CN219769565U - 一种螺旋驱动水陆两栖机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种螺旋驱动水陆两栖机器人,属于机器人技术领域，其包括主舱体、升降件、安装架和两个驱动机构；主舱体为水密舱体，且设有通孔；升降件设于通孔内；安装架包括第一连接杆和第二连接杆，第一连接杆顶端和第二连接杆顶端分别连接于主舱体；两个驱动机构分别连接第一连接杆底端和第二连接杆底端；驱动机构包括第一端盖、第二端盖、螺旋滚筒、螺旋叶片和驱动件；螺旋滚筒可转动的连接于第一端盖与第二端盖之间；螺旋叶片螺旋的设于螺旋滚筒外壁；驱动件设于螺旋滚筒内；第一端盖、第二端盖和螺旋滚筒的壳体均为水密壳体，且均布设有水密堵头。本实用新型提供的螺旋驱动水陆两栖机器人，具备陆地、水下、水面作业能力，实用性强。

Description

一种螺旋驱动水陆两栖机器人

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，尤其涉及一种螺旋驱动水陆两栖机器人。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，螺旋驱动水陆两栖机器人更加广泛的应用于水陆交替环境中，但现有螺旋驱动水陆两栖机器人均不兼顾陆地、水下和水面作业的功能。

专利CN112829850A公开了机器人驱动装置和检测机器人，其通过设置底盘、升降螺旋机构以及两个推进机构，实现了机器人水陆两栖的功能，但上述机器人在水面推进时，其顶部会在水面之下或稍高于水面，这无法满足机器人水面工作的需求。专利CN212455958U公开了一种H形悬架螺旋驱动机器人，其只能在陆地、水面行走，进行管道、水面、密闭空间等检测，无法潜入水下进行水下作业，无法满足机器人在多种环境下的探测需求。

因此，如何使螺旋驱动水陆两栖机器人具备陆地、水下、水面作业能力，以满足螺旋驱动水陆两栖机器人在多种环境下的探测需求，是亟需解决的问题。

实用新型内容

针对现有螺旋驱动水陆两栖机器人存在的上述不足之处，本实用新型提供了一种螺旋驱动水陆两栖机器人，该螺旋驱动水陆两栖机器人具备陆地、水下和水面作业的能力。

本实用新型提供一种螺旋驱动水陆两栖机器人，包括：

主舱体，其为水密舱体，且沿垂直于主舱体轴线方向设有通孔；

升降件，其设于通孔内；

安装架，其包括第一连接杆和第二连接杆，第一连接杆顶端和第二连接杆顶端分别连接于主舱体；

两个驱动机构，其分别连接于第一连接杆底端和第二连接杆底端；驱动机构包括：

第一端盖，其连接于第一连接杆底端的第一端；

第二端盖，其连接于第一连接杆底端的第二端；

螺旋滚筒，其可转动的连接于第一端盖与第二端盖之间；

螺旋叶片，其螺旋的设于螺旋滚筒外壁；

驱动件，其设于螺旋滚筒内，用于驱动螺旋滚筒相对于第一端盖和第二端盖旋转；

第一端盖、第二端盖和螺旋滚筒的壳体均为水密壳体，且第一端盖、第二端盖和螺旋滚筒的壳体均布设有水密堵头。

本技术方案中，通过将第一端盖、第二端盖和螺旋滚筒设置为水密结构，使该螺旋驱动水陆两栖机器人具有陆地与水面作业能力；并且，第一端盖、第二端盖和螺旋滚筒的壳体均布设有水密堵头，在水下时，将水密堵头打开，使第一端盖、第二端盖和螺旋滚筒的内部充水，从而使该螺旋驱动水陆两栖机器人具有水下作业能力。

在其中一些实施例中，驱动机构还包括浮力件，浮力件设于螺旋滚筒与驱动件之间，且连接于驱动件。本技术方案通过设置浮力件，为螺旋驱动水陆两栖机器人提供足够的浮力，减少能耗。

在其中一些实施例中，驱动件的输出端与第一端盖连接，驱动件的输出端穿过螺旋滚筒的前壁；驱动件远离输出端的一端与第二端盖通过第一固定杆连接，第一固定杆分别穿过浮力件和螺旋滚筒的后壁。本技术方案通过设置第一固定杆，将驱动件固定在螺旋滚筒内。

在其中一些实施例中，驱动件远离其输出端的一端设有固定盘，固定盘上连接有第二固定杆，浮力件连接于第二固定杆。本技术方案通过设置固定盘与第二固定杆，使浮力件的固定更加稳固。

在其中一些实施例中，驱动件轴线和第一固定杆轴线均与螺旋滚筒轴线共线。本技术方案通过将驱动件和第一固定杆的轴线与螺旋滚筒的轴线共线，使螺旋滚筒在转动过程中更加稳定。

在其中一些实施例中，安装架还包括第三连接杆，第三连接杆顶端连接于主舱体，且其两端分别连接于第一连接杆和第二连接杆。本技术方案通过设置第三连接杆，使主舱体可以更稳定的连接于第一连接杆和第二连接杆。

在其中一些实施例中，两个螺旋滚筒外壁的螺旋叶片的螺旋方向相反。本技术方案通过将两个螺旋叶片反向设置，实现了该螺旋驱动水陆两栖机器人前进和后退的功能。

在其中一些实施例中，驱动件为水密电机。

在其中一些实施例中，主舱体开设有两个通孔，两个升降件分别设于两个通孔内。本技术方案通过设置两个升降件，为该螺旋驱动水陆两栖机器人在上浮和下潜时提供更大的动力。

在其中一些实施例中，升降件为螺旋桨推进器。

基于上述技术方案，本实用新型实施例中，该螺旋驱动水陆两栖机器人能够满足在陆地、水下、水面环境下的探测需求，适用范围广，实用性强，且结构简单、易于控制、行进速度均匀、机动性好。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种螺旋驱动水陆两栖机器人的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种螺旋驱动水陆两栖机器人的左视图；

图3为本实用新型实施例提供的一种螺旋驱动水陆两栖机器人的主视图；

图4为本实用新型实施例提供的一种螺旋驱动水陆两栖机器人的俯视图；

图5为本实用新型实施例提供的一种螺旋驱动水陆两栖机器人的驱动机构的剖面图。

图中：

1、主舱体；2、安装架；3、驱动机构；4、浮力件；5、第一固定杆；6、固定盘；7、第二固定杆；8、通孔；9、升降件；10、水密堵头；

201、第一连接杆；202、第二连接杆；203、第三连接杆；

301、第一端盖；302、第二端盖；303、螺旋滚筒；3031、前壁；3032、后壁；304、螺旋叶片；305、驱动件；

1001、第一水密堵头；1002、第二水密堵头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-图5所示，在本实用新型螺旋驱动水陆两栖机器人的一个示意性实施例中，该螺旋驱动水陆两栖机器人包括主舱体1、升降件9、安装架2和两个驱动机构3；其中，主舱体1为水密舱体，且沿垂直于主舱体1轴线方向设有通孔8；升降件9设于通孔8内；安装架2包括第一连接杆201和第二连接杆202，第一连接杆201顶端和第二连接杆202顶端分别连接于主舱体1；两个驱动机构3分别连接于第一连接杆201底端和第二连接杆202底端；驱动机构3包括第一端盖301、第二端盖302、螺旋滚筒303、螺旋叶片304和驱动件305；其中，第一端盖301连接于第一连接杆201底端的第一端；第二端盖302接于第一连接杆201底端的第二端；螺旋滚筒303可转动的连接于第一端盖301与第二端盖302之间；螺旋叶片304螺旋的设于螺旋滚筒303外壁；驱动件305设于螺旋滚筒303内，用于驱动螺旋滚筒303相对于第一端盖301和第二端盖302旋转；第一端盖301、第二端盖302和螺旋滚筒303的壳体均为水密壳体，且第一端盖301、第二端盖302和螺旋滚筒303的壳体均布设有水密堵头10。其中，需要说明的是，为确保在水下时，第一端盖301、第二端盖302和螺旋滚筒303的进出水不受影响，水密堵头10包括第一水密堵头1001和第二水密堵头1002；第一水密堵头1001设置在第一端盖301和第二端盖302靠近水面的一侧，且至少设置两个；第二水密堵头1002在螺旋滚筒303侧壁设置多个。

上述螺旋驱动水陆两栖机器人的工作原理为：

(1)在陆地工作时，首先，将第一端盖301、第二端盖302和螺旋滚筒303的水密堵头10拧紧，此时，第一端盖301、第二端盖302和螺旋滚筒303均为水密舱；然后，驱动件305驱动螺旋滚筒303旋转的同时，螺旋滚筒303带动螺旋叶片304旋转，当两个螺旋滚筒303的转动频率和方向相同时，通过克服摩擦力，可产生向前或向后的推力，实现该螺旋驱动水陆两栖机器人在陆地的前进和后退功能；当两个螺旋滚筒303的转动频率不同时，实现该螺旋驱动水陆两栖机器人在陆地的转向功能。

(2)在水面工作时，将第一端盖301、第二端盖302和螺旋滚筒303的水密堵头10拧紧，此时，第一端盖301、第二端盖302和螺旋滚筒303均为水密舱。驱动件305驱动螺旋滚筒303旋转的同时，螺旋滚筒303带动螺旋叶片304旋转，当两个螺旋滚筒303的转动频率和方向相同时，螺旋叶片304推水并受到水的反作用力，而产生向前或向后的推力，实现该螺旋驱动水陆两栖机器人在水面的前进和后退功能；当两个螺旋滚筒303的转动频率不同时，实现该螺旋驱动水陆两栖机器人在水面的转向功能。

(3)在水下工作时，将第一端盖301、第二端盖302和螺旋滚筒303的水密堵头10打开，此时，第一端盖301、第二端盖302和螺旋滚筒303均为湿舱。驱动件305驱动螺旋滚筒303旋转的同时，螺旋滚筒303带动螺旋叶片304旋转，当两个螺旋滚筒303的转动频率和方向相同时，螺旋叶片304推水并受到水的反作用力，而产生向前或向后的推力，实现该螺旋驱动水陆两栖机器人在水下的前进和后退功能；当两个螺旋滚筒303的转动频率不同时，实现该螺旋驱动水陆两栖机器人在水下的转向功能。通过升降件9的正转或反转，升降件9向上或向下推水并受到水的反作用力，而产生向下或向上的推力，实现该螺旋驱动水陆两栖机器人在水下的浮潜功能。

在上述示意性实施例中，通过将主舱体1、第一端盖301、第二端盖302和螺旋滚筒303均设置为水密结构，为该螺旋驱动水陆两栖机器人提供浮力，使得该螺旋驱动水陆两栖机器人在水面工作时，吃水线距螺旋滚筒303底部高度达到螺旋滚筒303直径的1/2至3/4，从而使该螺旋驱动水陆两栖机器人具有良好的水面作业能力，并且，由于主舱体1为水密舱体，主舱体1可以为该螺旋驱动水陆两栖机器人提供浮力，减少了能耗。在水下时，打开水密堵头10，使水流入第一端盖301、第二端盖302和螺旋滚筒303中，并配合升降件9提供的推力，使该螺旋驱动水陆两栖机器人能够下潜至水下并在水下浮潜，从而使该螺旋驱动水陆两栖机器人具有良好的水下作业能力，而且，浮潜速度快、节约能源。通过设置的驱动件305驱动螺旋滚筒303和螺旋叶片304相对于第一端盖301和第二端盖302旋转，为螺旋驱动水陆两栖机器人提供向前或向后的推力，使该螺旋驱动水陆两栖机器人具有良好的陆地作业的能力。由此可见，该螺旋驱动水陆两栖机器人具有良好的陆地、水下、水面作业能力，能够满足水陆两栖机器人在多种环境下的探测需求。

需要说明的是，为减小该螺旋驱动水陆两栖机器人在水中航行的阻力，主舱体1可以设置为鱼雷型，第一端盖301、第二端盖302和螺旋滚筒303采用流线型设计。主舱体1内部还可以安装功能性设备，例如：能源设备、控制设备、导航设备、通信设备和任务载荷设备等；其中，能源设备采用锂电池，用于保证该螺旋驱动水陆两栖机器人具备安全航行和作业任务所需能源；控制设备包括核心控制板等，用于该螺旋驱动水陆两栖机器人的使命规划、任务规划和作业规划，对执行机构和运动状态进行控制，也可对部分传感器进行控制，其中，使命规划包括航路规划，任务规划包括避障规划；导航设备包括惯导、多普勒计程仪(DVL)、GPS、高度计和深度计等，用于提供该螺旋驱动水陆两栖机器人的位置、航向、航速、深度和姿态等信息，为该螺旋驱动水陆两栖机器人的安全航行和作业提供保证；通信设备包括数传电台、北斗和光纤模块，用于该螺旋驱动水陆两栖机器人的信息交互；任务载荷设备包括侦察监视、目标探测、海洋环境信息获取等设备，用于该螺旋驱动水陆两栖机器人执行使命任务。

如图5所示，本实施例中，驱动机构3还包括浮力件4，浮力件4设于螺旋滚筒303与驱动件305之间，且连接于驱动件305。通过设置浮力件4，为该螺旋驱动水陆两栖机器人提供足够的浮力，使得该螺旋驱动水陆两栖机器人在水下工作时，主舱体1顶部位于水线之下或稍高于水线处，然后通过升降件9的驱动，使该螺旋驱动水陆两栖机器人完全进入水下，并在水下进行浮潜运动，从而使该螺旋驱动水陆两栖机器人具有良好的水下作业能力。其中，需要说明的是，为防止在螺旋滚筒303旋转时，浮力件4对螺旋滚筒303造成阻碍，需要在浮力件4与螺旋滚筒303之间留有一定的间隙。

如图5所示，本实施例中，驱动件305的输出端与第一端盖301连接，驱动件305的输出端穿过螺旋滚筒303的前壁3031；驱动件305远离输出端的一端与第二端盖302通过第一固定杆5连接，第一固定杆5分别穿过浮力件4和螺旋滚筒303的后壁3032。其中，需要说明的是，第一端盖301设置有第一轴承，驱动件305的输出端与第一端盖301的轴承动密封连接；螺旋滚筒303的后壁3032设置有第二轴承，第一固定杆5穿过第二轴承，并且第一固定杆5与第二端盖302通过螺钉连接。通过将驱动件305的输出端与第一端盖301连接，并通过将第一固定杆5连接于驱动件305和第二端盖302之间，实现螺旋滚筒303与第一端盖301和第二端盖302可转动连接。

如图5所示，本实施例中，驱动件305远离其输出端的一端设有固定盘6，固定盘6上连接有第二固定杆7，浮力件4连接于第二固定杆7。通过设置固定盘6与第二固定杆7，将浮力件4稳定的固定在驱动件305上。优选的，本实施例中，设置四根第二固定杆7，且每根第二固定杆7的两端分别设置有螺纹；固定盘6上均匀开设四个固定孔，四根第二固定杆7分别穿过四个固定孔，将螺母分别连接于四根第二固定杆7两端的螺纹处，使浮力件4的固定更稳固。

如图5所示，本实施例中，驱动件305轴线和第一固定杆5轴线均与螺旋滚筒303轴线共线。通过将驱动件305轴线和第一固定杆5轴线均与螺旋滚筒303轴线共线设置，提高了螺旋滚筒303在转动时的稳定性。

如图2所示，本实施例中，安装架2还包括第三连接杆203，第三连接杆203顶端连接于主舱体1，且其两端分别连接于第一连接杆201和第二连接杆202。通过设置第三连接杆203连接于第一连接杆201和第二连接杆202之间，相比于直接将主舱体1连接在第一连接杆201和第二连接杆202的顶端而言，使主舱体1的连接更平稳。优选的，本实施例中，设置两根第三连接杆203，每根第三连接杆203的两端分别连接于第一连接杆201和第二连接杆202，且两根第三连接杆203互相平行。

如图4所示，本实施例中，两个螺旋滚筒303外壁的螺旋叶片304的螺旋方向相反。通过将两个螺旋滚筒303外壁的螺旋叶片304反向设置，配合驱动件305驱动螺旋滚筒303旋转，从而使该螺旋驱动水陆两栖机器人前进或后退。其中，需要说明的是，螺旋叶片304从螺旋滚筒303的前壁3031螺旋缠绕至螺旋滚筒303的后壁3032，螺旋叶片304的起始角度范围为45°～70°,螺旋叶片304的高度范围为2mm～50mm,螺旋叶片304的厚度范围为2mm～30mm。

如图5所示，本实施例中，驱动件305为水密电机。

如图4所示，本实施例中，主舱体1开设有两个通孔8，两个升降件9分别设于两个通孔8内。通过设置两个升降件9，使该螺旋驱动水陆两栖机器人在上浮和下潜运动过程中，速度更快、更平稳。

如图4所示，本实施例中，升降件9为螺旋桨推进器。

通过对本实用新型螺旋驱动水陆两栖机器人的实施例的说明，可以看到本实用新型螺旋驱动水陆两栖机器人实施例至少具有以下一种或多种优点：

1、通过将主舱体1、第一端盖301、第二端盖302和螺旋滚筒303设置为水密结构，使该螺旋驱动水陆两栖机器人具有良好的水面作业能力。

2、通过在第一端盖301、第二端盖302和螺旋滚筒303的壳体设置水密堵头10，在水下时将水密堵头10打开，使水进入第一端盖301、第二端盖302和螺旋滚筒303中，并在升降件9的驱动下，使该螺旋驱动水陆两栖机器人能够下潜至水下，并且下潜速度更快，具有比同类型的螺旋驱动水陆两栖机器人更好的水下航行性能，也更加节约能源。

3、该螺旋驱动水陆两栖机器人在陆地可作为螺旋驱动车使用，在水面可作为双体浮筒船使用，在水下可作为水下航行器使用，适用范围广，实用性强。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种螺旋驱动水陆两栖机器人，其特征在于，包括：

主舱体(1)，其为水密舱体，且沿垂直于主舱体(1)轴线方向设有通孔(8)；

升降件(9)，其设于所述通孔(8)内；

安装架(2)，其包括第一连接杆(201)和第二连接杆(202)，所述第一连接杆(201)顶端和所述第二连接杆(202)顶端分别连接于所述主舱体(1)；

两个驱动机构(3)，其分别连接于所述第一连接杆(201)底端和所述第二连接杆(202)底端；所述驱动机构(3)包括：

第一端盖(301)，其连接于所述第一连接杆(201)底端的第一端；

第二端盖(302)，其连接于所述第一连接杆(201)底端的第二端；

螺旋滚筒(303)，其可转动的连接于所述第一端盖(301)与所述第二端盖(302)之间；

螺旋叶片(304)，其螺旋的设于所述螺旋滚筒(303)外壁；

驱动件(305)，其设于所述螺旋滚筒(303)内，用于驱动所述螺旋滚筒(303)相对于所述第一端盖(301)和所述第二端盖(302)旋转；

所述第一端盖(301)、所述第二端盖(302)和所述螺旋滚筒(303)的壳体均为水密壳体，且所述第一端盖(301)、所述第二端盖(302)和所述螺旋滚筒(303)的壳体均布设有水密堵头(10)。

2.根据权利要求1所述的螺旋驱动水陆两栖机器人，其特征在于，所述驱动机构(3)还包括浮力件(4)，所述浮力件(4)设于所述螺旋滚筒(303)与所述驱动件(305)之间，且连接于所述驱动件(305)。

3.根据权利要求2所述的螺旋驱动水陆两栖机器人，其特征在于，所述驱动件(305)的输出端与所述第一端盖(301)连接，所述驱动件(305)的输出端穿过所述螺旋滚筒(303)的前壁(3031)；所述驱动件(305)远离所述输出端的一端与所述第二端盖(302)通过第一固定杆(5)连接，所述第一固定杆(5)分别穿过所述浮力件(4)和所述螺旋滚筒(303)的后壁(3032)。

4.根据权利要求3所述的螺旋驱动水陆两栖机器人，其特征在于，所述驱动件(305)远离其输出端的一端设有固定盘(6)，所述固定盘(6)上连接有第二固定杆(7)，所述浮力件(4)连接于所述第二固定杆(7)。

5.根据权利要求3所述的螺旋驱动水陆两栖机器人，其特征在于，所述驱动件(305)轴线和所述第一固定杆(5)轴线均与所述螺旋滚筒(303)轴线共线。

6.根据权利要求1所述的螺旋驱动水陆两栖机器人，其特征在于，所述安装架(2)还包括第三连接杆(203)，所述第三连接杆(203)顶端连接于所述主舱体(1)，且其两端分别连接于所述第一连接杆(201)和所述第二连接杆(202)。

7.根据权利要求1所述的螺旋驱动水陆两栖机器人，其特征在于，两个所述螺旋滚筒(303)外壁的所述螺旋叶片(304)的螺旋方向相反。

8.根据权利要求1所述的螺旋驱动水陆两栖机器人，其特征在于，所述驱动件(305)为水密电机。

9.根据权利要求1所述的螺旋驱动水陆两栖机器人，其特征在于，所述主舱体(1)开设有两个所述通孔(8)，两个所述升降件(9)分别设于两个所述通孔(8)内。

10.根据权利要求1所述的螺旋驱动水陆两栖机器人，其特征在于，所述升降件(9)为螺旋桨推进器。