次设置有头部摄像头（24）、头部传感器（25）、头部红外摄像头（26）、头部LED灯（29）；

所述头部显示屏（28）的上方设置有蜂鸣器（23），头部显示屏（28）的下方设置有头部激光雷达（27）；

所述机械头（2）上还固定设置有通信天线（200）；

所述蜂鸣器（23）、头部摄像头（24）、头部传感器（25）、头部红外摄像头（26）、头部激光雷达（27）、头部显示屏（28）、头部LED灯（29）、通信天线（200）分别通过连接线与主控板和电源相连。

8.如权利要求7所述一种四足两栖飞行机器狗，其特征在于，所述尾部光电系统包括设置在机身（1）尾部的尾部显示屏（101），所述尾部显示屏（101）的一侧设置有尾部LED灯（16），另一侧从上到下依次设置有尾部摄像头（17）、尾部传感器（18）、尾部红外摄像头（19）、尾部激光雷达（100）；

其中尾部LED灯（16）、尾部摄像头（17）、尾部传感器（18）、尾部红外摄像头（19）、尾部激光雷达（100）、尾部显示器分别通过连接线与主控板和电源相连。

9.如权利要求8所述一种四足两栖飞行机器狗，其特征在于，所述机身（1）顶部设置有外置信息连接装置，所述外置信息连接装置包括外置信息接口基座（10）和外置配件连接孔（13），所述外置信息接口基座（10）中安装有用于外置配件的信息传输与供能的外置信息接口（11）；

所述外置信息接口（11）上还封堵设置有防尘塞（12），外置信息接口基座（10）四周的机身（1）顶部均匀分布有用于安装外置配件的外置配件连接孔（13）；

所述外置信息接口（11）通过连接线与主控板和电源相连。

10.如权利要求9所述一种四足两栖飞行机器狗，其特征在于，所述外置信息连接装置设置为两个，分别设置在机身（1）顶部的前后两端；

所述机身（1）两侧分别设置有侧面避障传感器（102），同一对机械腿之间的机身（1）底部设置均设置有底部距离传感器（107）；

所述侧面避障传感器（102）和底部距离传感器（107）分别通过连接线与主控板和电源相连。

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