CN117533067A - 单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人及其控制方法，机器人包括主机身模组、左倾转旋翼动力模组、右倾转旋翼动力模组、左伸缩轮腿关节动力模组、右伸缩轮腿关节动力模组和电子设备。控制方法包括飞行模式、地面模式和过渡模式；所述飞行模式包括前后移动控制、升降运动控制滚转运动控制和偏航运动控制；所述前后移动控制、转向运动控制、升降运动控制和滚转运动控制；所述过渡模式包括从地面运动模式转变为空中飞行模式以及从空中飞行模式转变为地面运动模式。本发明延长了续航时间，可应用于道路交通监管、灾后受损房屋内的搜救、野外未知矿洞、地质的探索、隐蔽侦察等任务场景中，在未来具有重要的意义和价值。

Description

单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及机器人领域与航空技术领域，具体是一种单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人及其控制方法。

背景技术

近年来，国内外学者们开始热衷于陆空两栖机器人的研究。轮腿式陆空两栖机器人兼具飞行能力和地面运动能力，与其他类型的陆空两栖机器人相比，其多地形适应能力更强、灵活性更高、操作更加简单。随着时代的发展，由于单纯的无人机存在着高能耗和操作空间有限的缺点，已经不能满足人们在复杂环境下执行多种作业的需求，因此需要发展新型的混合式多栖无人机。在陆空两栖机器人的发展方面，主要有被动轮式、主动轮式、足式等。

被动轮式的多栖无人机大都是将旋翼的拉力作为其陆地运动模式下的驱动力，在机身外侧或者旋翼外侧加装可滚动的轮毂，以实现地面运动。例如HyTAQ双模态移动机器人，其利用四轴飞行器实现飞行能力，并通过圆柱形笼式外壳获得地面运动的能力。类似的还有SytaB陆空双模态无人机，在其旋翼外围采用被动球轮结构，增加运动灵活性的同时也起到防碰撞的效果。此外，还有GeminiⅡ一个在底部装有单个被动轮的混合陆空两栖飞行器，在旋翼拉力的帮助下可实现地面运动。从对现有的一些被动式陆空两栖机器人进行总结分析发现，它们在地面运动模式下可操控性不高，由于需要旋翼提供动力，因此也只能做一些简单的地面动作，灵活性不高，本质上还不是完全的陆空两栖机器人。

主动轮式多栖无人机由于其地面模式运动不需要靠旋翼产生的拉力作为其驱动力，不仅能够减小更多的能量消耗，还能应对更多的复杂环境以进行更多的作业需求。例如多模态移动机器人Morphobot，可以实现飞行、翻滚、爬行、蹲伏、平衡、等诸多功能，多变的结构可以适应各种复杂环境，应对多种任务，但是其整体尺寸较大，复杂多变的结构也给操纵带来了一定的困难，降低了其执行任务时的灵活性。还有混合陆空双模态机器人DoubleBee，其采用了双主动轮和矢量双旋翼的配置，能够穿越非结构化环境，飞越障碍物和在障碍物底下移动，以及行驶在粗糙地形中，但是它的整体尺寸较大，重量较重，且俯仰姿态的变化需要旋翼拉力平衡，腿部没有可伸缩的关节，仅靠双主动轮无法应对崎岖的道路，必须要借助旋翼拉力平衡姿态。还有一种可重构混合四旋翼Flying Star，在机身上有一个舵机控制着伸展机构，以实现旋翼向下折叠的结构变化，延伸角为0~55°，前面两个电机带有后出轴并且连接着齿轮，经过减速后输出到主动轮，当在地面运动时可以折叠旋翼以满足其需求，在穿越狭窄空间时亦可折叠旋翼，减小展长。由于其主动轮的特殊构成，不能重载，地面模式下可操作性不高，不能满足复杂地形的要求，且地面运动时旋翼电机负载增加，存在无用的能量消耗。甚至还有一些是将四轮驱动车底盘与多旋翼结合的陆空两栖机器人，也可以实现地面模式下的主动运动，但是其结构较为笨拙、冗余。

足式多栖机器人则更像是仿人机器人，例如足式多栖机器人LEONARDO，它的飞行功能由四旋翼实现，地面运动由两个可伸缩的多关节腿实现，可以执行行走、走钢丝、滑滑板等对稳定性和协调性有着高要求的动作，但是足式结构必然带来移动缓慢、操作困难的缺点，现阶段的发展还没有达到执行特定任务的要求。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人及其控制方法，降低了能量损耗，延长了续航时间，可应用于道路交通监管与指挥、灾后受损房屋内的搜救、野外未知矿洞、地质的探索、隐蔽侦察、驻点长时侦察等任务场景中，在未来具有重要的意义和价值。

本发明提供了一种单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人，包括主机身模组、左倾转旋翼动力模组、右倾转旋翼动力模组、左伸缩轮腿关节动力模组、右伸缩轮腿关节动力模组和电子设备；

所述左倾转旋翼动力模组和右倾转旋翼动力模组沿主机身模组两侧镜像对称分布，包括旋翼组件、倾转组件、舵机组件，其中倾转组件与主机身模组固定连接，舵机组件包括通过花键连接的舵机与舵臂，舵机安装在倾转组件上，舵臂与旋翼组件连接，舵机通过舵臂驱动整个旋翼组件绕倾转组件倾转；

所述左伸缩轮腿关节动力模组和右伸缩轮腿关节动力模组沿主机身模组两侧镜像对称分布，包括车轮、无刷电机、第一电机支撑套、第二电机支撑套、后小腿、前小腿、主动摇杆、被动摇杆、主动齿轮、被动齿轮、舵盘、腿部舵机，所述无刷电机安装在前小腿上，车轮安装在无刷电机的输出轴上；所述第一电机支撑套和第二电机支撑套同轴安装在无刷电机上，后小腿同轴安装在第一电机支撑套的外圈轴承上；所述被动摇杆一端通过轴承与后小腿连接，另一端通过轴承与被动齿轮连接，被动齿轮与主机身模组固定连接并与主动齿轮啮合；所述主动摇杆一端通过轴承与前小腿连接，另一端通过轴承与主动齿轮连接，主动齿轮同轴安装有舵盘，腿部舵机固定安装在主机身模组上，腿部舵机通过舵盘驱动主动齿轮转动，从而带动从动齿轮，共同驱动伸缩轮腿关节动力模组整体进行上下伸缩运动。

进一步改进，所述主机身模组包括机体框架以及安装在机体框架前侧的前挡板、后侧的后挡板、顶部的加固板、内部的隔板、底部的传感器支架，其中，隔板上固定有安装板。

进一步改进，所述旋翼组件具体包括电机座、无刷电机和螺旋桨，无刷电机安装在电机座上，螺旋桨同轴安装在无刷电机上，电机座通过碳管与倾转组件连接并绕轴自由转动。

进一步改进，所述倾转组件包括倾转固定机架、倾转组固定件、连接板，舵机组件包括舵机、舵臂、舵机固定架，舵机安装在倾转固定机架的舵机槽中，舵臂安装在所述电机座的舵臂安装孔位内，舵机固定架安装在舵机外面并与倾转固定机架连接；所述连接板与所述倾转固定机架连接，倾转组固定件与所述连接板连接。

进一步改进，所述电子设备包括飞控、开发板、电子调速器、电池、接收机、电源模块、GPS定位模块，所述飞控用于自动控制飞行器的稳定飞行，所述开发板用于接收和发送飞控发送给地面运动部件的信息，所述电子调速器用于给无刷电机供电和调整转速，所述电池用于为整架飞行器的动力系统和控制系统供电，所述接收机用于接收遥控器的信号，所述电源模块用于测量电池的电压电流以及给飞控和开发板供电，所述GPS定位模块用于接收GPS卫星信息，并为飞行器定位和导航。

本发明还提供了一种单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人的控制方法，包括飞行模式、地面模式和过渡模式；

所述飞行模式包括前后移动控制、升降运动控制、滚转运动控制和偏航运动控制；

所述机器人在飞行模式下，前后移动的控制方法是指，左俯仰舵机和右俯仰舵机同步前后倾转，驱动左右动力模块产生纵向水平分力，使飞行器前后移动；所述升降运动的控制方法是指，左右旋翼电机同步增减动力，使飞行器在竖直方向上产生加速度，进而实现升降运动；所述滚转运动的控制方法是指，左右旋翼电机差速增减动力，产生滚转力矩，使机身逐渐向一侧倾斜，实现滚转运动；滚转运动将产生横向水平分力，进而带动飞行器实现横向移动；所述偏航运动的控制方法是指，左俯仰舵机和右俯仰舵机向相反方向差动偏转，驱动左右动力模块分别产生相反方向的水平分力，进而实现偏航运动。

所述地面模式包括前后移动控制、转向运动控制、升降运动控制和滚转运动控制；

所述机器人在地面模式下，前后移动的控制方法是指，使机体前后倾转小角度，足部电机为使姿态保持在机械中指零度就需要产生向前或向后的加速度，从而使机器人前后运动；所述转向运动是指，左右足部电机差速旋转，形成一个差动力，进而实现转向运动；所述升降运动的控制方法是指，左右关节舵机同步旋转，使机器人在竖直方向上产生加速度，进而实现升降运动；所述滚转运动的控制方法是指，左右关节舵机不同步旋转，从而产生滚转力矩，使机身逐渐向一侧倾斜，实现滚转运动。

所述过渡模式包括从地面运动模式转变为空中飞行模式以及从空中飞行模式转变为地面运动模式。

所述机器人在过渡模式下，陆空转换的控制方法是指，在地面运动模式下解锁旋翼电机，推动油门加大拉力起飞离地后，进入高度检测模式，通过安装在机体框架底部的激光测距传感器检测机器人与地面的距离，当检测到距离大于0.2m时关闭地面运动模式下的四个执行器作用，推动拨杆关闭高度检测，进入完全的空中飞行模式；所述空陆转换的控制方法是指，当机器人处于空中飞行模式时，减小控制旋翼电机的油门，当距离地面到一定小的距离时，推动拨杆进入降落检测模式，当检测距地面高度小于0.2m打开地面运动模式下四个执行器作用，且随高度的减小四个执行器的权重因子K越来越大，执行器的作用越来越强，直到降落到地面，推动拨杆关闭降落检测功能，进入完全的地面运动模式。

本发明有益效果在于：

1.机器人的地面运动部分只有四个执行器，其中关节伸缩运动仅有两个舵机控制，解决了动力冗余的问题，降低了能量损耗，延长了续航时间；

2.机器人的控制运动部分使用矢量双旋翼结构，相较于传统的四旋翼具有更高的动力效率；

3.机器人实现了地面模式和空中模式的跨模态运动控制，扩大了机器人的使用范围；

4.减少了执行器的数量，减小了机器人的体积，简化了机械结构和控制算法，便于检查和维护，提升了机器人结构的安全性和可靠性；

5.设计了带有齿轮传动的单驱动伸缩关节结构，传动效率较高；

6.机器人可应用于道路交通监管与指挥、灾后受损房屋内的搜救、野外未知矿洞、地质的探索、隐蔽侦察、驻点长时侦察等任务场景中，在未来具有重要的意义和价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人的整体结构外形透视图；

图2是本发明单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人的整体结构外形俯视图；

图3是本发明单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人的整体结构外形正视图；

图4是本发明单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人的整体结构外形侧视图；

图5是本发明单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人的主机身模组结构图；

图6是本发明单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人的左倾转旋翼动力模组示意图；

图7是本发明单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人的左伸缩轮腿关节动力模组示意图；

图8是本发明单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人的电子电路系统示意图

在附图中：1.主机身模组；2.左倾转旋翼动力模组；3.右倾转旋翼动力模组；4.左伸缩轮腿关节动力模组；5.右伸缩轮腿关节动力模组；6.电子设备；101.加固板；102.安装板；103.隔板；104.机体框架；105.推力轴承；106.前挡板；107.传感器固定支架；108.法兰轴承；109.后挡板；201.舵机固定架；202.倾转舵机；203.舵臂；204.倾转组固定件；205.倾转固定机架；206.碳管；207.连接板；208.电机座；209.旋翼电机；210.桨夹；401.被动齿轮；402.主动摇杆；403.车轮；404.被动摇杆；405.第一电机支撑套；406.左后小腿；407.子母螺丝；408.第二电机支撑套；409.无刷电机；410.关节舵机；411.滚动轴承；412.舵盘；413.主动齿轮；414.左前小腿；601.飞控；602.开发板；603.2s锂电池；604.电源模块；605.6s锂电池；606.四合一电调；607.电调；608.接收机；609.GPS定位模块。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人，包括主机身模组1、左倾转旋翼动力模组2、右倾转旋翼动力模组3、左伸缩轮腿关节动力模组4、右伸缩轮腿关节动力模组5和其他电子设备6等部分。

所述主机身模组1包括加固板101、安装板102、隔板103、机体框架104、推力轴承105、前挡板106、传感器固定支架107、法兰轴承108、后挡板109等。所述加固板101与所述机体框架104之间通过四颗M2.5×16的螺钉连接，分别穿过加固板101与所述机体框架104的螺钉孔，使用四颗M2.5的螺母将二者固定并锁紧。所述隔板103与所述安装板102通过四颗M2.5×20的单头螺柱连接，使用四颗M2.5×6的螺钉穿过安装板102的螺钉孔与螺柱的螺纹孔紧固连接，再使用四颗M2.5的螺母与单头螺柱锁紧，这样装配在一起形成一个框架可以安装电调以及接收机。所述隔板103安装在所述机体框架104内部，通过四颗M1.9×4的自攻螺钉紧固连接。所述推力轴承105和法兰轴承108安装在所述机体框架104两边的安装孔内。所述前挡板106安装在机体框架104的前面，通过四颗M1.9×4的自攻螺钉连接。所述后挡板109同样通过四颗M1.9×4的自攻螺钉与所述机体框架104连接。所述传感器固定支架107安装在所述机体框架104底部，并通过四颗M2.5×10的螺钉与四颗螺母锁紧。这样便装配形成了完整的主机身模组。

所述左倾转旋翼动力模组2包括舵机固定架201、倾转舵机202、舵臂203、倾转组固定件204、倾转固定机架205、碳管206、连接板207、电机座208、旋翼电机209、桨夹210、等。所述旋翼电机209通过四颗M3×8的螺钉固定连接在所述电机座208上，所述桨夹210同轴安装在所述旋翼电机209上。两个滚动轴承与所述电机座208的安装孔过盈配合，另外两个滚动轴承与倾转固定机架205的安装孔过盈配合，通过所述碳管206同轴配合四个滚动轴承的内圈，使所述电机座208能绕轴旋转。所述舵臂203安装在所述电机座208的安装槽中，通过花键与所述倾转舵机202连接，可以驱动所述电机座208绕轴转动。所述舵机202安装在所述倾转固定机架205的安装槽中，通过所述舵机固定架201固定，使用两颗M2.5×12的螺钉与螺母连接，锁紧在所述倾转固定机架205上，使用两颗M2.5x12的螺钉穿过所述倾转舵机202的上安装孔位与螺母连接固定。所述倾转固定机架205与所述倾转组固定件204通过两块所述连接板207连接，并使用三颗M2.5×25的螺钉穿过螺钉孔与螺母紧固。这样装配在一起便形成了左倾转旋翼动力模组。通过两颗M2.5×16螺钉穿过所述倾转组固定件204、加固板101和机体框架104的螺孔与螺母锁紧，这样便将左倾转旋翼动力模组2安装在主机身模组1的左侧。所述右倾转旋翼动力模组3的结构与左倾转旋翼动力模组2完全相同，镜像安装在主机身模组1的右端。

所述左伸缩轮腿关节动力模组4包括被动齿轮401、主动摇杆402、车轮403、被动摇杆404、第一电机支撑套405、左后小腿406、子母螺丝407、第二电机支撑套408、无刷电机409、关节舵机410、滚动轴承411、舵盘412、主动齿轮413、左前小腿414等。所述第一电机支撑套405和所述第二电机支撑套408同轴配合，通过四颗M1.5×8的自攻螺钉紧固连接，所属滚动轴承411安装在所述第一电机支撑套405上。所述左后小腿406与所述滚动轴承411过盈配合。所述无刷电机409同轴安装在所述第二电机支撑套408中，并与所述左前小腿414的安装槽配合，通过三颗M3×6的螺钉固定连接。所述车轮403安装在所述无刷电机409的输出轴上。使用四个挡边轴承安装在所述左前小腿414、左后小腿406、被动摇杆404和主动摇杆402的安装孔位中，用所述子母螺丝407穿过挡边轴承的内圈固定连接。所述被动摇杆404与所述被动齿轮401同轴安装，并通过四颗M2.5×8的螺钉与螺母锁紧。使用挡边轴承安装在所述被动摇杆404的安装孔位中，所述子母螺丝407穿过挡边轴承内孔安装在主机身模组1的左端安装孔位中。所述主动摇杆402与所述主动齿轮413同轴安装，并通过四颗M2.5×8的螺钉与螺母固定连接，所述舵盘412安装在所述主动齿轮413的安装孔位中，并通过四颗M2.5×6的螺钉与所述主动摇杆402紧固连接。所述舵盘412通过花键与所述关节舵机410输出轴连接，使其可以驱动所述主动齿轮413绕轴转动。所述关节舵机410的四个安装孔分别穿过M2.5×8的螺钉与所述主机身模组1左端的舵机安装槽连接，并使用螺母锁紧。这样装配在一起便形成了左伸缩轮腿关节动力模组4。所述右伸缩轮腿关节动力模组5的结构与左伸缩轮腿关节动力模组4完全相同，镜像安装在主机身模组1的右端。

所述其他电子设备6包括飞控601、开发板602、2s锂电池603、电源模块604、6s锂电池605、四合一电调606、电调607、接收机608、GPS定位模块609等。所述飞控601用于自动控制飞行模式下的稳定飞行。所述四合一电调606用于给旋翼无刷电机供电和调整转速。所述电调607用于给足部电机供电和调整转速。所述6s锂电池605用于为整架机器人的电机和控制系统供电。所述2s锂电池用于为整架机器人的舵机供电。所述接收机608用于接收遥控器的信号。所述电源模块608用于测量电池的电压电流以及给飞控供电。所述GPS定位模块609用于接收GPS卫星信息，并为机器人提供定位和导航。

本发明还提供了一种单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人及其控制方法。本发明所述机器人的主要特点是可以实现地面复杂状况下的运动以及空域中的移动，具体地，可以实现在平坦路面下的快速机动以及崎岖路况下的稳定移动，也可以实现在空中的平稳飞行。其中地面运动模式下，共有四个执行器，包括两个关节舵机和两个足部电机，关节舵机的主要功能是实现关节的伸缩运动，足部电机则是实现地面移动。空中飞行模式下，共有四个执行器，包括两个矢量倾转舵机和两个旋翼电机，通过改变旋翼电机拉力的方向实现飞行姿态的变化，具体的有俯仰姿态、偏航姿态和滚转姿态的控制。

所述机器人在飞行模式下，所述前后移动的控制方法是指，左俯仰舵机和右俯仰舵机同步前后倾转，驱动左右动力模块产生纵向水平分力，使飞行器前后移动。所述升降运动的控制方法是指，左右旋翼电机同步增减动力，使飞行器在竖直方向上产生加速度，进而实现升降运动。所述滚转运动的控制方法是指，左右旋翼电机差速增减动力，产生滚转力矩，使机身逐渐向一侧倾斜，实现滚转运动。滚转运动将产生横向水平分力，进而带动飞行器实现横向移动。所述偏航运动的控制方法是指，左俯仰舵机和右俯仰舵机向相反方向差动偏转，驱动左右动力模块分别产生相反方向的水平分力，进而实现偏航运动。

所述机器人在地面模式下，所述前后移动的控制方法是指，使机体前后倾转小角度，足部电机为使姿态保持在机械中指零度就需要产生向前或向后的加速度，从而使机器人前后运动。所述转向运动是指，左右足部电机差速旋转，形成一个差动力，进而实现转向运动。所述升降运动的控制方法是指，左右关节舵机同步旋转，使机器人在竖直方向上产生加速度，进而实现升降运动。所述滚转运动的控制方法是指，左右关节舵机不同步旋转，从而产生滚转力矩，使机身逐渐向一侧倾斜，实现滚转运动。

所属机器人在过渡模式下，可以完成从地面运动模式转变为空中飞行模式以及从空中飞行模式转变为地面运动模式。所述陆空转换的控制方法是指，在地面运动模式下解锁旋翼电机，推动油门加大拉力起飞离地后，进入高度检测模式，通过安装在机体框架底部的激光测距传感器检测机器人与地面的距离，当检测到距离大于0.2m时关闭地面运动模式下的四个执行器作用，推动拨杆关闭高度检测，进入完全的空中飞行模式。所述空陆转换的控制方法是指，当机器人处于空中飞行模式时，减小控制旋翼电机的油门，当距离地面到一定小的距离时，推动拨杆进入降落检测模式，当检测距地面高度小于0.2m打开地面运动模式下四个执行器作用，且随高度的减小四个执行器的权重因子K会越来越大，即四个执行器的作用越来越强，直到降落到地面，推动拨杆关闭降落检测功能，进入完全的地面运动模式。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，以上所述仅是本发明的优选实施方式，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对于本技术领域的普通技术人员来说，可轻易想到的变化或替换，在不脱离本发明原理的前提下，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人，其特征在于：包括主机身模组、左倾转旋翼动力模组、右倾转旋翼动力模组、左伸缩轮腿关节动力模组、右伸缩轮腿关节动力模组和电子设备；

所述左倾转旋翼动力模组和右倾转旋翼动力模组沿主机身模组两侧镜像对称分布，包括旋翼组件、倾转组件、舵机组件，其中倾转组件与主机身模组固定连接，舵机组件包括通过花键连接的舵机与舵臂，舵机安装在倾转组件上，舵臂与旋翼组件连接，舵机通过舵臂驱动整个旋翼组件绕倾转组件倾转；

所述左伸缩轮腿关节动力模组和右伸缩轮腿关节动力模组沿主机身模组两侧镜像对称分布，包括车轮、无刷电机、第一电机支撑套、第二电机支撑套、后小腿、前小腿、主动摇杆、被动摇杆、主动齿轮、被动齿轮、舵盘、腿部舵机，所述无刷电机安装在前小腿上，车轮安装在无刷电机的输出轴上；所述第一电机支撑套和第二电机支撑套同轴安装在无刷电机上，后小腿同轴安装在第一电机支撑套的外圈轴承上；所述被动摇杆一端通过轴承与后小腿连接，另一端通过轴承与被动齿轮连接，被动齿轮与主机身模组固定连接并与主动齿轮啮合；所述主动摇杆一端通过轴承与前小腿连接，另一端通过轴承与主动齿轮连接，主动齿轮同轴安装有舵盘，腿部舵机固定安装在主机身模组上，腿部舵机通过舵盘驱动主动齿轮转动，从而带动从动齿轮，共同驱动伸缩轮腿关节动力模组整体进行上下伸缩运动。

2.根据权利要求1所述的单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人，其特征在于：所述主机身模组包括机体框架以及安装在机体框架前侧的前挡板、后侧的后挡板、顶部的加固板、内部的隔板、底部的传感器支架，其中，隔板上固定有安装板。

3.根据权利要求1所述的单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人，其特征在于：所述旋翼组件具体包括电机座、无刷电机和螺旋桨，无刷电机安装在电机座上，螺旋桨同轴安装在无刷电机上，电机座通过碳管与倾转组件连接并绕轴自由转动。

4.根据权利要求3所述的单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人，其特征在于：所述倾转组件包括倾转固定机架、倾转组固定件、连接板，舵机组件包括舵机、舵臂、舵机固定架，舵机安装在倾转固定机架的舵机槽中，舵臂安装在所述电机座的舵臂安装孔位内，舵机固定架安装在舵机外面并与倾转固定机架连接；所述连接板与所述倾转固定机架连接，倾转组固定件与所述连接板连接。

5.根据权利要求1所述的单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人，其特征在于：所述电子设备包括飞控、开发板、电子调速器、电池、接收机、电源模块、GPS定位模块，所述飞控用于自动控制飞行器的稳定飞行，所述开发板用于接收和发送飞控发送给地面运动部件的信息，所述电子调速器用于给无刷电机供电和调整转速，所述电池用于为整架飞行器的动力系统和控制系统供电，所述接收机用于接收遥控器的信号，所述电源模块用于测量电池的电压电流以及给飞控和开发板供电，所述GPS定位模块用于接收GPS卫星信息，并为飞行器定位和导航。

6.一种单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人的控制方法，其特征在于采用权利要求1所述单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人，包括飞行模式、地面模式和过渡模式；

所述飞行模式包括前后移动控制、升降运动控制滚转运动控制和偏航运动控制；

所述地面模式包括前后移动控制、转向运动控制、升降运动控制和滚转运动控制；

所述过渡模式包括从地面运动模式转变为空中飞行模式以及从空中飞行模式转变为地面运动模式。

7.根据权利要求6所述单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人的控制方法，其特征在于：所述机器人在飞行模式下，前后移动的控制方法是指，左俯仰舵机和右俯仰舵机同步前后倾转，驱动左右动力模块产生纵向水平分力，使飞行器前后移动；所述升降运动的控制方法是指，左右旋翼电机同步增减动力，使飞行器在竖直方向上产生加速度，进而实现升降运动；所述滚转运动的控制方法是指，左右旋翼电机差速增减动力，产生滚转力矩，使机身逐渐向一侧倾斜，实现滚转运动；滚转运动将产生横向水平分力，进而带动飞行器实现横向移动；所述偏航运动的控制方法是指，左俯仰舵机和右俯仰舵机向相反方向差动偏转，驱动左右动力模块分别产生相反方向的水平分力，进而实现偏航运动。

8.根据权利要求6所述单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人的控制方法，其特征在于：所述机器人在地面模式下，前后移动的控制方法是指，使机体前后倾转小角度，足部电机为使姿态保持在机械中指零度就需要产生向前或向后的加速度，从而使机器人前后运动；所述转向运动是指，左右足部电机差速旋转，形成一个差动力，进而实现转向运动；所述升降运动的控制方法是指，左右关节舵机同步旋转，使机器人在竖直方向上产生加速度，进而实现升降运动；所述滚转运动的控制方法是指，左右关节舵机不同步旋转，从而产生滚转力矩，使机身逐渐向一侧倾斜，实现滚转运动。

9.根据权利要求6所述单驱动关节的轮腿式陆空两栖机器人的控制方法，其特征在于：所述机器人在过渡模式下，陆空转换的控制方法是指，在地面运动模式下解锁旋翼电机，推动油门加大拉力起飞离地后，进入高度检测模式，通过安装在机体框架底部的激光测距传感器检测机器人与地面的距离，当检测到距离大于0.2m时关闭地面运动模式下的四个执行器作用，推动拨杆关闭高度检测，进入完全的空中飞行模式；所述空陆转换的控制方法是指，当机器人处于空中飞行模式时，减小控制旋翼电机的油门，当距离地面到一定小的距离时，推动拨杆进入降落检测模式，当检测距地面高度小于0.2m打开地面运动模式下四个执行器作用，且随高度的减小四个执行器的权重因子K越来越大，执行器的作用越来越强，直到降落到地面，推动拨杆关闭降落检测功能，进入完全的地面运动模式。