CN212765542U - 一种水陆两栖机器人的轮桨结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水陆两栖机器人的轮桨结构，该轮桨结构包括行动单元和控制单元，其中，所述行动单元包括转轮部和浆部，所述转轮部与所述浆部连接于轴，所述控制单元包括航向调节部和推进部，所述航向调节部与所述推进部连接，所述航向调节部与所述轴连接。本实用新型通过优化运动形式，改进了水陆两栖机器人的轮桨结构，能够在路面上用轮子滚动行进，到了水中可以用螺旋桨在水中行进，拓展了两栖机器人在复杂环境下的应用前景。

Description

一种水陆两栖机器人的轮桨结构

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种水陆两栖机器人的轮桨结构。

背景技术

随着机器人技术的飞速发展，产生了形式各样的机器人，机器人的种类也越来越多，既有应用于航天、航空、航海的机器人，也有众多地面智能移动机器人诞生，更有应用于医疗、服务、工业等行业的机器人。由于不同环境中机器人的驱动方式不同般机器人仅能实现一种特定环境下的驱动，例如无人飞行器可以在空中飞行，然而在陆地上由于缺少驱动结构，无法行进；地面移动机器人可以在陆地上实现良好的驱动，然而由于缺少水下推进和防水机构无法在水下行进。因此，当机器人执行任务时的周围环境比较复杂，需要进行环境切换时，这些机器人往往不能满足人们的需要。

近年来，人们对水资源的利用越来越广泛，往往水资源附近的环境比较复杂，需要不断进行水陆环境的切换，地面移动机器人和水下机器人均不能满足要求。因此，水陆两栖机器人就应运而生。两栖机器人的设计需要同时考虑不同环境下机器人的行进具有一定的挑战性，使得越来越多的人投入精力进行研究。其最基本的原因是两栖机器人在复杂环境下的应用前景越来越广泛，比如资源探测、灾难救援以及侦査等领域。

目前，机器人常用的水陆运动形式主要有轮式、履带式、腿式、蛇形式、摆动式、拍动式、射流式等。CN201920680383.X基于波动鳍推进的水陆两栖机器人，该实用新型公开了基于波动鳍推进的水陆两栖机器人，其特征在于，包括机体、驱动臂单元以及波动鳍，所述机体左右两侧各设置有7个驱动臂单元，所述驱动臂单元一端与机体连接另一端与波动鳍连接，所述波动鳍由扇形平面弯曲形成，相邻两个驱动臂单元所连接的波动鳍之间的相位差可根据驱动臂单元之间的配合进行自由调节，最大为120度，所述驱动臂单元控制波动鳍进行正弦波动，机器人在陆地上通过波动鳍与地面的静摩擦力运动，在水下通过波动鳍与推动水流的反作用力运动，本申请文件的机器人，相对于传统的两栖机器人，本实用新型结构简单、控制方便、能效高、噪音低、运动性能强。这些运动形式一般只能在特定的环境下才能发挥其优点，轮式机器人比较适合在平坦地面做快速运动；履带机器人地形适应能力强且具备强大的负载能力；腿式机器人则比较适合崎岖路面的行进；蛇形式驱动由于具备较多的自由度，往往可以行动自如，然而结构复杂，控制难度较大。每种运动形式在两栖环境下往往需要配合其它的运动形式才能取得良好的推进效果，这给水陆两栖机器人的设计带来了难点。

发明内容

为了克服现有技术中水陆两栖机器人运动形式控制难度大，且只能在特定的环境下才能发挥作用的缺陷，从而提供一种水陆两栖机器人的轮桨结构，既能够在路面上用轮子滚动行进，到了水中还可以用螺旋桨在水中行进。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案一种水陆两栖机器人的轮桨结构，其包括行动单元和控制单元；所述行动单元包括转轮部和浆部，所述转轮部与所述浆部连接于轴；所述控制单元包括航向调节部和推进部，所述航向调节部与所述推进部连接，所述航向调节部与所述轴连接。

优选的，所述转轮部包括轮胎和轮毂，所述轮毂将所述轮胎与所述轴连接。

优选的，所述推进部调节所述转轮部的运动。

优选的，所述航向调节部调节所述浆部的运动。

优选的，所述推进部包括伺服电机及与其连接的连接杆，所述连接杆的另一端与所述航向调节部连接。

优选的，所述航向调节部包括舵机、支撑杆，所述支撑杆与所述连接杆和所述舵机连接。

优选的，所述浆部包括桨叶和电机，所述桨叶和所述电机连接，所述电机与所述轴连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过优化运动形式，改进了水陆两栖机器人的轮桨结构，能够在路面上用轮子滚动行进，到了水中可以用螺旋桨在水中行进，拓展了两栖机器人在复杂环境下的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的结构剖面图；

图3是本实用新型的链结构连接图；

图4是机器人陆地行驶示意图；

图5是机器人水中行驶示意图。

附图标记说明

1轮胎；2轮毂；3螺旋桨；4自转无刷电机；5齿轮外接轴；6轮毂支柱；7承轴；8齿轮；9电机转轴接口；10电机转轴；11伺服电机；12连接杆；13舵机；14舵机下支撑杆；15舵机转动轴接口；16舵机固定口；17舵机上支撑杆；18行动单元；19转轮部；20浆部；21控制单元；22航向调节部；23推进部；24支撑杆；25壳体。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

实施例1

本实施例提供了一种水陆两栖机器人的轮桨结构，如图1至图3，其包括行动单元18和控制单元21，从而实现水陆两栖行进。转轮部19和浆部20构成了行动单元18，转轮部19为车轮状，可以实现陆地行进，浆部20保证了在水域条件下行进，转轮部19与浆部20共同连接于轴5，轴5通过齿轮8固定，既便于安装使用，又使浆部20位于转轮部19内部，形成同轴轮桨结构，节省空间的同时还能加强在水中的稳定性。控制单元21，包括航向调节部22和推进部23，航向调节部22与推进部23连接，使两者进行配合，航向调节部22与轴5连接，实现对行动单元18的控制。

具体的，转轮部19包括圆形的轮胎1、轮毂支柱6，轮毂支柱6的一端与轮胎1连接，另一端连接到航向调节部22进而与轴5连接，使轮胎1独立于浆部20发生转动，实现行进。较佳的，轮毂支柱6设置多个，沿着轮胎1边缘设置。较好的，轮胎1还可以通过设置于轮胎1上的轮毂2与轮毂支柱6连接，保证稳定连接及转动时转轮部19的稳定性。

进一步的，推进部23由伺服电机11和电机转轴10组成，通过齿轮8中部的电机转轴接口9与轴5联通，进而调节转轮部19的运动，并通过伺服电机11与连接杆12连接，实现与航向调节部22连接。

进一步的，航向调节部22通过承轴7调节浆部20的运动，具体的，浆部20由螺旋桨3和自转无刷电机4构成，当机器人在水域环境下，在自转无刷电机4的带动下，启动螺旋桨3实现行进，较佳的，自转无刷电机4与轴5连接，形成同轴轮桨结构。

进一步的，航向调节部22包括舵机13、支撑杆24，支撑杆24与连接杆12和舵机13连接。支撑杆24分为上支撑杆17和下支撑杆14，上支撑杆17的上侧可以与轮桨结构外部相连，便于根据实际情况灵活地应用轮桨结构，下侧通过舵机固定口16与舵机13连接；下支撑杆14通过螺丝等与连接杆12的一端固定，实现与伺服电机11的间接相连。舵机13通过舵机转动轴接口15与舵机下支撑杆14相连，上支撑杆17和下支撑杆14为舵机13提供支撑及与其他部件的连接。

将本实施例的轮桨结构设置于壳体25外侧即可构成水陆两栖机器人。壳体25作为水陆两栖机器人的主体，在行动单元18和控制单元21的带动下移动。较佳的，壳体25外侧设有连接处，可以适应性与支撑杆24连接，所述连接可以是焊接等的固定连接，也可以是利用螺丝等活动连接。

当在陆地上时，与壳体25相连的舵机13转动至90度角，此时连接杆12与壳体25平行，车轮轴向与车身方向垂直，此时伺服电机11启动，带动轮胎1转动，机器人在陆地上获得向前的动力。

机器人可以通过在壳体25装有相应的传感器以检测是否到达水中。当机器人进入水中，舵机13主动至0度角，连接杆12与壳体25垂直，车轮轴向与车身方向平行，自转无刷电机4转动，带动螺旋桨3进行转动，机器人在水中获得向前的动力。此时，伺服电机11静止不转动，轮胎1不发生自主转动。

轮胎1与螺旋桨3分别由不同的电机控制，轮胎1用伺服电机11控制行进，螺旋桨3用自转无刷电机4控制转动，转轮部19通过连接杆12和舵机13与壳体25连接，可以通过转动舵机13使转轮部19轴向分别与壳体25垂直或平行。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种水陆两栖机器人的轮桨结构，其特征在于：包括，行动单元(18)和控制单元(21)；

所述行动单元(18)包括转轮部(19)和浆部(20)，所述转轮部(19)与所述浆部(20)连接于轴(5)；

所述控制单元(21)包括航向调节部(22)和推进部(23)，所述航向调节部(22)与所述推进部(23)连接，所述航向调节部(22)与所述轴(5)连接。

2.如权利要求1所述的水陆两栖机器人的轮桨结构，其特征在于：所述转轮部(19)包括轮胎(1)和轮毂(2)，所述轮毂(2)将所述轮胎(1)与所述轴(5)连接。

3.如权利要求1或2所述的水陆两栖机器人的轮桨结构，其特征在于：所述推进部(23)调节所述转轮部(19)的运动。

4.如权利要求1或2所述的水陆两栖机器人的轮桨结构，其特征在于：所述航向调节部(22)调节所述浆部(20)的运动。

5.如权利要求3所述的水陆两栖机器人的轮桨结构，其特征在于：所述推进部(23)包括伺服电机(11)及与其连接的连接杆(12)，所述连接杆(12)的另一端与所述航向调节部(22)连接。

6.如权利要求5所述的水陆两栖机器人的轮桨结构，其特征在于：所述航向调节部(22)包括舵机(13)、支撑杆(24)，所述支撑杆(24)与所述连接杆(12)和所述舵机(13)连接。

7.如权利要求1、2、5、6任一项所述的水陆两栖机器人的轮桨结构，其特征在于：所述浆部(20)包括桨叶(3)和电机(4)，所述桨叶(3)和所述电机(4)连接，所述电机(4)与所述轴(5)连接。

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