CN117400674B - 一种水陆两栖的搜救机器人 - Google Patents

Abstract

一种水陆两栖的搜救机器人，属于两栖机器人技术领域。用于解决现有搜救机器人无法再水中工作的问题。防水外壳内部安装有姿态调整系统，防水外壳与机器人主体相连，机器人主体装有电源和控制设备且下部与运动系统相连，控制设备控制姿态调整系统和运动系统的工作。本发明的运动系统，将行进机构与螺旋桨结合减少了电机的使用个数，简化了结构，降低制作成本。本发明的行走机构，采用导流叶片对水流进行预加速，使流向螺旋桨的水流拥有一定的初速度，提高螺旋桨的工作效率、降低能源消耗。本发明具有灵活、轻巧、结构简单、易于安装等优点，能够海滩、海底以及海水中进行多自由度运动并具备侦察环境的功能。

Description

一种水陆两栖的搜救机器人

技术领域

本发明属于两栖机器人技术领域，具体涉及一种水陆两栖的搜救机器人。

背景技术

随着科技的发展，各种具备不同功能的机器人相继问世，只适用于单一作业环境的机器人逐渐被淘汰。在人们对海洋不断探索的过程中，会遇到难以预料的风险，这会导致各种海洋事故发生，例如沉船、触礁等。现有的用于搜救的机器人大多仅能在水中工作，无法对随浪上岸的船体残骸进行搜寻，也无法对岸上的被困人员进行搜救和提供有效帮助，因此需要空中的无人机进行配合，这会增加搜救工作的成本且效率较低。

发明内容

本发明为了解决现有搜救机器人无法再水中工作的问题，进而提供一种灵活、轻巧、适用于水陆两种工作环境的具有搜救、救援功能的水陆两栖搜救机器人。

本发明所采取的技术方案是：

一种水陆两栖的搜救机器人，包括防水外壳、姿态调整系统、机器人主体及运动系统；所述防水外壳内部安装有姿态调整系统，防水外壳与机器人主体相连，所述机器人主体装有电源和控制设备且下部与运动系统相连，所述电源为姿态调整系统和运动系统供电，所述控制设备控制姿态调整系统和运动系统的工作。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明拥有的姿态调整系统，可通过调整两个调节件的相对位置改变机器人的重心，从而改变机器人的运动姿态，使机器人能够在水中进行多自由度的运动，具有更加优秀的灵活性。

2、本发明安装有摄像设备，能够应用与海陆搜救等方面。

3、本发明安装有两个货舱，能够携带少量物资，在发现被困人员后为其提供有效帮助。

4、本发明的运动系统，将行进机构与螺旋桨结合减少了电机的使用个数，简化了结构，降低制作成本。

5、本发明的行走机构，采用导流叶片对水流进行预加速，使流向螺旋桨的水流拥有一定的初速度，提高螺旋桨的工作效率、降低能源消耗。

6、本发明具有灵活、轻巧、结构简单、易于安装等优点，能够海滩、海底以及海水中进行多自由度运动并具备侦察环境的功能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的正视图；

图3是本发明的摄像设备示意图；

图4是本发明的防水外壳示意图；

图5是本发明的货舱及姿态调整系统安装位置示意图；

图6是本发明的姿态调整系统的示意图；

图7是本发明的去除防水外壳的机器人主体示意图；

图8是本发明的运动系统示意图；

图9是本发明的行走装置示意图；

图10是本发明的行进机构示意图；

图11是本发明的行进机构内部详细示意图；

图12是本发明的连接装置示意图；

其中：1、摄像设备；2、防水外壳；3、姿态调整系统；4、机器人主体；5、运动系统；6、电源；7、控制设备；8、行走装置；9、连接装置；201、外壳主体；202、货舱；203、货舱门；101、摄像头；102、支座；103、底座；104、电机一；301、环形滑轨；302、调节件；303、连接杆；304、电机二；501、螺旋桨保护罩；502、电机三；503、主动传动齿轮；504、从动传动齿轮；801、行进机构；802、螺旋桨；8011、导流叶片；8012、螺旋叶片；8013、主轴；8014、行走轮防护罩；901、连接件一；902、轴承一；903、连接件二；904、轴承二。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的做进一步详细的描述。

参照图1～图12所示，本发明的一种水陆两栖的搜救机器人，包括摄像设备1、防水外壳2、姿态调整系统3、机器人主体4及运动系统5；防水外壳2上方安装有摄像设备1，防水外壳2内部安装有姿态调整系统3，防水外壳2与机器人主体4相连，机器人主体4装有电源6和控制设备7且下部与运动系统5相连，电源6为姿态调整系统3和运动系统5供电，控制设备7控制姿态调整系统3和运动系统5的工作。

摄像设备1可对周围环境的信息进行侦察和记录，防水外壳2可保证机器人主体4内部的水密性，防止因机器人内部进水而导致的设备短路等问题以及能够携带少量物资救助被困人员，姿态调整系统3可调整机器人的重心，以改变其运动姿态，机器人主体4装有电源6和控制设备7，运动系统5为机器人提供动力。

如图3所示，摄像设备1包括摄像头101、支座102、底座103及电机一104；摄像头101通过水平的转轴转动安装在支座102上，使摄像头101能够上下转动，支座102通过底座103转动安装在防水外壳2设有的安装孔上，电机一104竖向安装在防水外壳2顶板内壁上，电机一104的输出轴穿过安装孔与支座102连接，能够带动支座102水平转动，从而使摄像头101水平转动，实现摄像头多自由度的观察，并对周围的环境进行记录。

如图4、图5所示，防水外壳2包括外壳主体201、两个货舱202及两个货舱门203；两个货舱门203对称安装于外壳主体201的尾部，并配有货舱门203，货舱门203具有良好的水密性，货舱202可以携带少量食物、饮用水及医疗物资，在找到被困人员后为其提供有效帮助。

如图5、图6所示，姿态调整系统3包括两个环形滑轨301、两个调节件302、两个连接杆303及两个可独立工作的电机二304；两个环形滑轨301直接与外壳主体201内的顶部相连，两个调节件302分别安装于两个环形滑轨301内，两个电机二304分别设置在两个环形滑轨301的中心处，且每个电机二304的输出轴各通过一个连接杆303与对应的调节件302连接，电机二304与外壳主体201内的顶部相连；环形滑轨301的内壁高度小于外壁高度，以方便连接杆303的运行；通过电机二304的转动改变调节件302在环形滑轨301中的相对位置，来调整机器人的重心位置，可以改变其运动姿态，实现多自由度的转向及机器人浮潜和横摇运动。

如图7～图9所示，运动系统5包括行走装置8、连接装置9、两个螺旋桨保护罩501、两个可独立工作的电机三502、两个主动传动齿轮503及两个从动传动齿轮504；行走装置8包括两个并排设置的行进机构801及两个螺旋桨802；每个行进机构801连接于对应螺旋桨802前方，两者转向相同；螺旋桨保护罩501安装于防水外壳2下方，且与螺旋桨802在同一平面内，防止螺旋桨工作时被海草、渔网等缠绕；电机三502安装在机器人主体4的底板上并与主动传动齿轮503相连；机器人主体4的底板上设置上下贯通的安装槽，主动传动齿轮503设置在安装槽内，从动传动齿轮504与行进机构801相连并与主动传动齿轮503啮合；主动传动齿轮503随电机三502一起转动，并带动从动传动齿轮504、行进机构801以及螺旋桨802转动，实现机器人的运动。连接装置9将行走装置8与机器人主体4相连。

如图10所示，行进机构801包括四个导流叶片8011、四个螺旋叶片8012、主轴8013及行走轮防护罩8014；四个导流叶片8011安装在主轴8013上呈圆周陈列均匀分布，夹角为90°；行走轮防护罩8014套装在四个导流叶片8011外侧，四个螺旋叶片8012呈圆周陈列均匀分布，安装在行走轮防护罩8014外，夹角为90°。导流叶片8011在工作时对水流进行预加速，使流向螺旋桨802的水流拥有一定的初速度，提高螺旋桨的工作效率、降低能源消耗；行走轮防护罩8014能够为导流叶片8011提供保护，防止导流叶片8011工作时被海草、渔网等缠绕。

通过行进机构801的转动实现机器人在陆地上的行进以及转向，在水中则通过螺旋桨802实现机器人的运动，此时行进机构801起到导流的作用，为流向螺旋桨802的水流进行预加速，可提高螺旋桨802的推进效率。

如图11所示，每个导流叶片8011从前端到后端逐渐绕主轴8013的中心轴旋转90°。

如图12所示，连接装置9包括连接件一901、轴承一902、连接件二903及轴承二904；

两个连接件一901上端均与机器人主体4的底板外底面固定连接，两个连接件一901下端均通过轴承一902分别与对应行进机构801的主轴8013前端连接，可实现行进机构801的自由转；

两个连接件二903上端均与机器人主体4的底板外底面固定连接，两个连接件二903下端均通过轴承二904分别与对应行进机构801的主轴8013后端连接，轴承二904设置在行进机构801与螺旋桨802之间，可实现行进机构801的自由转动。

工作过程如下：

本发明在陆地工作时，通过电机三502带动行进机构801转动，实现机器人在陆地上的进退以及转向，此时姿态调整系统3中的两个调节件302都处在图3所示位置，以保证机器人的重心靠近中央，防止发生侧翻。

本发明在水中工作时，通过电机三502带动行进机构801和螺旋桨802转动，实现机器人在水中的前进以及转向，通过调整姿态调整系统3中的两个调节件302的相对位置，改变机器人的姿态，实现多自由度的运动。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种水陆两栖的搜救机器人，其特征在于：包括防水外壳（2）、姿态调整系统（3）、机器人主体（4）及运动系统（5）；所述防水外壳（2）内部安装有姿态调整系统（3），防水外壳（2）与机器人主体（4）相连，所述机器人主体（4）装有电源（6）和控制设备（7）且下部与运动系统（5）相连，所述电源（6）为姿态调整系统（3）和运动系统（5）供电，所述控制设备（7）控制姿态调整系统（3）和运动系统（5）的工作，

所述姿态调整系统（3）包括两个环形滑轨（301）、两个调节件（302）、两个连接杆（303）及两个电机二（304）；两个所述环形滑轨（301）安装于外壳主体（201）内的顶部，两个所述调节件（302）分别安装于两个环形滑轨（301）内，两个所述电机二（304）分别设置在两个环形滑轨（301）的中心处，且每个电机二（304）的输出轴各通过一个连接杆（303）与对应的调节件（302）连接，电机二（304）安装于外壳主体（201）内的顶部，

所述运动系统（5）包括行走装置（8）、连接装置（9）、两个螺旋桨保护罩（501）、两个电机三（502）、两个主动传动齿轮（503）及两个从动传动齿轮（504）；所述行走装置（8）包括两个并排设置的行进机构（801）及两个螺旋桨（802）；每个所述行进机构（801）连接于对应螺旋桨（802）前方，两者转向相同；所述电机三（502）安装在机器人主体（4）的底板上并与主动传动齿轮（503）相连；所述机器人主体（4）的底板上设置上下贯通的安装槽，所述主动传动齿轮（503）设置在安装槽内，所述从动传动齿轮（504）与行进机构（801）相连并与主动传动齿轮（503）啮合；所述主动传动齿轮（503）随电机三（502）一起转动，并带动从动传动齿轮（504）、行进机构（801）以及螺旋桨（802）转动，所述连接装置（9）将行走装置（8）与机器人主体（4）相连，

所述行进机构（801）包括四个导流叶片（8011）、四个螺旋叶片（8012）、主轴（8013）及行走轮防护罩（8014）；所述四个导流叶片（8011）安装在主轴（8013）上呈圆周陈列均匀分布；所述行走轮防护罩（8014）套装在四个导流叶片（8011）外侧，四个所述螺旋叶片（8012）呈圆周陈列均匀分布，安装在行走轮防护罩（8014）外，

每个所述导流叶片（8011）从前端到后端逐渐绕主轴（8013）的中心轴旋转90°，

所述连接装置（9）包括连接件一（901）、轴承一（902）、连接件二（903）及轴承二（904）；

两个所述连接件一（901）上端均与机器人主体（4）的底板外底面固定连接，两个连接件一（901）下端均通过轴承一（902）分别与对应主轴（8013）前端连接；

两个所述连接件二（903）上端均与机器人主体（4）的底板外底面固定连接，两个连接件二（903）下端均通过轴承二（904）分别与对应主轴（8013）后端连接，轴承二（904）设置在行进机构（801）与螺旋桨（802）之间。

2.根据权利要求1所述的一种水陆两栖的搜救机器人，其特征在于：所述防水外壳（2）上方安装有摄像设备（1）。

3.根据权利要求2所述的一种水陆两栖的搜救机器人，其特征在于：所述摄像设备（1）包括摄像头（101）、支座（102）、底座（103）及电机一（104）；所述摄像头（101）通过水平的转轴转动安装在支座（102）上，使摄像头（101）能够上下转动，所述支座（102）通过底座（103）转动安装在防水外壳（2）上，所述电机一（104）竖向安装在防水外壳（2）上，电机一（104）的输出轴与支座（102）连接，能够带动支座（102）水平转动。

4.根据权利要求1所述的一种水陆两栖的搜救机器人，其特征在于：所述防水外壳（2）包括外壳主体（201）、两个货舱（202）及两个货舱门（203）；两个所述货舱门（203）对称安装于外壳主体（201）的尾部，并配有货舱门（203）。