JP7843549B2 - Ultrasonic direct-drive amphibious mobile robot and its drive method - Google Patents

Ultrasonic direct-drive amphibious mobile robot and its drive method

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Description

本発明は、水陸両用移動ロボットの技術分野に関し、特に超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボット及びその駆動方法に関する。 This invention relates to the technical field of amphibious mobile robots, and more particularly to an ultrasonic direct-drive amphibious mobile robot and its drive method.

水陸両用移動ロボットは、水及び陸地の異なる媒質での運転能力を有し、異なる媒質間での自由移動を実現でき、近海環境監視、環境探査、無人偵察などの分野に広く応用されている。それは、異なる媒質での駆動可能性により、水中及び陸上を自由に移動でき、水/陸地の複雑な環境に適応できるなどの特徴を有する。さらに、水陸両用移動ロボットに遠隔操縦及びナビゲーションの能力をことにより、人に危険な環境でリスクを抑え、沿海作業の効率及び安全性を高めることができる。しかし、駆動原理により、従来の水陸両用移動ロボットは、水中作業時に騒音及び気泡が水中及び周囲環境で起こされ、静音操作が必要なデリケートな環境では、騒音及び気泡により、ロボットが追跡されやすくなり、隠蔽性が低下する。 Amphibious mobile robots possess the ability to operate in different media, such as water and land, and can move freely between these different media. They are widely applied in fields such as coastal environment monitoring, environmental exploration, and unmanned reconnaissance. Their ability to operate in different media allows them to move freely underwater and on land, adapting to complex water/land environments. Furthermore, by equipping amphibious mobile robots with remote control and navigation capabilities, risks in dangerous environments can be reduced, improving the efficiency and safety of coastal operations. However, due to their operating principle, conventional amphibious mobile robots generate noise and bubbles in the water and surrounding environment during underwater operations. In delicate environments requiring quiet operation, this noise and bubbles make the robot more easily tracked, reducing its concealment.

様々な場面のニーズを満たすために、現在、複数の水陸両用ロボットが開発されている。例えば、中国特許文献CN109017179Aには消防作業に応用される水陸両用消防車が提案されており、中国特許文献CN106394541Aには水陸両用滑走艇が提案されている。従来の水陸両用ロボットの多くは、プロペラ、ホイールセット、及びクローラなどの駆動方式に基づいて設計されたものであり、高速、高負荷などの強力な特性を有するが、プロペラ及びホイールセットの出力特性により、この設計に基づく水陸両用ロボットの騒音が起こし及び追跡されやすいことが明らかである。プロペラが回転すると、羽根と水との相互力及び羽根の振動の共同作用により小さな気泡が形成される。それによるバスト変化の圧力が低周波帯域の音波に変換され、騒音の発生を引き起こし得る。それと共に、プロペラ羽根の端部には、乱流の発生を引き起こす先端渦が形成される可能性がある。これらの乱流及び渦流において、水中の気体が混合されて気泡が形成され、乱流自体も騒音を引き起こす。このような騒音及び気泡による水面で現れる運転痕跡も、ロボットが追跡され、隠蔽な移動や作業が困難になる。 To meet the needs of various situations, several amphibious robots are currently under development. For example, Chinese patent document CN109017179A proposes an amphibious fire truck for use in firefighting operations, and Chinese patent document CN106394541A proposes an amphibious planing boat. Many conventional amphibious robots are designed based on drive systems such as propellers, wheelsets, and crawlers, and have powerful characteristics such as high speed and high load capacity. However, it is clear that the output characteristics of propellers and wheelsets make amphibious robots based on this design prone to generating and tracking noise. When a propeller rotates, small bubbles are formed due to the combined action of the interaction between the blades and the water and the vibration of the blades. The pressure from the resulting bust changes can be converted into low-frequency sound waves, causing noise. In addition, tip vortices that cause turbulence can be formed at the ends of the propeller blades. In these turbulent and vorticous flows, gases in the water are mixed to form bubbles, and the turbulence itself also generates noise. These noises and bubbles that appear on the water surface, indicating operational traces, can also be tracked by robots, making concealed movement and work difficult.

プロペラ及びホイールセットの一般的な動力について、一方法は、ガソリン又はディーゼルで駆動される内燃機関を採用することである。該方法は、動力及び悪環境に対する適応性が明らかに優れるが、内燃機関の騒音が大きく、環境に対する汚染があり、環境監視及び無人偵察などの分野に応用される際に、監視に悪影響を与え、ばれやすいという欠点がある。別の方法は、電池で駆動されるモータを採用することである。該方法は、水陸両用ロボットの動力源の騒音を小さく制御するが、プロペラと水との相互力による騒音が完全に抑えることが困難で、運転痕跡が残される。これにより、従来の駆動方式による水陸両用ロボットの高騒音、高エネルギー消費、環境干渉、追跡されやすいなどの欠点により、偵察などの分野での活用性が低い。 Regarding the power source for propellers and wheelsets, one method is to employ an internal combustion engine powered by gasoline or diesel. While this method offers superior power and adaptability to harsh environments, it suffers from high noise levels and environmental pollution, making it less effective in applications such as environmental monitoring and unmanned reconnaissance, as it negatively impacts surveillance and makes the robot easily detectable. Another method involves employing battery-powered motors. While this method reduces noise from the amphibious robot's power source, it is difficult to completely eliminate noise from the interaction between the propeller and water, leaving operational traces. Consequently, conventional drive systems for amphibious robots suffer from high noise, high energy consumption, environmental interference, and easy tracking, resulting in limited applicability in fields such as reconnaissance.

以上により、従来の水陸両用移動ロボットは、プロペラ、ホイールセット、及びクローラなどを駆動方式として採用することで、動作騒音が大きく、運転痕跡が明らかで、環境探査に影響を与え、機体がばれるなどの問題点がある。また、プロペラを水中駆動方式として採用することで、後方に気泡ゾーンが発生しやすく、プロペラキャビテーション現象によって修理及びメンテナンスのコストが高い。さらに、内燃機関又はモータと連動する多段伝動構造を採用する場合には、エネルギー源から駆動端まで多段伝動により、エネルギー損失が大きく、プロペラの回転動力から機体の前進動力への変換効率が低く、動力損失が大きいと共に、その駆動構造の体積が大きく、質量も大きい。 As described above, conventional amphibious mobile robots employing propellers, wheelsets, and crawlers as drive systems have several drawbacks: they generate significant operating noise, leave obvious traces, interfere with environmental exploration, and can easily detect the robot's presence. Furthermore, using propellers as an underwater drive system leads to the formation of air bubble zones behind the robot, resulting in high repair and maintenance costs due to propeller cavitation. Additionally, when employing a multi-stage transmission structure linked to an internal combustion engine or motor, the multi-stage transmission from the energy source to the drive mechanism results in significant energy loss, low conversion efficiency from propeller rotational power to forward motion, and high power loss. Moreover, the drive structure itself is bulky and heavy.

上記の問題を解決するために、本発明は、超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボット及びその駆動方法を提案し、水中用超音波アクチュエータの振動体の厚さ方向の一次伸縮モード、及び陸上用超音波アクチュエータの振動体の一次たわみモードを励起することにより、ロボットの水中又は陸上での走行を駆動して、従来の水陸両用ロボットの運転騒音が大きく、運転痕跡が明らかであるなどの問題を解決する。 To solve the above problems, the present invention proposes an ultrasonically direct-driven amphibious mobile robot and its driving method. By exciting the primary expansion/contraction mode in the thickness direction of the vibrating body of the underwater ultrasonic actuator and the primary deflection mode of the vibrating body of the land-based ultrasonic actuator, the robot is driven to move in water or on land, thereby solving problems such as the high operating noise and obvious operating traces of conventional amphibious robots.

上記の目的を実現するために、本発明は、以下の技術案を採用する。
第1態様において、本発明は、キャビンと、キャビン内に設けられた駆動制御回路と、キャビンの後端部に設けられた水中用超音波アクチュエータと、キャビンの底端部に設けられた陸上用超音波アクチュエータとを含み、水中用超音波アクチュエータ及び陸上用超音波アクチュエータがいずれも駆動制御回路に電気的に接続されており、
前記陸上用超音波アクチュエータは、第1ケースと、第1ケースの両側に設けられた第1振動体及び第2振動体とを含み、第1振動体及び第2振動体にそれぞれ第1圧電セラミックシート及び第2圧電セラミックシートが設けられており、第1圧電セラミックシート及び第2圧電セラミックシートがいずれも駆動制御回路に電気的に接続されており、
前記水中用超音波アクチュエータは、第2ケースと、第2ケース内に設けられた第3振動体とを含み、
前記駆動制御回路は、第3振動体に駆動電圧を印加することで、第3振動体の厚さ方向の一次伸縮モードでの振動を励起し、水中で同一周波数の超音波を発生させ、超音波と水によって相互作用の推力を発生させ、水陸両用移動ロボットの水中走行を駆動するために用いられ、
前記駆動制御回路は、第1圧電セラミックシート及び第2圧電セラミックシートに駆動電圧を印加することで、それぞれ第1振動体及び第2振動体の一次たわみモードでの振動を励起し、水陸両用移動ロボットの陸上走行を駆動するために用いられる、超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボットを提供する。
To achieve the above objectives, the present invention employs the following technical approach.
In the first embodiment, the present invention includes a cabin, a drive control circuit provided inside the cabin, an underwater ultrasonic actuator provided at the rear end of the cabin, and a land-based ultrasonic actuator provided at the bottom end of the cabin, wherein both the underwater ultrasonic actuator and the land-based ultrasonic actuator are electrically connected to the drive control circuit.
The aforementioned land-based ultrasonic actuator includes a first case and a first vibrator and a second vibrator provided on both sides of the first case, the first vibrator and the second vibrator each being provided with a first piezoelectric ceramic sheet and a second piezoelectric ceramic sheet, and both the first piezoelectric ceramic sheet and the second piezoelectric ceramic sheet are electrically connected to a drive control circuit.
The underwater ultrasonic actuator includes a second case and a third vibrating body provided within the second case.
The aforementioned drive control circuit is used to drive the amphibious mobile robot to travel underwater by applying a drive voltage to the third vibrator, thereby exciting vibrations in the primary expansion/contraction mode in the thickness direction of the third vibrator, generating ultrasonic waves of the same frequency in water, and generating thrust through the interaction of ultrasonic waves and water.
The aforementioned drive control circuit is used to drive the amphibious mobile robot on land by applying a drive voltage to the first piezoelectric ceramic sheet and the second piezoelectric ceramic sheet, thereby exciting vibrations in the primary deflection mode of the first vibrator and the second vibrator, respectively, and provides an ultrasonic direct-drive amphibious mobile robot.

選択可能実施形態として、キャビンの後端部の両側にそれぞれ水中用超音波アクチュエータが設けられており、2つの水中用超音波アクチュエータの第3振動体にそれぞれ大きさの異なる駆動電圧を駆動制御回路により印加し、第1振動体及び第2振動体に大きさの異なる駆動電圧を駆動制御回路により印加することにより、水中又は陸上での加減速及び差動旋回運動を差動方式で制御する。 As an optional embodiment, underwater ultrasonic actuators are provided on both sides of the rear end of the cabin. By applying different magnitude drive voltages to the third vibrators of the two underwater ultrasonic actuators via a drive control circuit, and by applying different magnitude drive voltages to the first and second vibrators via the drive control circuit, acceleration/deceleration and differential turning motion in water or on land are controlled differentially.

選択可能実施形態として、水陸両用移動ロボットの運動方向と、水中用超音波アクチュエータ及び陸上用超音波アクチュエータの推力とがクローズループ制御され、具体的には、目標運動方向角度及び目標推力を設定し、現在の運動方向角度及びアクチュエータ推力を収集し、現在の運動方向角度及び加速度をフィードバックすることと、目標運動方向角度及び現在の運動方向角度から誤差角度を得て、誤差角度から方向PIDコントローラで加速度を算出し、フィードバックされた加速度から誤差加速度を得て、次いで水中用超音波アクチュエータ及び陸上用超音波アクチュエータによって発生する推力を推力PIDコントローラでフィードバック制御することと、を含む。 As an optional embodiment, the motion direction of the amphibious mobile robot and the thrust of the underwater ultrasonic actuator and the land-based ultrasonic actuator are controlled in a closed-loop manner. Specifically, this includes setting a target motion direction angle and target thrust, collecting the current motion direction angle and actuator thrust, feeding back the current motion direction angle and acceleration, obtaining an error angle from the target motion direction angle and the current motion direction angle, calculating acceleration from the error angle using a direction PID controller, obtaining an error acceleration from the fed-back acceleration, and then feedback-controlling the thrust generated by the underwater ultrasonic actuator and the land-based ultrasonic actuator using a thrust PID controller.

選択可能実施形態として、前記キャビン内には、給電電源を出力するための電池パックがさらに設けられており、前記電池パックは、駆動制御回路に接続されており、駆動制御回路は、給電電源の出力を駆動電圧に変換し、第3振動体、又は第1圧電セラミックシート及び第2圧電セラミックシートに印加するために用いられる。 In an optional embodiment, the cabin is further provided with a battery pack for outputting power supply, which is connected to a drive control circuit. The drive control circuit converts the output of the power supply into a drive voltage and is used to apply it to the third vibrator, or the first piezoelectric ceramic sheet and the second piezoelectric ceramic sheet.

選択可能実施形態として、第1圧電セラミックシート及び第2圧電セラミックシートには、磁気吸着接点が設けられており、第1圧電セラミックシート及び第2圧電セラミックシートが磁気吸着接点により駆動制御回路に電気的に接続されている。 In an optional embodiment, the first piezoelectric ceramic sheet and the second piezoelectric ceramic sheet are provided with magnetic adsorption contacts, and the first piezoelectric ceramic sheet and the second piezoelectric ceramic sheet are electrically connected to the drive control circuit by the magnetic adsorption contacts.

選択可能実施形態として、前記第3振動体は、磁気吸着接点により駆動制御回路に電気的に接続されており、第3振動体には制振ゴムリングが設けられている。 In one selectable embodiment, the third vibrating body is electrically connected to the drive control circuit via magnetic attraction contacts, and a vibration-damping rubber ring is provided on the third vibrating body.

選択可能実施形態として、前記第3振動体は、励振源でもあり振動体でもある圧電セラミックスである。 As an optional embodiment, the third vibrating body is a piezoelectric ceramic that serves as both an excitation source and a vibrating body.

選択可能実施形態として、前記第3振動体は、円筒シート状の圧電セラミックス又は円弧状の圧電セラミックスである。 As an optional embodiment, the third vibrating body is a cylindrical sheet-shaped piezoelectric ceramic or an arc-shaped piezoelectric ceramic.

選択可能実施形態として、前記水中用超音波アクチュエータの駆動周波数帯域はMHzレベルの周波数帯域であり、前記陸上用超音波アクチュエータの駆動周波数帯域はKHzレベルの周波数帯域である。 As an optional embodiment, the driving frequency band of the underwater ultrasonic actuator is in the MHz range, and the driving frequency band of the land-based ultrasonic actuator is in the kHz range.

選択可能実施形態として、前記陸上用超音波アクチュエータは固定蓋をさらに含み、第1振動体及び第2振動体の一次たわみモードでの2つのノードには固定棒が設けられており、第1ケースには、固定棒が配置される上端が開口した溝が設けられており、この溝が固定蓋と閉鎖溝を構成し、固定棒と第1振動体及び第2振動体とが締まり嵌めされ、固定棒と第1ケース及び固定蓋とが隙間嵌めされる。 In an optional embodiment, the land-based ultrasonic actuator further includes a fixed cover, with fixed rods provided at two nodes in the primary deflection mode of the first and second vibrators. The first case is provided with a groove with an open upper end where the fixed rods are positioned. This groove forms a closed groove with the fixed cover, and the fixed rods are tightly fitted with the first and second vibrators, while the fixed rods are gap-fitted with the first case and fixed cover.

選択可能実施形態として、前記駆動制御回路は、さらに、制御コマンドを受信し、制御コマンドに応じて異なる作動モードに入るように選択するために用いられる。作動モードは、自動モード、水面モード及び陸上モードを含む。異なるモードでは、水陸両用移動ロボットが水中にあるか否かを水位センサにより検知し、水中にある場合、水中用超音波アクチュエータが起動し、そうでない場合、陸上用超音波アクチュエータが起動する。水面モードで、水位センサの検知により、水陸両用移動ロボットが水中にないと判断された場合、非水面エラーコマンドが返され、陸上モードで、水位センサの検知により、水陸両用移動ロボットが水中にあると判断された場合、非陸上エラーコマンドが返される。 In an optional embodiment, the drive control circuit is further used to receive control commands and select to enter a different operating mode according to the control command. The operating modes include automatic mode, water surface mode, and land mode. In the different modes, the water level sensor detects whether the amphibious mobile robot is in water or not. If it is in water, the underwater ultrasonic actuator is activated; otherwise, the land ultrasonic actuator is activated. In water surface mode, if the water level sensor detects that the amphibious mobile robot is not in water, a non-water surface error command is returned. In land mode, if the water level sensor detects that the amphibious mobile robot is in water, a non-land error command is returned.

第2態様において、本発明は、
水中走行時に、水中用超音波アクチュエータの第3振動体に駆動電圧を印加することで、第3振動体の厚さ方向の一次伸縮モードでの振動を励起し、水中で同一周波数の超音波を発生させ、超音波と水によって相互作用の推力を発生させ、水陸両用移動ロボットの水中走行を駆動するステップと、
陸上走行時に、陸上用超音波アクチュエータの第1圧電セラミックシート及び第2圧電セラミックシートに駆動電圧を印加することで、それぞれ第1振動体及び第2振動体の一次たわみモードでの振動を励起し、水陸両用移動ロボットの陸上走行を駆動するステップと、を含む、第1態様に記載の超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボットの駆動方法を提供する。
In a second embodiment, the present invention is
The process involves applying a drive voltage to the third vibrator of an underwater ultrasonic actuator during underwater travel, thereby exciting vibrations in the primary expansion/contraction mode in the thickness direction of the third vibrator, generating ultrasonic waves of the same frequency in the water, generating thrust through interaction between the ultrasonic waves and water, and driving the underwater movement of the amphibious mobile robot.
The present invention provides a method for driving an ultrasonically direct-driven amphibious mobile robot according to a first embodiment, which includes the step of applying a driving voltage to a first piezoelectric ceramic sheet and a second piezoelectric ceramic sheet of a land-use ultrasonic actuator during land travel to excite vibrations in the primary deflection mode of the first vibrator and the second vibrator, respectively, and thereby driving the land travel of the amphibious mobile robot.

従来技術に対して、本発明の有益な効果は以下のとおりである。
本発明は、超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボット及びその駆動方法を提供し、水中用超音波アクチュエータの振動体の厚さ方向の一次伸縮モード、及び陸上用超音波アクチュエータの振動体の一次たわみモードを励起することにより、ロボットの水中又は陸上での走行を駆動する。水媒質中には、水中用超音波アクチュエータによる高周波数帯域超音波は、水を媒質として後方に伝播され、指向性が強い。該超音波と水とが相互作用して相互作用の推力を発生させ、ロボットの前方への走行が駆動される。走行中、水中用超音波アクチュエータの振動体は、大きく変位する機械的運動を行わず、超音波が水流に推力を加える方向性が明確であるため、水中に気泡が生成されず、推進力が層流に生じされ、水面に明らかな痕跡が発生しない。また、超音波は水中に水を媒質として音場を形成するため、水面に波紋を形成することもない。陸上では、超音波の周波数が人間の可聴周波数帯域をはるかに超え、大きな騒音はなく、わずかな摩擦雑音のみがある。従来の水陸両用ロボットの運転騒音が大きく、運転痕跡が明らかであるなどの問題を解決し、運転騒音を大きく低減し、水陸両用ロボットの音も跡もない運転を実現し、水陸両用ロボットの環境監視、無人偵察などの分野における応用ポテンシャルをもつ。
The beneficial effects of the present invention compared to the prior art are as follows:
This invention provides an ultrasonically driven amphibious mobile robot and a driving method thereof, which drives the robot's movement in water or on land by exciting the primary expansion/contraction mode in the thickness direction of the vibrating body of an underwater ultrasonic actuator and the primary deflection mode of the vibrating body of a land-based ultrasonic actuator. In a water medium, the high-frequency ultrasonic waves emitted by the underwater ultrasonic actuator propagate backward through the water medium and have strong directionality. The ultrasonic waves and water interact to generate an interactional thrust, which drives the robot's forward movement. During movement, the vibrating body of the underwater ultrasonic actuator does not undergo large mechanical displacement movements, and because the direction in which the ultrasonic waves apply thrust to the water flow is clear, no bubbles are generated in the water, the thrust is generated in a laminar flow, and no obvious traces are left on the water surface. Furthermore, because the ultrasonic waves form a sound field in the water using water as the medium, no ripples are formed on the water surface. On land, the frequency of the ultrasonic waves far exceeds the human audible frequency range, so there is no loud noise, only slight friction noise. This technology solves the problems of conventional amphibious robots, such as high operating noise and easily visible operating traces. It significantly reduces operating noise, enabling silent and traceless operation of amphibious robots, and has application potential in fields such as environmental monitoring and unmanned reconnaissance.

本発明は、水陸で超音波により直接駆動する方式を採用することにより、水中及び陸上で運転する際に、エネルギーが電気エネルギー-振動-音波-運動エネルギーのような流れに変換し、わずかなエネルギーのみが熱エネルギーとして散逸し、エネルギーが大量損失することがなく、エネルギーの変換効率が高く、動力損失が少ない。 This invention employs a system that directly drives the system using ultrasound both underwater and on land. During operation in water and on land, energy is converted into a flow of electrical energy, vibration, sound waves, and kinetic energy. Only a small amount of energy is dissipated as heat energy, preventing large energy losses. This results in high energy conversion efficiency and low power loss.

本発明の水中用超音波アクチュエータ及び陸上用超音波アクチュエータは、アクチュエータの機械的な変位がnm及びμmレベルと極めて小さいため、水中用超音波アクチュエータの摩耗が極めて小さく、気泡の発生及びキャビテーション現象がない。また、陸上用超音波アクチュエータは、地面と摩擦するが、地面に接触する振動体が鋼製であるため、摩耗速度が遅いことにより、ロボットの修理及びメンテナンスのコストが低い。 The underwater and land-based ultrasonic actuators of this invention exhibit extremely small mechanical displacements at the nm and μm levels, resulting in extremely low wear on the underwater actuator and the absence of bubble generation and cavitation. Furthermore, while the land-based ultrasonic actuator does rub against the ground, the vibrating body in contact with the ground is made of steel, resulting in a slow wear rate and lower repair and maintenance costs for the robot.

本発明の追加の態様の利点は、一部が以下の説明において提供され、一部が以下の説明により明らかとなり、又は本発明の実践によって理解される。 The advantages of additional aspects of the present invention are, in part, provided in the following description, in part, evident from the following description, or understood through the practice of the present invention.

本発明の一部を構成する図面は本発明を更に理解させるためのものであり、本発明の例示的実施例及びその説明は、本発明を解釈するためのものであり、本発明を不適切に限定する意図がない。 The drawings, which constitute a part of the present invention, are intended to further illustrate the invention, and the exemplary embodiments and descriptions thereof are for interpretation purposes only and are not intended to improperly limit the invention.

本発明の実施例1で提供される超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボットの構造模式図である。This is a schematic diagram of the structure of an ultrasonic direct-drive amphibious mobile robot provided in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1で提供される水中用超音波アクチュエータの構造模式図である。This is a schematic diagram of the structure of an underwater ultrasonic actuator provided in Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1で提供される水中用超音波アクチュエータの圧電セラミックスの振動モードの模式図である。This is a schematic diagram of the vibration modes of the piezoelectric ceramics in the underwater ultrasonic actuator provided in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1で提供される音響流体連成の有限要素シミュレーション図である。This is a finite element simulation diagram of acoustic-fluid coupling provided in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1で提供される陸上用超音波アクチュエータの構造模式図である。This is a schematic diagram of the structure of a land-based ultrasonic actuator provided in Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1で提供される陸上用超音波アクチュエータの振動体の振動モードの模式図である。This is a schematic diagram of the vibration modes of the vibrating body of the land-based ultrasonic actuator provided in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1で提供されるロボットの運動方向及び推力に対するクローズループ制御のフローチャートである。This is a flowchart of closed-loop control for the direction of motion and thrust of the robot provided in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1で提供されるロボットの制御ポリシーのフローチャートである。This is a flowchart of the control policy for the robot provided in Embodiment 1 of the present invention.

以下において、図面と実施例を関連付けて、本発明をさらに説明する。 The present invention will be further described below with reference to the drawings and embodiments.

指摘すべきことは、以下の詳細な説明はいずれも例示的なものであり、本発明をさらに説明することを目的とする点である。他に説明されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。 It should be noted that the following detailed descriptions are illustrative and intended to further illustrate the invention. Unless otherwise stated, all technical and scientific terms used herein have the same meanings as those generally understood by those skilled in the art to which the invention pertains.

本明細書で使用される技術用語は具体的な実施形態を記述するためのものに過ぎず、本発明による例示的実施形態を限定する意図がないことに注意されたい。本明細書で使用されるように、文脈に別に明記しない限り、単数形は複数形をも含むことを意図しており、また、技術用語の「含む」及び/又は「包含する」及びそれらのあらゆる変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図し、例えば、一連のステップ又はユニットを含むプロセス、方法、システム、製品又は機器は、明確に挙げられたステップ又はユニットに限定されず、明確に挙げられていない又はこれらのプロセス、方法、製品又は機器に固有の他のステップ又はユニットを含んでもよい。 It should be noted that the technical terms used herein are solely for the purpose of describing specific embodiments and are not intended to limit the exemplary embodiments of the present invention. As used herein, unless otherwise specified in the context, singular forms are intended to include plural forms, and the terms “include” and/or “contain” and any variations thereof are intended to cover non-exclusive inclusion. For example, a process, method, system, product, or apparatus comprising a series of steps or units is not limited to the explicitly stated steps or units and may include other steps or units not explicitly stated or specific to those processes, methods, products, or apparatus.

矛盾しない限り、本発明の実施例及び実施例における技術的特徴は互いに組み合わせてもよい。 The embodiments and technical features of the present invention may be combined with each other, as long as they do not contradict each other.

実施例1
本実施例は、超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボットを提供し、図1に示すように、キャビン5と、キャビン5内に設けられた駆動制御回路4と、キャビン5の後端部に設けられた水中用超音波アクチュエータ1と、キャビン5の底端部に設けられた陸上用超音波アクチュエータ2と、を含み、水中用超音波アクチュエータ1及び陸上用超音波アクチュエータ2がいずれも駆動制御回路4に電気的に接続されており、
前記陸上用超音波アクチュエータ2は、第1ケース28と、第1ケース28の両側に設けられた第1振動体21及び第2振動体24とを含み、第1振動体21及び第2振動体24にそれぞれ第1圧電セラミックシート22及び第2圧電セラミックシート25が設けられており、第1圧電セラミックシート22及び第2圧電セラミックシート25がいずれも駆動制御回路4に電気的に接続されており、
前記水中用超音波アクチュエータ1は、第2ケース13と、第2ケース13内に設けられた第3振動体11とを含み、
前記駆動制御回路4は、第3振動体11に駆動電圧を印加することで、第3振動体11の厚さ方向の一次伸縮モードでの振動を励起すると共に、水中に同一周波数の超音波を発生させ、超音波と水によって相互作用の推力を発生させ、水陸両用移動ロボットの水中走行を駆動するために用いられ、
前記駆動制御回路4は、第1圧電セラミックシート22及び第2圧電セラミックシート25に駆動電圧を印加することで、それぞれ第1振動体21及び第2振動体24の一次たわみモードでの振動を励起し、水陸両用移動ロボットの陸上走行を駆動するために用いられる。
Example 1
This embodiment provides an ultrasonic direct-drive amphibious mobile robot, as shown in Figure 1, which includes a cabin 5, a drive control circuit 4 located inside the cabin 5, an underwater ultrasonic actuator 1 located at the rear end of the cabin 5, and a land-based ultrasonic actuator 2 located at the bottom end of the cabin 5, with both the underwater ultrasonic actuator 1 and the land-based ultrasonic actuator 2 being electrically connected to the drive control circuit 4.
The aforementioned land-based ultrasonic actuator 2 includes a first case 28 and a first vibrator 21 and a second vibrator 24 provided on both sides of the first case 28, with a first piezoelectric ceramic sheet 22 and a second piezoelectric ceramic sheet 25 provided on the first vibrator 21 and the second vibrator 24, respectively, and both the first piezoelectric ceramic sheet 22 and the second piezoelectric ceramic sheet 25 being electrically connected to a drive control circuit 4.
The underwater ultrasonic actuator 1 includes a second case 13 and a third vibrating body 11 provided inside the second case 13.
The drive control circuit 4 is used to drive the amphibious mobile robot to travel underwater by applying a drive voltage to the third vibrator 11, thereby exciting vibrations in the primary expansion/contraction mode of the third vibrator 11 in the thickness direction, and simultaneously generating ultrasonic waves of the same frequency in the water, thereby generating thrust through the interaction of ultrasonic waves and water.
The drive control circuit 4 is used to drive the amphibious mobile robot to travel on land by applying a drive voltage to the first piezoelectric ceramic sheet 22 and the second piezoelectric ceramic sheet 25, thereby exciting vibrations in the primary deflection mode of the first vibrator 21 and the second vibrator 24, respectively.

本実施例において、キャビン5の後端部の両側にそれぞれ、水陸両用移動ロボットの水中走行に推力を提供するための水中用超音波アクチュエータ1が設けられており、2つの水中用超音波アクチュエータ1の第3振動体11に印加される駆動電圧の振幅をそれぞれ駆動制御回路4により調整することにより、加減速、差動旋回などの動作が制御される。 In this embodiment, underwater ultrasonic actuators 1 are provided on both sides of the rear end of the cabin 5 to provide thrust for underwater travel of the amphibious mobile robot. By adjusting the amplitude of the drive voltage applied to the third vibrator 11 of the two underwater ultrasonic actuators 1 using the drive control circuit 4, operations such as acceleration, deceleration, and differential turning are controlled.

具体的には、水中用超音波アクチュエータに印加される駆動電圧の振幅をオペアンプにより制御し、駆動電圧が大きいほど、水中用超音波アクチュエータから提供される推力が大きくなることにより、左右両側での水中用超音波アクチュエータに大きさの異なる駆動電圧を供給することで、加減速及び差動旋回などの動作を差動方式で実現する。それと共に、運動方向及び水中用超音波アクチュエータによって発生する推力を加速度センサでクローズループ制御することにより、ロボットの正確な運動を実現する。 Specifically, the amplitude of the drive voltage applied to the underwater ultrasonic actuator is controlled by an operational amplifier. As the drive voltage increases, the thrust provided by the underwater ultrasonic actuator increases. By supplying drive voltages of different magnitudes to the underwater ultrasonic actuators on both the left and right sides, differential motion such as acceleration, deceleration, and differential turning is achieved. Simultaneously, the robot's precise movement is achieved by closed-loop control of the direction of motion and the thrust generated by the underwater ultrasonic actuator using an acceleration sensor.

キャビン5の底端部には、水陸両用移動ロボットの陸上走行に推力を提供するための陸上用超音波アクチュエータ2が設けられている。 At the bottom of the cabin 5, a land-based ultrasonic actuator 2 is provided to supply thrust for the amphibious mobile robot's land-based movement.

水中用超音波アクチュエータ1及び陸上用超音波アクチュエータ2は、いずれもキャビン5にねじで接続されており、防水ケーブル及び磁気吸着接点により駆動制御回路4に電気的に接続されている。 Both the underwater ultrasonic actuator 1 and the land-based ultrasonic actuator 2 are connected to the cabin 5 by screws and are electrically connected to the drive control circuit 4 via waterproof cables and magnetic contacts.

前記駆動制御回路4は、駆動回路基板41及び主制御回路基板42を含む。そのうち、駆動回路基板は高電圧駆動回路基板であり、駆動制御回路4が二重回路基板を採用する目的は、以下のとおりである。1)高電圧信号と低電圧信号とを分離し、干渉を回避する。2)ロボット内部の空間が限られているため、二重基板の配置により、単一回路基板の面積を減少させ、ロボット全体の体積が小さく、コンパクトな構造を実現しやすいという設計要件を満たす。 The drive control circuit 4 includes a drive circuit board 41 and a main control circuit board 42. The drive circuit board is a high-voltage drive circuit board, and the purpose of employing a dual circuit board in the drive control circuit 4 is as follows: 1) To separate high-voltage and low-voltage signals and avoid interference. 2) Because the space inside the robot is limited, the dual board arrangement reduces the area of the single circuit board, satisfying the design requirement of achieving a smaller overall robot volume and a more compact structure.

前記キャビン5は、磁気吸着キャノピー6と密閉空間を形成し、キャビン5内に、所定の給電電源を出力するための電池パック3がさらに設けられている。前記電池パック3は、駆動制御回路4に接続されており、駆動制御回路4は、給電電源の出力を所定の大きさ及び周波数の駆動電圧に変換し、水中用超音波アクチュエータ1の第3振動体11と、陸上用超音波アクチュエータ2の第1圧電セラミックシート及び第2圧電セラミックシートとに印加して、水中用超音波アクチュエータ1及び陸上用超音波アクチュエータ2の振動体を励振することにより、振動体の振動モードを制御する。 The cabin 5 forms a sealed space with the magnetic adsorption canopy 6, and a battery pack 3 for outputting a predetermined power supply is further provided inside the cabin 5. The battery pack 3 is connected to a drive control circuit 4. The drive control circuit 4 converts the output of the power supply into a drive voltage of a predetermined magnitude and frequency, and applies it to the third vibrator 11 of the underwater ultrasonic actuator 1 and the first and second piezoelectric ceramic sheets of the land-based ultrasonic actuator 2. By exciting the vibrators of the underwater ultrasonic actuator 1 and the land-based ultrasonic actuator 2, the drive control circuit 4 controls the vibration mode of the vibrators.

本実施例において、図2に示すように、前記水中用超音波アクチュエータ1は、第2ケース13と、封止蓋14と、第2ケース13及び封止蓋14からなる内部空間に設けられた第3振動体11とを含み、第3振動体11が駆動制御回路4に電気的に接続されており、第3振動体11に制振ゴムリング12が設けられている。ここで、第3振動体11も圧電セラミックシートであり、該圧電セラミックシートは、励振源及び振動体の両方として機能し、圧電セラミックシート自体の厚さ方向の一次伸縮モードを励起する。 In this embodiment, as shown in Figure 2, the underwater ultrasonic actuator 1 includes a second case 13, a sealing lid 14, and a third vibrating body 11 provided in the internal space formed by the second case 13 and the sealing lid 14. The third vibrating body 11 is electrically connected to a drive control circuit 4, and a vibration-damping rubber ring 12 is provided on the third vibrating body 11. Here, the third vibrating body 11 is also a piezoelectric ceramic sheet, and this piezoelectric ceramic sheet functions as both an excitation source and a vibrating body, exciting the primary expansion and contraction mode in the thickness direction of the piezoelectric ceramic sheet itself.

現在の水陸両用移動ロボットの駆動方式としては、プロペラ以外、新たな駆動方式があり、例えば、特許文献CN113771566Aにおいて設計された可撓性波動フィンによる進行波駆動、特許文献CN113772053Bにおいて提案された圧電セラミックスで駆動される圧電ポンプによる噴流駆動、及び振動と流体構造連成の方法で発生した水中推力による駆動がある。 Current amphibious mobile robots utilize drive systems other than propellers. These include, for example, traveling wave drive using flexible wave fins designed in Patent Document CN113771566A, jet drive using a piezoelectric pump driven by piezoelectric ceramics proposed in Patent Document CN113772053B, and drive using underwater thrust generated by a vibration-fluid-structure coupling method.

本実施例の水陸両用移動ロボットは、同様に圧電セラミックシートで駆動される。ただし、本実施例では、圧電セラミックスでMHz周波数帯域の高周波超音波を水中に発生させ、該周波数帯域の超音波がアクチュエータ(固体)から水中(液体)に伝搬しやすいという物理現象に基づいて、直接に水へ推力を生じる。前例で述べたフィンとポンプを用いた駆動方法と、原理的に異なる。 The amphibious mobile robot in this embodiment is similarly driven by a piezoelectric ceramic sheet. However, in this embodiment, high-frequency ultrasonic waves in the MHz frequency band are generated in the water using piezoelectric ceramics, and thrust is directly generated in the water based on the physical phenomenon that ultrasonic waves in this frequency band easily propagate from the actuator (solid) to the water (liquid). This is fundamentally different in principle from the drive method using fins and a pump described in the previous example.

本実施例において、前記第3振動体11は、図3に示すように、円筒シート状の圧電セラミックスであり、厚さ方向の一次伸縮モードで作動し、作動周波数が1.65MHzである。それに同一周波数の励起電圧が印加されると、該圧電セラミックスの該モードでの振動を励振すると共に、水中に同一周波数の超音波を発生させることができ、該周波数帯域では、超音波の指向性が高く、推力が強く、大きな推力を発生できる。 In this embodiment, the third vibrating body 11, as shown in Figure 3, is a cylindrical sheet-shaped piezoelectric ceramic that operates in a primary expansion/contraction mode in the thickness direction and has an operating frequency of 1.65 MHz. When an excitation voltage of the same frequency is applied, the piezoelectric ceramic vibrates in this mode, and ultrasonic waves of the same frequency are generated in the water. In this frequency band, the directivity of the ultrasonic waves is high, the thrust is strong, and a large thrust can be generated.

一選択可能な実施形態として、前記第3振動体11は、超音波エネルギーを集中させるように円弧状の圧電セラミックスを採用してもよい。 As one possible embodiment, the third vibrating body 11 may employ an arc-shaped piezoelectric ceramic to concentrate the ultrasonic energy.

図4に示すように、本実施例では、該周波数帯域での水中用超音波の音響流体連成シミュレーションが行われる。左図は音圧レベルの画像であり、中央での音圧が両側での音圧よりも明らかに高く、音波の指向性が高いことがわかる。右図は流体流線画像であり、周波数帯域の音波により、水に対する強い推力が発生し、後方で速度の速い水流が発生すると共に、2つの渦巻きが発生することがわかる。 As shown in Figure 4, in this embodiment, an acoustic-fluid coupled simulation of underwater ultrasound in the specified frequency band is performed. The left image shows the sound pressure level, where the sound pressure in the center is clearly higher than the sound pressure on either side, indicating high directivity of the sound waves. The right image shows the fluid streamline, where the sound waves in the specified frequency band generate a strong thrust on the water, creating a high-velocity water flow behind the water, as well as generating two vortices.

本実施例において、図5に示すように、前記陸上用超音波アクチュエータ2は、第1振動体21、第1圧電セラミックシート22、固定棒23、第2振動体24、第2圧電セラミックシート25、固定蓋26、磁気吸着接点27及び第1ケース28を含む。 In this embodiment, as shown in Figure 5, the land-based ultrasonic actuator 2 includes a first vibrating body 21, a first piezoelectric ceramic sheet 22, a fixing rod 23, a second vibrating body 24, a second piezoelectric ceramic sheet 25, a fixing cover 26, a magnetic adsorption contact 27, and a first case 28.

第1ケース28の底部が開口し、振動体の脚部が地面に直接接触して駆動を実現し、第1ケース28の両側に第1振動体21及び第2振動体24が設けられており、第1振動体21に第1圧電セラミックシート22が設けられており、第2振動体24に第2圧電セラミックシート25が設けられており、第1振動体21及び第2振動体24は左右両側の運動をそれぞれ駆動するために用いられる。 The bottom of the first case 28 is open, and the legs of the vibrating body directly contact the ground to achieve drive. A first vibrating body 21 and a second vibrating body 24 are provided on both sides of the first case 28. A first piezoelectric ceramic sheet 22 is provided on the first vibrating body 21, and a second piezoelectric ceramic sheet 25 is provided on the second vibrating body 24. The first vibrating body 21 and the second vibrating body 24 are used to drive the motion on both the left and right sides, respectively.

第1圧電セラミックシート22及び第2圧電セラミックシート25に磁気吸着接点27が設けられており、第1圧電セラミックシート22及び第2圧電セラミックシート25は磁気吸着接点27により駆動制御回路4に電気的に接続されている。 Magnetic contacts 27 are provided on the first piezoelectric ceramic sheet 22 and the second piezoelectric ceramic sheet 25, and the first piezoelectric ceramic sheet 22 and the second piezoelectric ceramic sheet 25 are electrically connected to the drive control circuit 4 via the magnetic contacts 27.

第1振動体21及び第2振動体24の振動が第1ケース28に伝達されないことを保証するために、第1振動体21及び第2振動体24の一次たわみモードでの2つのノードには固定棒23が固定されている。1つのノードでの固定棒23は、第1振動体21及び第2振動体24を貫通して、固定棒23の直線変位が極めて小さいが、一定の回転変位を保持することを保証する。 To ensure that vibrations from the first vibrating body 21 and the second vibrating body 24 are not transmitted to the first case 28, a fixing rod 23 is fixed to the two nodes of the first vibrating body 21 and the second vibrating body 24 in their primary deflection modes. The fixing rod 23 at one node penetrates both the first vibrating body 21 and the second vibrating body 24, ensuring that the linear displacement of the fixing rod 23 is extremely small, while maintaining a constant rotational displacement.

第1ケース28に、固定棒23が配置される上端が開口した溝が設けられており、この溝は固定蓋26の一部と閉鎖溝を構成する。組み立てると、固定棒23は、第1振動体21及び第2振動体24とが締まり嵌めされ、第1ケース28及び固定蓋26とが隙間嵌めされて、固定棒23の回転空間を提供し、ケースへの振動体の振動の伝達を極めて大きく低減させ、第1振動体21及び第2振動体24の一次たわみモードの振動周波数に対する外部の固定境界条件の影響も確保する。 The first case 28 is provided with a groove at its upper end where the fixing rod 23 is positioned, and this groove forms a closed groove with a part of the fixing lid 26. When assembled, the fixing rod 23 is tightly fitted with the first vibrating body 21 and the second vibrating body 24, and the first case 28 and the fixing lid 26 are gap-fitted, providing rotational space for the fixing rod 23. This significantly reduces the transmission of vibrations from the vibrating body to the case and ensures that the influence of external fixed boundary conditions on the vibration frequency of the primary deflection mode of the first vibrating body 21 and the second vibrating body 24 is minimized.

本実施例において、陸上用駆動部分は、同様に超音波駆動方案を採用し、駆動周波数帯域がKHz帯域である。陸上用超音波アクチュエータは、水中用超音波アクチュエータの駆動原理と異なる。水中用超音波アクチュエータにおける圧電セラミックスは、励振源及び振動体の両方として機能し、圧電セラミックス自体の厚さ方向の一次伸縮モードを励起するのに対して、陸上用超音波アクチュエータでは、図6に示すように、圧電セラミックシートは、厚さが薄く、励振源としてのみ用いられ、鋼製の第1振動体21及び第2振動体24の一次たわみモードの励起に応用され、周波数が48.5KHzである。該モードでは、地面に接触する脚部の着地時の方向性により、陸上用超音波アクチュエータに駆動能力が発生する。 In this embodiment, the land-based drive unit similarly employs an ultrasonic drive scheme, with a drive frequency band of kHz. The drive principle of the land-based ultrasonic actuator differs from that of the underwater ultrasonic actuator. In the underwater ultrasonic actuator, the piezoelectric ceramic functions as both an excitation source and a vibrating body, exciting the primary expansion and contraction mode in the thickness direction of the piezoelectric ceramic itself. In contrast, in the land-based ultrasonic actuator, as shown in Figure 6, the piezoelectric ceramic sheet is thin and used only as an excitation source, applied to the excitation of the primary deflection mode of the steel first vibrating body 21 and second vibrating body 24, with a frequency of 48.5 kHz. In this mode, the direction of the landing of the legs in contact with the ground generates driving capability in the land-based ultrasonic actuator.

本実施例において、陸上用超音波アクチュエータの左右両側での振動体に対して駆動電圧振幅を駆動制御回路4により調整制御することにより、陸上用超音波アクチュエータは加減速、差動旋回などの運動を実現できる。 In this embodiment, by adjusting and controlling the drive voltage amplitude for the vibrating elements on both the left and right sides of the land-based ultrasonic actuator using the drive control circuit 4, the land-based ultrasonic actuator can achieve motions such as acceleration, deceleration, and differential rotation.

具体的には、陸上用超音波アクチュエータに印加される駆動電圧の振幅をオペアンプにより制御し、駆動電圧が大きいほど、陸上用超音波アクチュエータから提供される推力が大きくなることにより、左右両側での振動体に大きさの異なる駆動電圧を供給することで、加減速及び差動旋回などの動作を差動方式で実現する。それと共に、運動方向及び陸上用超音波アクチュエータによって発生する推力を加速度センサでクローズループ制御することにより、ロボットの正確な運動を実現する。 Specifically, the amplitude of the drive voltage applied to the land-based ultrasonic actuator is controlled by an operational amplifier. As the drive voltage increases, the thrust provided by the land-based ultrasonic actuator increases. By supplying drive voltages of different magnitudes to the vibrating elements on both sides, differential motion such as acceleration, deceleration, and differential turning is achieved. Simultaneously, the robot's precise movement is achieved by closed-loop control of the direction of motion and the thrust generated by the land-based ultrasonic actuator using an acceleration sensor.

本実施例において、ロボットの運動方向及び推力に対するクローズループ制御フローは、図7に示す通りであり、具体的には、目標角度及び目標推力を設定し、現在の出力角度及び出力推力を加速度センサで収集し、角度及び直線加速度をフィードバックし、目標角度及びフィードバックされた角度から誤差角度を得て、誤差角度から方向PIDコントローラで加速度を算出し、フィードバックされた加速度から誤差加速度を得て、次いでアクチュエータによって発生する推力を推力PIDコントローラでフィードバック制御し、方向及び推力のカスケードPID制御アルゴリズムにより、運動方向及び推力の正確な制御を実現する。 In this embodiment, the closed-loop control flow for the robot's motion direction and thrust is as shown in Figure 7. Specifically, the target angle and target thrust are set, the current output angle and output thrust are collected by an acceleration sensor, the angle and linear acceleration are fed back, an error angle is obtained from the target angle and the fed-back angle, the acceleration is calculated from the error angle by the direction PID controller, an error acceleration is obtained from the fed-back acceleration, and then the thrust generated by the actuator is feedback-controlled by the thrust PID controller. Accurate control of the motion direction and thrust is achieved by a cascade PID control algorithm for direction and thrust.

本実施例において、駆動制御回路には、ロボットの無線通信モジュールが統合されており、無線通信モジュールが遠隔制御ハンドルからの制御コマンドを受信し、図8に示すように、コマンドを受信すると、コマンドを判断して異なる作動モードを選択する。作動モードは、自動モード、水面モード及び陸上モードを含み、異なるモードでは、水中にあるか否かを水位センサにより検知し、水中にある場合、水中用超音波アクチュエータが起動し、そうでない場合、陸上用超音波アクチュエータが起動する。水面モードで、水位センサの検知により、ロボットが水中にないと判断された場合、非水面エラーコマンドが返され、陸上モードで、水位センサの検知により、ロボットが水中にあると判断された場合、非陸上エラーコマンドが返される。 In this embodiment, the drive control circuit integrates a wireless communication module for the robot. The wireless communication module receives control commands from the remote control handle. As shown in Figure 8, upon receiving a command, it analyzes the command and selects a different operating mode. The operating modes include automatic mode, water surface mode, and land mode. In each mode, the water level sensor detects whether the robot is in water. If it is in water, the underwater ultrasonic actuator is activated; otherwise, the land ultrasonic actuator is activated. In water surface mode, if the water level sensor detects that the robot is not in water, a non-water surface error command is returned. In land mode, if the water level sensor detects that the robot is in water, a non-land error command is returned.

陸上用超音波アクチュエータにおける振動体の寸法形状と圧電セラミックスの数を変更してもよく、実際の状況に応じて他のモードを適用してもよいことが理解される。 It is understood that the dimensions and shape of the vibrating element and the number of piezoelectric ceramics in a land-based ultrasonic actuator may be changed, and other modes may be applied depending on the actual situation.

本実施例は、超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボットを提供し、超音波トランスデューサーを用いて水及び陸地の2つの媒質と直接相互作用することで、117.78×105.24×56.79mmの小型試作機を製作し、その質量が234.36gであり、無線通信方式を採用し、水及び陸地の2つの媒質での運動を実現でき、騒音も痕跡もない水中運動能力を有する。試作機は、154.66mm/sの陸上最大速度及び54.64mm/sの水中最大速度を実現でき、底面の最大荷重が1357.66gで、自重の5.79倍である。それに加えて、超音波トランスデューサーによる駆動に特有の優位性により、陸上運転では6.5umの最小ステップ距離を実現でき、特殊な偵察環境での位置・姿勢及び視角の高精度調整を達成することができる。 This embodiment provides an ultrasonically driven amphibious mobile robot. By directly interacting with two media, water and land, using an ultrasonic transducer, a small prototype measuring 117.78 × 105.24 × 56.79 mm³ was constructed with a mass of 234.36 g. It employs a wireless communication system and can achieve motion in both water and land, possessing silent and traceless underwater movement capabilities. The prototype can achieve a maximum land speed of 154.66 mm/s and a maximum underwater speed of 54.64 mm/s, with a maximum bottom load of 1357.66 g, which is 5.79 times its own weight. In addition, due to the advantages unique to driving with ultrasonic transducers, a minimum step distance of 6.5 μm can be achieved during land operation, enabling high-precision adjustment of position, attitude, and viewing angle in special reconnaissance environments.

実施例2
本実施例は、実施例1に記載の超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボットの駆動方法を提供し、
水中走行時に、水中用超音波アクチュエータの第3振動体に駆動電圧を印加することで、第3振動体の厚さ方向の一次伸縮モードでの振動を励起し、水中で同一周波数の超音波を発生させ、超音波と水によって相互作用の推力を発生させ、水陸両用移動ロボットの水中走行を駆動するステップと、
陸上走行時に、陸上用超音波アクチュエータの第1圧電セラミックシート及び第2圧電セラミックシートに駆動電圧を印加することで、それぞれ第1振動体及び第2振動体の一次たわみモードでの振動を励起し、水陸両用移動ロボットの陸上走行を駆動するステップと、を含む。
Example 2
This embodiment provides a driving method for the ultrasonic direct-drive amphibious mobile robot described in Embodiment 1.
The process involves applying a drive voltage to the third vibrator of an underwater ultrasonic actuator during underwater travel, thereby exciting vibrations in the primary expansion/contraction mode in the thickness direction of the third vibrator, generating ultrasonic waves of the same frequency in the water, generating thrust through interaction between the ultrasonic waves and water, and driving the underwater movement of the amphibious mobile robot.
The method includes the step of applying a drive voltage to the first piezoelectric ceramic sheet and the second piezoelectric ceramic sheet of a land-use ultrasonic actuator during land travel to excite vibrations in the primary deflection mode of the first vibrator and the second vibrator, respectively, thereby driving the land travel of the amphibious mobile robot.

以上は本発明の具体的な実施形態について図面を参照しながら説明したが、本発明の保護範囲を限定するものではない。当業者であれば、本発明の技術方案を基礎として、創造的な労力を要することなくなし得る様々な修飾及び変形も、本発明の保護範囲に含まれることを理解すべきである。 The above describes specific embodiments of the present invention with reference to the drawings, but this does not limit the scope of protection of the present invention. Those skilled in the art should understand that various modifications and variations that can be made based on the technical solutions of the present invention without requiring creative effort are also included within the scope of protection of the present invention.

1 水中用超音波アクチュエータ
2 陸上用超音波アクチュエータ
3 電池パック
4 駆動制御回路
5 キャビン
6 磁気吸着キャノピー
11 第3振動体
12 制振ゴムリング
13 第2ケース
14 封止蓋
21 第1振動体
22 第1圧電セラミックシート
23 固定棒
24 第2振動体
25 第2圧電セラミックシート
26 固定蓋
27 磁気吸着接点
28 第1ケース
41 駆動回路基板
42 主制御回路基板。
1. Underwater ultrasonic actuator 2. Land ultrasonic actuator 3. Battery pack 4. Drive control circuit 5. Cabin 6. Magnetic adsorption canopy 11. Third vibrator 12. Vibration damping rubber ring 13. Second case 14. Sealing lid 21. First vibrator 22. First piezoelectric ceramic sheet 23. Fixing rod 24. Second vibrator 25. Second piezoelectric ceramic sheet 26. Fixing lid 27. Magnetic adsorption contact 28. First case 41. Drive circuit board 42. Main control circuit board.

Claims (10)

キャビンと、キャビン内に設けられた駆動制御回路と、キャビンの後端部に設けられた水中用超音波アクチュエータと、キャビンの底端部に設けられた陸上用超音波アクチュエータとを含み、水中用超音波アクチュエータ及び陸上用超音波アクチュエータがいずれも駆動制御回路に電気的に接続されており、
前記陸上用超音波アクチュエータは、第1ケースと、第1ケースの両側に設けられた第1振動体及び第2振動体とを含み、第1振動体及び第2振動体にそれぞれ第1圧電セラミックシート及び第2圧電セラミックシートが設けられており、第1圧電セラミックシート及び第2圧電セラミックシートがいずれも駆動制御回路に電気的に接続されており、
前記水中用超音波アクチュエータは、第2ケースと、第2ケース内に設けられた第3振動体とを含み、
前記駆動制御回路は、第3振動体に駆動電圧を印加することで、第3振動体の厚さ方向の一次伸縮モードでの振動を励起し、水中で同一周波数の超音波を発生させ、超音波と水によって相互作用の推力を発生させ、水陸両用移動ロボットの水中走行を駆動するために用いられ、
前記駆動制御回路は、第1圧電セラミックシート及び第2圧電セラミックシートに駆動電圧を印加することで、それぞれ第1振動体及び第2振動体の一次たわみモードでの振動を励起し、水陸両用移動ロボットの陸上走行を駆動するために用いられることを特徴とする、超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボット。
The system includes a cabin, a drive control circuit located inside the cabin, an underwater ultrasonic actuator located at the rear end of the cabin, and a land-based ultrasonic actuator located at the bottom end of the cabin, with both the underwater and land-based ultrasonic actuators being electrically connected to the drive control circuit.
The aforementioned land-based ultrasonic actuator includes a first case and a first vibrator and a second vibrator provided on both sides of the first case, the first vibrator and the second vibrator each being provided with a first piezoelectric ceramic sheet and a second piezoelectric ceramic sheet, and both the first piezoelectric ceramic sheet and the second piezoelectric ceramic sheet are electrically connected to a drive control circuit.
The underwater ultrasonic actuator includes a second case and a third vibrating body provided within the second case.
The aforementioned drive control circuit is used to drive the amphibious mobile robot to travel underwater by applying a drive voltage to the third vibrator, thereby exciting vibrations in the primary expansion/contraction mode in the thickness direction of the third vibrator, generating ultrasonic waves of the same frequency in water, and generating thrust through the interaction of ultrasonic waves and water.
The drive control circuit is used to drive the amphibious mobile robot on land by applying a drive voltage to the first piezoelectric ceramic sheet and the second piezoelectric ceramic sheet, respectively, thereby exciting vibrations in the primary deflection mode of the first vibrator and the second vibrator, and is characterized in that it is used to drive the amphibious mobile robot on land.
キャビンの後端部の両側にそれぞれ水中用超音波アクチュエータが設けられており、2つの水中用超音波アクチュエータの第3振動体にそれぞれ大きさの異なる駆動電圧を駆動制御回路により印加し、第1振動体及び第2振動体に大きさの異なる駆動電圧を駆動制御回路により印加することにより、水中又は陸上での加減速及び差動旋回運動を差動方式で制御することを特徴とする、請求項1に記載の超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボット。 The ultrasonic direct-drive amphibious mobile robot according to claim 1, characterized in that underwater ultrasonic actuators are provided on both sides of the rear end of the cabin, and different magnitude drive voltages are applied to the third vibrators of the two underwater ultrasonic actuators by a drive control circuit, and different magnitude drive voltages are applied to the first and second vibrators by the drive control circuit, thereby controlling acceleration/deceleration and differential turning motion in water or on land in a differential manner. 水陸両用移動ロボットの運動方向と、水中用超音波アクチュエータ及び陸上用超音波アクチュエータの推力とがクローズループ制御され、具体的には、目標運動方向角度及び目標推力を設定し、現在の運動方向角度及びアクチュエータ推力を収集し、現在の運動方向角度及び加速度をフィードバックすることと、目標運動方向角度及び現在の運動方向角度から誤差角度を得て、誤差角度から方向PIDコントローラで加速度を算出し、フィードバックされた加速度から誤差加速度を得て、次いで水中用超音波アクチュエータ及び陸上用超音波アクチュエータによって発生する推力を推力PIDコントローラでフィードバック制御することと、を含むことを特徴とする、請求項2に記載の超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボット。 The ultrasonic direct-drive amphibious mobile robot according to claim 2, characterized in that the direction of motion of the amphibious mobile robot and the thrust of the underwater ultrasonic actuator and the land-based ultrasonic actuator are controlled in a closed-loop manner, specifically by setting a target direction angle and target thrust, collecting the current direction angle and actuator thrust, feeding back the current direction angle and acceleration, obtaining an error angle from the target direction angle and the current direction angle, calculating the acceleration from the error angle using a direction PID controller, obtaining an error acceleration from the fed-back acceleration, and then feedback-controlling the thrust generated by the underwater ultrasonic actuator and the land-based ultrasonic actuator using a thrust PID controller. 前記キャビン内には、給電電源を出力するための電池パックがさらに設けられており、前記電池パックは、駆動制御回路に接続されており、駆動制御回路は、給電電源の出力を駆動電圧に変換し、第3振動体、又は第1圧電セラミックシート及び第2圧電セラミックシートに印加するために用いられることを特徴とする、請求項1に記載の超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボット。 The ultrasonic direct-drive amphibious mobile robot according to claim 1, further comprising a battery pack for outputting power supply within the cabin, the battery pack connected to a drive control circuit, and the drive control circuit used to convert the output of the power supply into a drive voltage and apply it to the third vibrator, or the first piezoelectric ceramic sheet and the second piezoelectric ceramic sheet. 第1圧電セラミックシート及び第2圧電セラミックシートには、磁気吸着接点が設けられており、第1圧電セラミックシート及び第2圧電セラミックシートが磁気吸着接点により駆動制御回路に電気的に接続されており、
前記第3振動体は、磁気吸着接点により駆動制御回路に電気的に接続されており、第3振動体には制振ゴムリングが設けられており、
前記第3振動体は、励振源でもあり振動体でもある圧電セラミックスであることを特徴とする、請求項1に記載の超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボット。
The first piezoelectric ceramic sheet and the second piezoelectric ceramic sheet are provided with magnetic adsorption contacts, and the first piezoelectric ceramic sheet and the second piezoelectric ceramic sheet are electrically connected to the drive control circuit by the magnetic adsorption contacts.
The third vibrating body is electrically connected to the drive control circuit by magnetic attraction contacts, and the third vibrating body is provided with a vibration-damping rubber ring.
The ultrasonic direct-drive amphibious mobile robot according to claim 1, characterized in that the third vibrating body is a piezoelectric ceramic that is both an excitation source and a vibrating body.
前記第3振動体は、円筒シート状の圧電セラミックス又は円弧状の圧電セラミックスであることを特徴とする、請求項5に記載の超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボット。 The ultrasonic direct-drive amphibious mobile robot according to claim 5, characterized in that the third vibrating element is a cylindrical sheet-shaped piezoelectric ceramic or an arc-shaped piezoelectric ceramic. 前記水中用超音波アクチュエータの駆動周波数帯域はMHzレベルの周波数帯域であり、
前記陸上用超音波アクチュエータの駆動周波数帯域はKHzレベルの周波数帯域であることを特徴とする、請求項1に記載の超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボット。
The driving frequency band of the aforementioned underwater ultrasonic actuator is a frequency band at the MHz level.
The ultrasonic direct-drive amphibious mobile robot according to claim 1, characterized in that the drive frequency band of the aforementioned land-based ultrasonic actuator is a frequency band at the kHz level.
前記陸上用超音波アクチュエータは固定蓋をさらに含み、第1振動体及び第2振動体の一次たわみモードでの2つのノードには固定棒が設けられており、第1ケースには、固定棒が配置される上端が開口した溝が設けられており、この溝が固定蓋と閉鎖溝を構成し、固定棒と第1振動体及び第2振動体とが締まり嵌めされ、固定棒と第1ケース及び固定蓋とが隙間嵌めされることを特徴とする、請求項1に記載の超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボット。 The ultrasonic direct-drive amphibious mobile robot according to claim 1, wherein the land-based ultrasonic actuator further includes a fixed cover, and fixed rods are provided at two nodes in the primary deflection mode of the first and second vibrators, and the first case is provided with a groove with an open upper end where the fixed rods are positioned, and this groove forms a closed groove with the fixed cover, and the fixed rods are tightly fitted with the first and second vibrators, and the fixed rods are gap-fitted with the first case and fixed cover. 前記駆動制御回路は、さらに、制御コマンドを受信し、制御コマンドに応じて異なる作動モードに入るように選択するために用いられ、作動モードは、自動モード、水面モード及び陸上モードを含み、異なるモードでは、水陸両用移動ロボットが水中にあるか否かを水位センサにより検知し、水中にある場合、水中用超音波アクチュエータが起動し、そうでない場合、陸上用超音波アクチュエータが起動し、水面モードで、水位センサの検知により、水陸両用移動ロボットが水中にないと判断された場合、非水面エラーコマンドが返され、陸上モードで、水位センサの検知により、水陸両用移動ロボットが水中にあると判断された場合、非陸上エラーコマンドが返されることを特徴とする、請求項1に記載の超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボット。 The drive control circuit is further used to receive control commands and select different operating modes according to the control commands, the operating modes including automatic mode, water surface mode, and land mode, and in each mode, the water level sensor detects whether the amphibious mobile robot is in water or not. If it is in water, the underwater ultrasonic actuator is activated; otherwise, the land ultrasonic actuator is activated. In water surface mode, if the water level sensor detects that the amphibious mobile robot is not in water, a non-water surface error command is returned. In land mode, if the water level sensor detects that the amphibious mobile robot is in water, a non-land error command is returned. This is the ultrasonic direct-drive amphibious mobile robot according to claim 1. 水中走行時に、水中用超音波アクチュエータの第3振動体に駆動電圧を印加することで、第3振動体の厚さ方向の一次伸縮モードでの振動を励起し、水中で同一周波数の超音波を発生させ、超音波と水によって相互作用の推力を発生させ、水陸両用移動ロボットの水中走行を駆動するステップと、
陸上走行時に、陸上用超音波アクチュエータの第1圧電セラミックシート及び第2圧電セラミックシートに駆動電圧を印加することで、それぞれ第1振動体及び第2振動体の一次たわみモードでの振動を励起し、水陸両用移動ロボットの陸上走行を駆動するステップと、を含むことを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の超音波直接駆動式の水陸両用移動ロボットの駆動方法。
The process involves applying a drive voltage to the third vibrator of an underwater ultrasonic actuator during underwater travel, thereby exciting vibrations in the primary expansion/contraction mode in the thickness direction of the third vibrator, generating ultrasonic waves of the same frequency in the water, generating thrust through interaction between the ultrasonic waves and water, and driving the underwater movement of the amphibious mobile robot.
A method for driving an ultrasonic direct-drive amphibious mobile robot according to any one of claims 1 to 9, characterized by comprising the step of applying a drive voltage to a first piezoelectric ceramic sheet and a second piezoelectric ceramic sheet of a land-use ultrasonic actuator during land travel to excite vibrations in the primary deflection mode of the first vibrator and the second vibrator, respectively, and driving the land travel of the amphibious mobile robot.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119460025A (en) * 2024-11-06 2025-02-18 哈尔滨工程大学 A robot used in fluid environment
CN119717784B (en) * 2024-12-13 2025-10-03 北京理工大学 Unmanned platform amphibious cross-domain multi-mode control system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010503369A (en) 2006-08-31 2010-01-28 スマーティン テクノロジーズ、エルエルシー Modular magnetomechanical device
CN106394541A (en) 2016-11-21 2017-02-15 黑龙江水运规划设计院 Amphibious planing boat
CN109017179A (en) 2018-08-01 2018-12-18 浙江睦田消防科技开发有限公司 Fire fighting amphibian

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101345494B (en) * 2008-05-22 2012-01-04 上海交通大学 Flexible actuating ultrasonic motor
CN112977771A (en) * 2021-03-12 2021-06-18 西安交通大学 Amphibious wave fin robot with compound power generation function
CN113171545B (en) * 2021-04-12 2023-04-07 天津大学 Micro-robot propulsion device in liquid environment
US20230191861A1 (en) * 2021-12-20 2023-06-22 Board Of Trustees Of Michigan State University Amphibious snake robot

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010503369A (en) 2006-08-31 2010-01-28 スマーティン テクノロジーズ、エルエルシー Modular magnetomechanical device
CN106394541A (en) 2016-11-21 2017-02-15 黑龙江水运规划设计院 Amphibious planing boat
CN109017179A (en) 2018-08-01 2018-12-18 浙江睦田消防科技开发有限公司 Fire fighting amphibian

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