CN220010099U - 一种陆空两栖机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种陆空两栖机器人，包括主机架，以及分别与主机架连接的飞行装置和行走装置；飞行装置包括一个或多个升力姿态机构，升力姿态机构包括桨叶、无刷升力电机和俯仰电机，桨叶与无刷升力电机的转子固接，无刷升力电机的定子与俯仰电机的转子固接，俯仰电机的定子与主机架固接；行走装置包括两个及以上履带式行走机构。本实用新型的一种陆空两栖机器人，具有较强的飞行能力和行走能力。

Description

一种陆空两栖机器人

技术领域

本实用新型属于陆空两栖机器人领域，具体涉及一种陆空两栖机器人。

背景技术

目前，无人机和地面移动机器人均得到了大量的应用。无人机平台虽然越障能力强大，空间活动范围大而移动迅速，但存在负载相对偏低、航时短、抗风能力差和不适合在狭窄区域工作的缺点，而地面移动机器人平台的优点刚好可以弥补无人机的不足，但同样存在越障能力相对不足、空间移动速度低的固有缺陷。因此陆空两栖机器人应运而生，陆空两栖机器人可以解决上述问题。

现有技术如申请号为CN2022207089919的中国专利文献，涉及一种陆空两栖机器人，包括飞行器和机器人，在所述飞行器上设置有感知系统；在所述机器人上设置有操作平台；其中，所述操作平台包括定位装置和升降云台；所述定位装置设置在所述操作平台的上端面和下端面；所述升降云台设置在所述操作平台的中部位置。采用这种陆空两栖机器人，实现了金属冶炼多层复杂结构厂区的日常巡检，采用了无人机进行跃层巡检，实现了高层设备及阀门的巡检，采用地面移动机器人对地面层的给料泵、电机等多种设备进行巡检，有效解决了现有技术中无法连续巡检、对接不准的问题，在厂区智能巡检等领域有着广泛的应用前景。

现有技术又如申请号为CN2021202555221的中国专利文献，提供一种陆空两栖机器人，包括椭球形的壳体和设置在壳体内部的中心架、中心旋转轴、驱动电机、运动臂模块、升力模块；中心旋转轴的两端与壳体固定连接，其旋转中心线与壳体的长轴重合，中心旋转轴与中心架通过轴承可转动连接；升力模块固定在可伸出壳体的运动臂模块上，运动臂模块与中心架可滑动或转动连接；驱动电机固定在中心架上，驱动中心旋转轴旋转以带动壳体滚动。该机器人可以在空中前后、左右、上下飞行、空中悬停、定点360°连续转圈、在地面前后滚动、左右转弯，以及原地360°连续旋转。

虽然现有技术中的陆空两栖机器人具有飞行能力和地面移动能力，但普遍存在飞行能力和地面移动能力相对独立的无人机和地面移动机器人偏弱的缺点，很难作为单独的工作平台被普及应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种陆空两栖机器人，具有较强的飞行能力和行走能力。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：

一种陆空两栖机器人，所述的陆空两栖机器人包括主机架，以及分别与所述主机架连接的飞行装置和行走装置；

所述飞行装置包括一个或多个升力姿态机构，所述升力姿态机构包括桨叶、无刷升力电机和俯仰电机，所述桨叶与所述无刷升力电机的转子固接，所述无刷升力电机的定子与所述俯仰电机的转子固接，所述俯仰电机的定子与所述主机架固接；所述行走装置包括两个及以上履带式行走机构。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

作为优选，所述升力姿态机构为两个以上，多个升力姿态机构等间距围绕所述主机架分布，或者多个升力姿态机构相对分布在所述主机架的两侧。

作为优选，所述升力姿态机构为两个，两个升力姿态机构相对分布在所述主机架的两侧。

作为优选，所述升力姿态机构还包括升力电机座，所述无刷升力电机的定子通过所述升力电机座与所述俯仰电机的转子固接。

作为优选，所述升力姿态机构还包括机臂，所述俯仰电机的定子通过所述机臂与所述主机架固接。

作为优选，当所述升力姿态机构为一个时，所述升力姿态机构中的所述无刷升力电机上连接有多片桨叶；

当所述升力姿态机构为多个时，每一个所述升力姿态机构中的所述无刷升力电机上连接有一片或多片桨叶。

作为优选，所述行走装置安装在所述主机架的侧壁底部，所述飞行装置与所述主机架连接的位置高于所述行走装置。

作为优选，所述履带式行走机构为两个或四个，且所述履带式行走机构均匀分布在所述主机架的两侧。

作为优选，所述履带式行走机构包括履带架、导向轮、驱动轮、驱动电机和履带；

所述履带架与所述主机架固接，所述导向轮和所述驱动轮分别安装至所述履带架两端，所述履带共同套设在所述导向轮和驱动轮表面，所述驱动电机的定子与所述履带架连接，所述驱动电机的转子与所述驱动轮连接。

本实用新型提供的一种陆空两栖机器人，与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)结合飞行装置和行走装置使机器人同时具备行走能力和飞行能力，且因为飞行装置可以是一个或多个升力姿态机构，基于了陆空两栖机器人很大的选择空间。当陆空两栖机器人质量较小的情况下，可以采用一个或两个等数量较少的升力姿态机构，因而与传统的四旋翼无人机相比节省了较多重量，而节省的这部分重量用于放置履带式行走机构，通过履带式行走机构提高机器人的行走能力；当陆空两栖机器人质量较大时，通过设置多个升力姿态机构提供更大的升力，因而本实用新型的飞行能力和行走能力与通用的多旋翼飞行器和小型履带机器人相差不多，且设计上更加灵活，更加符合实际应用场景需求。

(2)本实用新型机器人无需一直飞行，在需要越障或大范围转移的时候进入能量消耗较大的飞行模式即可，综合工作时间较无人机更长。

附图说明

图1为本实用新型的陆空两栖机器人的左视图；

图2为本实用新型的陆空两栖机器人的主视图；

图3为本实用新型的陆空两栖机器人的俯视图；

图4为本实用新型驱动轮剖视后的履带式行走机构的结构示意图。

图示中：1、桨叶；2、无刷升力电机；3、升力电机座；4、俯仰电机；5、机臂；6、主机架；7、主控板；8、电池；9、履带架；10、驱动轮；11、驱动电机；12、履带；13、导向轮。

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。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件；当组件被称为与另一个组件“固定”时，它可以直接与另一个组件固定或者也可以存在居中的组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本实用新型。

为了克服现有技术中陆空两栖机器人的缺陷，本实施例提出一种陆空两栖机器人。如图1-3所示，本实施例的陆空两栖机器人包括主机架6、飞行装置和行走装置。

飞行装置为陆空两栖机器人提供飞行能力，行走装置为陆空两栖机器人提供行走能力。因此本实施例的陆空两栖机器人无需一直飞行，在需要越障或大范围转移时进入能量消耗较大的飞行模式即可，综合工作时间较无人机更长。

为了满足行走需求，行走装置安装在主机架6的侧壁底部，当然也可以是直接安装在主机架6的底部。为了满足飞行需求，飞行装置与主机架6连接的位置高于行走装置。即飞行装置可以是安装在主机架6的侧壁中部、侧壁顶部或者主机架6的顶部。

本实施例的飞行装置包括一个或多个升力姿态机构。当升力姿态机构数量越多，能够提供的升力越大，但是陆空两栖机器人的质量也会随之增加，反之当升力姿态机构数量越少，能够提供的升力越小，但是陆空两栖机器人的质量也会随之减轻，因此升力姿态机构的数量根据实际需求进行选取即可。

当需要较大升力时，设置升力姿态机构为两个以上，多个升力姿态机构等间距围绕主机架6分布，或者多个升力姿态机构相对分布在主机架6的两侧。

当需要较小升力时，设置升力姿态机构为一个，一个升力姿态机构优选连接在陆空两栖机器人的顶部中间，以实现稳定起飞。

由于一个和两个以上的应用场景会相对较小，本实施例优选设置升力姿态机构为两个，两个升力姿态机构相对分布在主机架6的两侧。陆空两栖机器人整体体积不大，为了合理分配整体质量，本实施例采用双旋翼方式设计飞行装置，与传统的四旋翼机器人相比可以省去接近一半的质量，可以将这部分节省的质量用于提升行走能力，实现整体质量的合理分配。

具体的，升力姿态机构包括桨叶1、无刷升力电机2和俯仰电机4，桨叶1与无刷升力电机2的转子固接，无刷升力电机2的定子与俯仰电机4的转子固接，俯仰电机4的定子与主机架6固接。

无刷升力电机2通常为垂直安装，即需要使桨叶1的旋转面与水平面平行或者接近于与水平面平行，俯仰电机4通常为水平安装，用于调整桨叶1的旋转面的俯仰角。

为了加固安装，升力姿态机构还包括升力电机座3和机臂5，无刷升力电机2的定子通过升力电机座3与俯仰电机4的转子固接，俯仰电机4的定子通过机臂5与主机架6固接。在无刷升力电机2垂直安装且俯仰电机4水平安装时，升力电机座3包括设置在无刷升力电机2底部的平板以及与俯仰电机4的转子连接的侧板。

机臂5一端连接主机架6、另一端连接俯仰电机4，使得两个升力姿态机构之间具有更大的间距，以此安装旋转面更大的桨叶1。机臂5可以是与主机架6为分体式结构，也可以是一体式结构。

当升力姿态机构为一个时，升力姿态机构中的无刷升力电机2上连接有多片桨叶，以保证能够提供足够的升力；当升力姿态机构为多个时，每一个升力姿态机构中的无刷升力电机2上连接有一片或多片桨叶。

由于履带式轮子具有更优的越障能力，且行走更加平稳，因此，本实施例的行走装置包括两个及以上履带式行走机构。

通常履带式行走机构为两个或四个，且履带式行走机构均匀分布在所述主机架6的两侧。理论上履带式行走机构的数量可以更多，但更多的数量会造成陆空两栖机器人的质量大幅度增加，通常质量增加带来的劣势大于履带式行走机构数量增加后行走性能提升的优势。

如图4所示，本实施例的履带式行走机构包括履带架9、导向轮13、驱动轮10、驱动电机11和履带12。

履带架9与主机架6固接，履带架9与主机架6可以是直接连接，也可以是通过固接中间件连接。导向轮13和驱动轮10分别安装至履带架9两端，导向轮13和驱动轮10通过转轴安装至履带架9两端，即导向轮13和驱动轮10可以相对于履带架9转动。履带12共同套设在导向轮13和驱动轮10表面，驱动电机11的定子与履带架9连接，驱动电机11的转子与驱动轮10连接。

需要说明的是，本实施例图中主机架6为一个圆柱体结构，图示仅为一种示意，并不限制陆空两栖机器人的主机架6一定为圆柱体结构。主机架6用于将各个部分结构合成一个整体，是基础安装部件，其形状结构不做限制。另外本实施例中的电池9用于为陆空两栖机器人上各供电设备，例如为电机等供电。主控板8用于为陆空两栖机器人上的被控设备提供控制力，例如控制电机工作或停止，其控制逻辑根据各被控设备的技术要求设计即可，例如无刷升力电机的型号可以是朗宇2212，俯仰电机的型号可以是st3032，驱动电机的型号可以是faulhaber1515，均根据各型号电机的技术资料进行驱动即可，本实施例不做限制。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种陆空两栖机器人，其特征在于，所述的陆空两栖机器人包括主机架，以及分别与所述主机架连接的飞行装置和行走装置；

所述飞行装置包括一个或多个升力姿态机构，所述升力姿态机构包括桨叶、无刷升力电机和俯仰电机，所述桨叶与所述无刷升力电机的转子固接，所述无刷升力电机的定子与所述俯仰电机的转子固接，所述俯仰电机的定子与所述主机架固接；所述行走装置包括两个及以上履带式行走机构。

2.如权利要求1所述的陆空两栖机器人，其特征在于，所述升力姿态机构为两个以上，多个升力姿态机构等间距围绕所述主机架分布，或者多个升力姿态机构相对分布在所述主机架的两侧。

3.如权利要求1所述的陆空两栖机器人，其特征在于，所述升力姿态机构为两个，两个升力姿态机构相对分布在所述主机架的两侧。

4.如权利要求1所述的陆空两栖机器人，其特征在于，所述升力姿态机构还包括升力电机座，所述无刷升力电机的定子通过所述升力电机座与所述俯仰电机的转子固接。

5.如权利要求1所述的陆空两栖机器人，其特征在于，所述升力姿态机构还包括机臂，所述俯仰电机的定子通过所述机臂与所述主机架固接。

6.如权利要求1所述的陆空两栖机器人，其特征在于，当所述升力姿态机构为一个时，所述升力姿态机构中的所述无刷升力电机上连接有多片桨叶；

当所述升力姿态机构为多个时，每一个所述升力姿态机构中的所述无刷升力电机上连接有一片或多片桨叶。

7.如权利要求1所述的陆空两栖机器人，其特征在于，所述行走装置安装在所述主机架的侧壁底部，所述飞行装置与所述主机架连接的位置高于所述行走装置。

8.如权利要求1所述的陆空两栖机器人，其特征在于，所述履带式行走机构为两个或四个，且所述履带式行走机构均匀分布在所述主机架的两侧。

9.如权利要求1所述的陆空两栖机器人，其特征在于，所述履带式行走机构包括履带架、导向轮、驱动轮、驱动电机和履带；

所述履带架与所述主机架固接，所述导向轮和所述驱动轮分别安装至所述履带架两端，所述履带共同套设在所述导向轮和驱动轮表面，所述驱动电机的定子与所述履带架连接，所述驱动电机的转子与所述驱动轮连接。