CN219821139U - 一种结合双旋翼与轮足的陆空两栖机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结合双旋翼与轮足的陆空两栖机器人，属于陆空两栖机器人领域。其要包括上部的双旋翼飞行结构和下部的轮足移动结构。双旋翼飞行结构包括旋翼回收机构、机臂、旋翼倾转机构和旋翼动力机构。轮足移动结构包括驱动舵机、前、后部大腿连杆、大、小腿连杆和轮毂电机。双旋翼飞行结构、轮足移动结构和电子设备仓都固定连接在机器人主体框架上。旋翼动力机构和旋翼倾转机构固定连接，机臂和旋翼回收机构固定连接。旋翼回收机构通过转动将机臂、旋翼倾转机构和旋翼动力机构收回到机器人主体框架中，轮足移动结构腿部连杆都采用双侧对称设计,拥有更强的刚性和抗扭性。双旋翼飞行结构和轮足移动结构协同工作实现机器人的陆空两用功能。

Description

一种结合双旋翼与轮足的陆空两栖机器人

技术领域

本实用新型涉及陆空两栖机器人技术领域，特别涉及一种结合双旋翼与轮足的陆空两栖机器人。

技术背景

在军工、消防、勘探和巡检领域中，很多地方存在危险，此时，就需要通过机器人替代人们去完成任务。

目前，常见的陆地移动机器人主要有轮式机器人、履带式机器人以及足式机器人等。上述这些机器人在遇到如高楼、河流、峡谷等大型障碍物时将无法越过障碍。空中机器人通常也称为无人机，常见的无人机有固定翼无人机、四旋翼无人机等，无人机的运动虽然不受地面地形的限制，但其续航能力较弱，无法长时间工作，并且其起降条件要求较高，需要平坦且开阔的地面，因此无人机的使用场景也受到诸多限制。为解决以上困难，陆空两栖机器人孕育而生，该类机器人既可以在地面行进，也可飞行前进，其地形适应力和续航相较于陆地移动机器人和空中机器人有较大提升。传统的陆空两栖机器人为四轴或固定翼加轮式、履带式机器人机构，而这种结构的陆空两栖机器人行动较笨重，机动性弱，在一些有需要较高机动性的环境中的适应性就较弱。因此需要开发一种小巧，机动性强的新型陆空两栖机器人。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种小巧，机动性,地形适应性强的新型陆空两栖机器人已解决上述背景技术中提出的问题。所述新型陆空两栖机器人能够通过上部双旋翼飞行结构和下部轮足移动结构的搭配实现陆空两种运动模式的灵活切换。在空中飞行模式下，双旋翼飞行结构相比于四旋翼结构具有高的能量利用效率，续航时间较长。并且在陆地行进模式下，轮足式移动结构具有比轮式、履带式等机器人更好的地形适应能力。此外还可以通过收回旋翼，减小整机体积，提高通过狭小空间的能力。本实用新型陆空两栖机器人将双旋翼飞行结构和轮足移动结构的优势相结合，并相互弥补缺陷，还可以在该机器人上扩展各项功能，可适用于军工、消防、勘探、巡检等领域，能够产生显著的社会效益和经济效益。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种结合双旋翼与轮足的陆空两栖机器人，它包括双旋翼飞行结构、轮足移动机构和机器人主体框架1；双旋翼飞行结构包括旋翼回收机构2、机臂3、旋翼倾转机构4和旋翼动力机构5；轮足移动结构包括驱动舵机6、后部大腿连杆7、前部大腿连杆8、后部小腿连杆9、前部小腿连杆10和轮毂电机11；双旋翼飞行结构、轮足移动结构和电子设备仓12都固定连接在机器人主体框架1上。

进一步地，旋翼动力机构5和旋翼倾转机构4固定连接，旋翼倾转机构4和机臂3固定连接，机臂3和旋翼回收机构2固定连接，旋翼回收机构2和机器人主体框架1固定连接；旋翼回收机构2通过转动带动机臂3、旋翼倾转机构4和旋翼动力机构5收回到机器人主体框架1中。

进一步地，旋翼回收机构2包括转轴21、蜗轮22、蜗杆23、电机24、电机固定座25；蜗轮22和机臂3固定连接，蜗轮22和转轴21转动连接，蜗轮22和蜗杆23啮合，0蜗杆23固定在电机24的转轴上，电机24和电机固定座25固定连接，电机固定座25和机器人主体框架1固定连接；电机24带动蜗杆23转动，进而驱动蜗轮22绕转轴21转动。

进一步地，旋翼倾转机构4包含舵机固定座41、舵机42和L形电机座43，舵机42和舵机固定座41固定连接，L形电机座43和舵机42转动连接；舵机42带动L形电机座43进行转动，进而带动旋翼动力机构5转动，旋翼动力机构5能产生推力，在发生转动后改变推力方向，从而使所述陆空两栖机器人实现飞行。

进一步地，驱动舵机6和机器人主体框架1固定连接，后部大腿连杆7、前部大腿连杆8和驱动舵机6转动连接，后部大腿连杆7和后部小腿连杆9转动连接，前部大腿连杆8和前部小腿连杆10转动连接，后部小腿连杆9、前部小腿连杆10和轮毂电机11转动连接；

进一步地，后部大腿连杆7和前部大腿连杆8具有相同形状，后部大腿连杆7正向连接在驱动舵机6上，前部大腿连杆8反向连接在驱动舵机6上。

进一步地，后部小腿连杆9安装在后部大腿连杆7的内侧，前部小腿连杆10安装在前部大腿连杆8的外侧，后部小腿连杆9安装在前部小腿连杆10的内侧。

进一步地，后部大腿连杆7、前部大腿连杆8、后部小腿连杆9和前部小腿连杆10，它们每个分别都是由左右两个形状相同的连杆共同构成，并且相互平行安装。

进一步地，电子设备仓12固定连接在机器人主体框架1的底部中间。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型提供的一种结合双旋翼和轮足的陆空两栖机器人可以在陆地行进模式和空中飞行模式之间灵活切换，在遇到高楼、河流、峡谷等轮足无法跨越的障碍时切换为空中飞行模式越过障碍，在无较大障碍物的地形中，又可切换为陆地行进模式，从而减少电量的消耗，尽量延长续航时间。

(2)本实用新型提供的一种结合双旋翼和轮足的陆空两栖机器采用了可倾转双旋翼结构，相比于四旋翼或者更多旋翼的结构，在空中飞行模式时，能量利用率较高，能够有效延长机器人的续航时间

(3)本实用新型提供的一种结合双旋翼和轮足的陆空两栖机器人采用了轮足式结构，在陆地行进模式时该结构对复杂地形适应能力较强，并且可以在崎岖的地形下满足空中飞行模式的起飞条件。

(4)本实用新型提供的一种结合双旋翼和轮足的陆空两栖机器人的可以通过收回旋翼到机身内部，大大减小整机体积，有利于通过狭小空间，并且有利于收纳和携带。

(5)本实用新型提供的一种结合双旋翼和轮足的陆空两栖机器人的轮足结构的每个腿部连杆都采用双侧对称设计，相比于传统腿部连杆单侧不对称设计的轮足结构，拥有更强的刚性和抗扭性，在受到剧烈冲击或挂载重物时拥有较强的稳定性。

(6)本实用新型提供的一种结合双旋翼和轮足的陆空两栖机器人可以在机器人处于倾倒姿态无法依靠轮足回正时，通过将旋翼的推力倾转至特定方向推动机器人回正姿态。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述

附图说明

图1为本实用新型陆空两栖机器人整体结构示意图

图2为本实用新型陆空两栖机器人旋翼回收机构示意图

图3为本实用新型陆空两栖机器人旋翼倾转机构示意图

图4为本实用新型陆空两栖机器人轮足移动机构示意图

图5为本实用新型陆空两栖机器人双旋翼飞行结构示意图

图6为本实用新型陆空两栖机器人陆地行进模式下旋翼回收示意图

图7为本实用新型陆空两栖机器人空中飞行模式下轮足回收示意图

图8为本实用新型陆空两栖机器人整体收纳示意图

图9为本实用新型陆空两栖机器人在陆地行进模式下的工作状态示意图

图10为本实用新型陆空两栖机器人使用旋翼倾转机构回正机器人姿态时的工作状态示意图

图11为本实用新型陆空两栖机器人空中飞行模式下的工作状态示意图

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

请参照图1—5所示，本实用新型为一种结合双旋翼与轮足的陆空两栖机器人，包括双旋翼飞行机构和轮足移动机构。

双旋翼飞行结构包括旋翼回收机构2、旋翼倾转机构4、旋翼动力机构5、3机臂；

轮足移动机构包括底盘驱动舵机6、后部大腿连杆7、前部大腿连杆8、后部小腿连杆9，前部小腿连杆10、轮毂电机11；

旋翼回收机构2包括电机24、电机固定座25、蜗杆23、蜗轮22、转轴21；

旋翼倾转机构4包括舵机42、L形电机座43、舵机固定座41。

旋翼回收机构2安装于机器人主体框架1上，旋翼回收机构2与机臂3相连，机臂3上设置旋翼倾转机构4、旋翼动力机构5；

旋翼倾转机构4固定在机臂3末端，舵机42固定于舵机固定座41上，L形电机座43连接在舵机42转轴上；

蜗轮14固定在机臂首端、蜗杆13固定在电机24转轴上、电机24通过电机固定座25固定在机架主体框架1上；

驱动舵机6固定于机器人主体框架1上，所述后部大腿连杆7、所述前部大腿连杆8和所述驱动舵机6转动连接，所述后部大腿连杆7和所述后部小腿连杆9转动连接，所述前部大腿连杆8和所述前部小腿连杆10转动连接，所述后部小腿连杆9、所述前部小腿连杆10和所述轮毂电机11转动连接；

驱动舵机6和机器人主体框架1固定连接，后部大腿连杆(7)、前部大腿连杆8和驱动舵机6转动连接，后部大腿连杆7和后部小腿连杆9转动连接，前部大腿连杆8和前部小腿连杆10转动连接，后部小腿连杆9、前部小腿连杆10和轮毂电机11转动连接；

实施例2：

请参照图4、图6、图9所示，本实用新型陆空两栖机器人在陆地行进模式下时，所述驱动舵机6转动特定角来控制后部大腿连杆7、前部大腿连杆8的摆动角度，进而来控制后部大腿连杆7、前部大腿连杆8和后部小腿连杆9、前部小腿连杆10的夹角大小,夹角增大则腿部伸长，夹角减小则腿部收缩；主控电路控制轮毂电机11转动。由此实现底盘机架的升降、单边腿的伸缩和整机的地面行进；机器人还可自由变化自身高度或完成跳跃等动作，在遇到楼梯、斜面或凹凸不平的路况时依然可稳定行进。

实施例3：

请参照图3、图5、图7、图11所示，本实用新型陆空两栖机器人在空中飞行模式下时所述旋翼倾转机构4通过舵机42转动特定角度由此带动旋翼动力机构5偏转特定角度，旋翼动力机构5为机器人提供升力，通过旋翼倾转机构4倾转旋翼动力机构5的方向则可控制机器人飞行方向。由此可使该陆空两栖机器人在空中飞行模模式下具有较强机动性和可操控性，且拥有更高的运作效率。

实施例4：

结合照图3、图6所示，本实用新型陆空两栖机器人在陆移动模式下时，所述旋翼回收机构2通过电机24带动蜗杆23转动，蜗杆23驱动蜗轮22转动，蜗轮22带动机臂3围绕转轴21转动；由此实现机器人在陆地行进模式下可将双旋翼飞行器结构进行变形回收，减小整机体积，使得机器人在陆地行进模式下可进入更狭小的空间，行动更灵活。

实施例5:

结合图8所示，本实用新型陆空两栖机器人在运输或闲置时可通过旋翼回收机构2和轮足移动机构的收缩回收功能使得整机体积大幅度减小，以此节约更多运输空间或储藏空间。

实施例6：

结合图11所示，本实用新型陆空两栖机器人若处于倾倒姿态无法依靠轮足回正时，可通过旋翼倾转机构4将旋翼的推力倾转至特定方向推动机器人回正姿态，大幅度提高了机器人的环境适应能力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种结合双旋翼与轮足的陆空两栖机器人，其特征在于：它包括双旋翼飞行结构、轮足移动结构和机器人主体框架(1)；

所述双旋翼飞行结构包括旋翼回收机构(2)、机臂(3)、旋翼倾转机构(4)和旋翼动力机构(5)；

所述轮足移动结构包括驱动舵机(6)、后部大腿连杆(7)、前部大腿连杆(8)、后部小腿连杆(9)、前部小腿连杆(10)和轮毂电机(11)；

所述双旋翼飞行结构、轮足移动结构和电子设备仓(12)都固定连接在机器人主体框架(1)上。

2.根据权利要求1所述的一种结合双旋翼与轮足的陆空两栖机器人，其特征在于：所述旋翼动力机构(5)和所述旋翼倾转机构(4)固定连接，所述旋翼倾转机构(4)和所述机臂(3)固定连接，所述机臂(3)和所述旋翼回收机构(2)固定连接，所述旋翼回收机构(2)和所述机器人主体框架(1)固定连接；

所述旋翼回收机构(2)通过转动带动所述机臂(3)、所述旋翼倾转机构(4)和所述旋翼动力机构(5)收回到所述机器人主体框架(1)中。

3.根据权利要求2所述的一种结合双旋翼与轮足的陆空两栖机器人，其特征在于：所述旋翼回收机构(2)包括转轴(21)、蜗轮(22)、蜗杆(23)、电机(24)、电机固定座(25)；

蜗轮(22)和所述机臂(3)固定连接，蜗轮(22)和转轴(21)转动连接，蜗轮(22)和蜗杆(23)啮合，蜗杆(23)固定在电机(24)的转轴上，电机(24)和电机固定座(25)固定连接；

电机(24)带动蜗杆(23)转动，进而驱动蜗轮(22)绕转轴(21)转动。

4.根据权利要求1所述的一种结合双旋翼与轮足的陆空两栖机器人，其特征在于：所述旋翼倾转机构(4)包含舵机固定座(41)、舵机(42)和L形电机座(43)，舵机(42)和舵机固定座(41)固定连接，L形电机座(43)和舵机(42)转动连接；

舵机(42)带动L形电机座(43)进行转动，进而带动所述旋翼动力机构(5)转动，所述旋翼动力机构(5)能产生推力，在发生转动后改变推力方向，从而使所述陆空两栖机器人实现飞行。

5.根据权利要求1所述的一种结合双旋翼与轮足的陆空两栖机器人，其特征在于：所述驱动舵机(6)和所述机器人主体框架(1)固定连接，所述后部大腿连杆(7)、所述前部大腿连杆(8)和所述驱动舵机(6)转动连接，所述后部大腿连杆(7)和所述后部小腿连杆(9)转动连接，所述前部大腿连杆(8)和所述前部小腿连杆(10)转动连接，所述后部小腿连杆(9)、所述前部小腿连杆(10)和所述轮毂电机(11)转动连接。

6.根据权利要求5所述的一种结合双旋翼与轮足的陆空两栖机器人，其特征在于：所述后部大腿连杆(7)和所述前部大腿连杆(8)具有相同形状，所述后部大腿连杆(7)正向连接在所述驱动舵机(6)上，所述前部大腿连杆(8)反向连接在所述驱动舵机(6)上。

7.根据权利要求5所述的一种结合双旋翼与轮足的陆空两栖机器人，其特征在于：所述后部小腿连杆(9)安装在所述后部大腿连杆(7)的内侧，所述前部小腿连杆(10)安装在所述前部大腿连杆(8)的外侧，所述后部小腿连杆(9)安装在所述前部小腿连杆(10)的内侧。

8.根据权利要求5所述的一种结合双旋翼与轮足的陆空两栖机器人，其特征在于：所述后部大腿连杆(7)、所述前部大腿连杆(8)、所述后部小腿连杆(9)和所述前部小腿连杆(10)，它们每个分别都是由左右两块形状相同的连杆共同构成，并且相互平行安装。

9.根据权利要求1所述的一种结合双旋翼与轮足的陆空两栖机器人，其特征在于：所述电子设备仓(12)固定连接在所述机器人主体框架(1)的底部中间。