WO2020253172A1 - 一种腿-臂-桨复合式水下机器人 - Google Patents

一种腿-臂-桨复合式水下机器人 Download PDF

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高海波
丁亮
毕秀雯
刘逸群
张京明
葛力源
邓宗全
于海涛
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哈尔滨工业大学
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Abstract

一种腿-臂-桨复合式水下机器人,包括:机架(1)、操作机构(2)、行走机构(3)和推进机构(4);行走机构(3)适于实现腿-臂-桨复合式水下机器人行走;推进机构(4)适于实现腿-臂-桨复合式水下机器人在水中浮游运动;操作机构(2)包括第一机械臂(210)、第二机械臂(220)和第一安装座(230),第一安装座(230)与机架(1)可拆卸连接;第一机械臂(210)和第二机械臂(220)均与第一安装座(230)转动连接,且第一机械臂(210)和第二机械臂(220)的旋转中心相同。

Description

一种腿-臂-桨复合式水下机器人 技术领域
本发明涉及机器人技术领域,具体涉及一种腿-臂-桨复合式水下机器人。
背景技术
水下移动作业机器人是海洋开发的重要工具,代替人类去直接观测海洋、调查海底地质和采掘资源。美国、日本、加拿大、英国等沿海发达国家一直致力于水下移动作业机器人技术研发。现有的水下移动机器人主要有:载人潜器、水下自航行器、遥控水下机器人、水下滑翔机器人。
但是,现有水下机器人结构复杂,体积大,作业能力和稳定性差,很难满足现代科技的发展需要。
发明内容
本发明解决的问题是现有水下机器人结构复杂、作业能力差的问题。
为解决上述问题,本发明提供一种腿-臂-桨复合式水下机器人,所述腿-臂-桨复合式水下机器人包括:机架、操作机构、行走机构和推进机构;
所述行走机构适于实现所述腿-臂-桨复合式水下机器人行走;
所述推进机构适于实现所述腿-臂-桨复合式水下机器人在水中浮游运动;
所述操作机构包括第一机械臂、第二机械臂和第一安装座,所述第一安装座与所述机架可拆卸连接;所述第一机械臂和所述第二机械臂均与所述第一安装座转动连接,且所述第一机械臂和所述第二机械臂的旋转中心相同。
因此,所述第一机械臂和所述第二机械臂的旋转中心设置为相同,能够减小所述第一机械臂和所述第二机械臂的安装空间,所述操作机构的结构紧凑,作业范围广,所述腿-臂-桨复合式水下机器人体积减小,作业能力增强,适用性广,实用性强。
可选地,所述第一机械臂包括第一基座,所述第二机械臂包括第二基座,所述第一基座和所述第二基座均与所述第一安装座转动连接,且所述第一基 座和所述第二基座的旋转中心相同。
因此,通过旋转所述第一基座可以实现所述第一机械臂的整体转动,通过旋转所述第二基座可以实现所述第二机械臂的整体转动,通过所述第一基座和所述第二基座共同作用,可以实现所述第一机械臂和所述第二机械臂相对位置的调整,作业范围大,作业能力强,实用性强。
可选地,所述第一安装座包括第一安装轴,所述第一基座包括第一圆筒,所述第一圆筒的内壁与所述第一安装轴转动连接,所述第二基座与所述第一圆筒的外壁转动连接。
因此,所述第一安装座、所述第一基座和所述第二基座安装结构紧凑,转动范围大,所述操作机构的结构更加紧凑,所述第一机械臂和所述第二机械臂互不干扰,作业范围大,作业能力强,适用性广,实用性强。
可选地,所述第一机械臂和所述第二机械臂均包括多个臂,所述第一机械臂的多个臂中至少有一个与所述第二机械臂的臂具有共同的旋转面,适于实现环抱作业。
因此,所述第一机械臂和所述第二机械臂配合作用可以环抱捕捉体积较大的物品或生物,作业能力强,更加符合水下机器人的作业需求,可靠性高,实用性强。
可选地,所述第一机械臂的端部设置有夹持机械手,所述第二机械臂的端部设置有囚笼式机械手。
因此,通过所述囚笼式机械手可以实现体积较小浮游生物的抓取,所述夹持机械手可以实现硬物抓取,如矿物标本等,更加符合水下作业的需求,提高了所述腿-臂-桨复合式水下机器人的适用性,实用性强。
可选地,所述行走机构包括多个行走足,所述行走足包括第一旋转座、第一腿、第二腿、第十驱动器和第十一驱动器,所述第十驱动器和所述第十一驱动器均安装于所述第一旋转座上,分别适于驱动所述第一腿和所述第二腿。
因此,将所述第十驱动器和所述第十一驱动器均安装于所述第一旋转座上,避免了所述第一腿和所述第二腿承载过重,使得所述行走机构结构更加紧凑,活动更加灵活,增强了所述腿-臂-桨复合式水下机器人的适用性,实 用性强。
可选地,所述行走足还包括第一主动轴,所述第一主动轴和所述第一腿均与所述第一旋转座转动连接,所述第二腿与所述第一腿远离所述第一旋转座的一端转动连接,所述第一主动轴与所述第二腿的旋转轴通过传动组件相连接,所述第十一驱动器通过驱动所述第一主动轴控制所述第二腿转动。
因此,所述第十一驱动器通过驱动所述第一主动轴即可控制所述第二腿转动,可控性能高,实用性强。
可选地,所述第一主动轴和所述第一腿的旋转中心相同。
因此,第一主动轴与所述第一腿的旋转中心相同,使得所述第二腿和第一腿的驱动传动结构更加紧凑,体积更小,活动更加灵活,适用性、实用性强。
可选地,所述推进机构包括至少八个螺旋推进器,其中,至少有四个所述螺旋推进器向推进方向一侧倾斜设置,至少有四个所述螺旋推进器向所述推进方向的反方向一侧倾斜设置,所述推进方向包括向上、向下、向左、向右、向前和向后。
因此,通过多个所述螺旋推进器的配合作用,所述腿-臂-桨复合式水下机器人运行更加灵活稳定。
可选地,所述第一腿设置有第三容置部,适于容纳所述第二腿。
因此,所述第一腿能够容纳所述第二腿,所述行走足结构更加紧凑,所述腿-臂-桨复合式水下机器人体积更小,运行更加灵活稳定。
可选地,所述机架设置有第一容置部和第二容置部,所述第一容置部适于容纳所述操作机构;所述第二容置部适于容纳所述行走机构。
因此,所述腿-臂-桨复合式水下机器人的结构更加紧凑,所述腿-臂-桨复合式水下机器人浮游运动的阻力减小,适用性和实用性增强。
附图说明
图1为本发明所述腿-臂-桨复合式水下机器人其中一种实施方式的结构示意图;
图2为图1中A处的局部放大视图;
图3本发明所述腿-臂-桨复合式水下机器人其中一种实施方式的安装座的结构示意图;
图4为本发明所述腿-臂-桨复合式水下机器人其中一种实施方式的结构示意图;
图5本发明所述腿-臂-桨复合式水下机器人其中一种实施方式的结构示意图;
图6为本发明所述腿-臂-桨复合式水下机器人其中一种实施方式的操作机构的结构示意图;
图7为图6中B处的局部放大视图;
图8为本发明所述腿-臂-桨复合式水下机器人其中一种实施方式的行走足的结构示意图;
图9为图8中C处的局部放大视图;
图10为本发明所述腿-臂-桨复合式水下机器人其中一种实施方式的行走足的结构示意图;
图11为图10中D处的局部放大视图;
图12为本发明所述腿-臂-桨复合式水下机器人其中一种实施方式的行走足的剖面结构示意图;
图13为本发明所述腿-臂-桨复合式水下机器人其中一种实施方式的螺旋推进器的结构示意图;
图14为本发明所述腿-臂-桨复合式水下机器人其中一种实施方式的操作机构的结构示意图;
图15为图14所示操作机构的另一状态结构示意图。
附图标记说明:
1-机架,2-操作机构,210-第一机械臂,211-第一基座,2111-第一圆筒,212-第一驱动组件,2121-第一驱动器,2122-第一带轮组,213-第一臂,214-第二臂,215-第三臂,216-第三驱动器,217-第四驱动器,218-第五驱动器,220-第二机械臂,221-第二基座,222-第二驱动组件,2221-第二驱动器,2222-第二带轮组,223-第四臂,224-第五臂,225-第六臂,226-第六驱动器,227-第七驱动器,228-第八驱动器,230-第一安装座,231-第一安装轴,3-行走 机构,310-行走足,311-第一旋转座,3111-驱动器盒,3112-第二安装座,312-第九驱动器,313-第一腿,3131-第三圆筒,314-第二腿,315-第十驱动器,316-第十一驱动器,317-传动组件,318-第一主动轴,4-推进机构,410-前左下螺旋桨推进器,420-前左上螺旋桨推进器,430-前右上螺旋桨推进器,440-前右下螺旋桨推进器,450-后左下螺旋桨推进器,460-后左上螺旋桨推进器,460-后左上螺旋桨推进器,470-后右上螺旋桨推进器,480-后右下螺旋桨推进器,5-控制罐。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
请参阅图1和图2所示,图1为本发明所述腿-臂-桨复合式水下机器人其中一种实施方式的结构示意图,图2为图1中A处的局部放大视图,所述腿-臂-桨复合式水下机器人包括:机架1、操作机构2、行走机构3和推进机构4;
所述行走机构3适于实现所述腿-臂-桨复合式水下机器人行走;
所述推进机构4适于实现所述腿-臂-桨复合式水下机器人在水中浮游运动;
所述操作机构2包括第一机械臂210、第二机械臂220和第一安装座230,所述第一安装座230与所述机架1可拆卸连接;所述第一机械臂210和所述第二机械臂220均与所述第一安装座230转动连接,且所述第一机械臂210和所述第二机械臂220的旋转中心相同。
具体地,所述行走机构3、所述推进机构4和所述操作机构2均安装于所述机架1上,所述行走机构3包括多个多自由度的行走足310,所述推进机构4包括多个螺旋推进器。
在一些实施例中,所述操作机构2设置于述腿-臂-桨复合式水下机器人的前端;所述第一机械臂210和所述第二机械臂220的旋转中心相同,均为第一旋转中心线L1;所述第一机械臂210还包括第一驱动组件212,所述第二机械臂220还包括第二驱动组件222,所述第一驱动组件212适于驱动所 述第一机械臂210整体绕所述第一旋转中心线L1旋转,所述第二驱动组件222适于驱动所述第二机械臂220整体绕所述第一旋转中心线L1旋转。
应当理解的是,由于水中作业环境复杂,所述腿-臂-桨复合式水下机器人相对于普通机器人的要求更加高,结构应当更加紧凑。
因此,所述第一机械臂210和所述第二机械臂220的旋转中心设置为相同,能够减小所述第一机械臂210和所述第二机械臂220的安装空间,所述操作机构2的结构紧凑,作业范围广,所述腿-臂-桨复合式水下机器人体积减小,作业能力增强,适用性广,实用性强。
在一些实施例中,所述第一机械臂210包括第一基座211,所述第二机械臂220包括第二基座221,所述第一基座211和所述第二基座221均与所述第一安装座230转动连接,且所述第一基座211和所述第二基座221的旋转中心相同。
具体地,所述第一基座211为所述第一机械臂210的固定端,所述第二基座221为所述第二机械臂220的固定端。
因此,通过旋转所述第一基座211可以实现所述第一机械臂210的整体转动,通过旋转所述第二基座221可以实现所述第二机械臂220的整体转动,通过所述第一基座211和所述第二基座221共同作用,可以实现所述第一机械臂210和所述第二机械臂220相对位置的调整,作业范围大,作业能力强,实用性强。
具体地,请参阅图3,图3为本发明所述腿-臂-桨复合式水下机器人其中一种实施方式的安装座的结构示意图,在一些实施例中,所述第一安装座230包括第一安装轴231,所述第一基座211包括第一圆筒2111,所述第一圆筒2111的内壁与所述第一安装轴231转动连接,所述第二基座221与所述第一圆筒2111的外壁转动连接。
在另一些实施例中,也可以设置为,所述第二基座221包括第二圆筒,所述第二圆筒的内壁与所述第一安装轴231转动连接,所述第一基座211转动安装于所述第一圆筒2111的外壁。应当理解的是,所述第一安装座230、所述第一基座211和所述第二基座221之间转动连接的结构不限于上述实施方式,可以灵活变化。
具体地,在本实施例中,所述第一圆筒2111与所述第一安装轴231之间通过轴承或自润滑轴承转动连接,所述第二基座221与所述第一圆筒2111之间通过轴承或自润滑轴承转动连接。
因此,所述第一安装座230、所述第一基座211和所述第二基座221安装结构紧凑,转动范围大,所述操作机构2的结构更加紧凑,所述第一机械臂210和所述第二机械臂220互不干扰,作业范围大,作业能力强,适用性广,实用性强。
具体地,请参阅图6和图7所示,图6为本发明所述腿-臂-桨复合式水下机器人其中一种实施方式的操作机构的结构示意图,图7为图6中B处的局部放大视图;所述第一驱动组件212适于驱动所述第一基座211绕所述第一旋转中心线L1旋转,所述第二驱动组件222适于驱动所述第二基座221绕所述第一旋转中心线L1旋转。
在一些实施例中,所述第一驱动组件212包括第一驱动器2121和第一带轮组2122,所述第一驱动器2121固定安装在所述第一安装座230上,所述第一驱动器2121通过所述第一带轮组2122驱动所述第一基座211绕所述第一旋转中心线L1转动,所述第一带轮组2122包括两个带轮,其中一个与所述第一驱动器2121的输出轴固定相连接,另一个固定安装于所述第一基座211上,在一些实施例中,其与所述第一基座211一体设置,在另一些实施例中,其固定安装于所述第一基座211的侧壁;所述第二驱动组件222包括第二驱动器2221和第二带轮组2222,所述第二驱动器2221固定安装在所述第一安装座230上,所述第二驱动器2221通过所述第二带轮组2222驱动所述第二基座221绕所述第一旋转中心线L1转动。
所述第一安装座230与所述机架1可拆卸连接,使得所述操作机构2在整体安装完成后再安装至所述机架1,便于整体安装和调试,且,这样,安装空间小,结构紧凑,实用性强。
具体地,所述第一机械臂210和所述第二机械臂220均包括多个臂,所述第一机械臂210的多个臂中至少有一个与所述第二机械臂220的臂具有共同的旋转面,适于实现环抱作业。
请参阅图6、图7、图14和图15所示,具体地,在一些实施例中,所 述第一机械臂210还包括第一臂213、第二臂214、第三臂215、第三驱动器216、第四驱动器217和第五驱动器218,所述第一臂213的一端与所述第一基座211转动连接,旋转中心为第二旋转中心线L2;所述第二臂214的一端与所述第一臂213远离所述第一基座211的一端转动连接,旋转中心为第三旋转中心线L3,另一端与所述第三臂215转动连接,旋转中心为第四旋转中心线L4;在本实施例中,所述第二旋转中心线L2、所述第三旋转中心线L3和所述第四旋转中心线L4相互平行设置,且均与所述第一旋转中心线L1垂直;所述第三驱动器216安装于所述第一基座211上,适于驱动所述第一臂213绕所述第二旋转中心线L2旋转,所述第四驱动器217安装于所述第一臂213上,适于驱动所述第二臂214绕所述第三旋转中心线L3旋转,所述第五驱动器218安装于所述第三臂215上,适于驱动所述第三臂215绕所述第四旋转中心线L4旋转。
应当理解的是,为了实现所述第一机械臂210可折叠,在本实施例中,所述第一臂213、所述第二臂214和所述第三臂215均设置为板状结构,所述第二臂214设置于所述第一臂213上与所述第一基座211相反的一侧,所述第四驱动器217设置于所述第一臂213上与所述第一基座211相同的一侧,所述第三臂215和所述第五驱动器218均设置于所述第二臂214上与所述第四驱动器217相反的一侧,所述第三臂215的长度略大于所述第二臂214的长度,这样所述第一机械臂210可以实现折叠,体积大大减小,适用性广。应当注意的是,所述第一机械臂210还可以是其它的折叠方式。
所述第二机械臂220还包括第四臂223、第五臂224、第六臂225、第六驱动器226、第七驱动器227和第八驱动器228,所述第四臂223的一端与所述第二基座221转动连接,旋转中心为第五旋转中心线L5;所述第五臂224的一端与所述第四臂223远离所述第二基座221的一端转动连接,旋转中心为第六旋转中心线L6,另一端与所述第六臂225转动连接,旋转中心为第七旋转中心线L7第七旋转中心线L7,在本实施例中,所述第五旋转中心线L5、所述第六旋转中心线L6和所述第七旋转中心线L7相互平行设置,且均与所述第一旋转中心线L1垂直;所述第六驱动器226安装于所述第二基座221上,适于驱动所述第四臂223绕所述第五旋转中心线L5旋转, 所述第七驱动器227安装于所述第四臂223上,适于驱动所述第五臂224绕所述第六旋转中心线L6旋转,所述第八驱动器228安装于所述第六臂225上,适于驱动所述第六臂225绕所述第七旋转中心线L7旋转,应当理解的是,为了实现所述第二机械臂220可折叠,在本实施例中,所述第四臂223、所述第五臂224和所述第六臂225均设置为板状结构,所述第五臂224设置于所述第四臂223上与所述第二基座221相反的一侧,所述第七驱动器227设置于所述第四臂223上与所述第二基座221相同的一侧,所述第六臂225和所述第八驱动器228均设置于所述第五臂224上与所述第七驱动器227相反的一侧,所述第六臂225的长度略大于所述第五臂224的长度,这样所述第二机械臂220可以实现折叠,体积大大减小,适用性广。应当注意的是,所述第二机械臂220还可以是其它的折叠方式。
具体地,在一些实施例中,如图14和图15所示,通过所述第一基座211和所述第二基座221的结构设置,使得所述第一基座211和所述第二基座221的相对位置一定时,所述第一臂213和所述第四臂223的旋转面共面,此时,能够避免由于作用力不共面造成的抓取物旋转,所述第一臂213和所述第四臂223配合作用可以捕捉体积较大的物品或生物,应当理解的是,当共面的旋转面越多,所述操作机构2的环抱作用范围越强。
因此,所述第一臂213和所述第四臂223配合作用可以捕捉体积较大的物品或生物,作业能力强,更加符合水下机器人的作业需求,可靠性高,实用性强。
所述第一机械臂210的端部设置有夹持机械手,所述第二机械臂220的端部设置有囚笼式机械手。
应当理解的是,所述第一机械臂210的端部为远离所述第一安装座230的第一端,也即所述第三臂215远离所述第二臂214的一端,所述第二机械臂220的端部为远离所述第一安装座230的一端,也即所述第六臂225远离所述第五臂224的一端。
因此,通过所述囚笼式机械手可以实现体积较小浮游生物的抓取,所述夹持机械手可以实现硬物抓取,如矿物标本等,更加符合水下作业的需求,提高了所述腿-臂-桨复合式水下机器人的适用性,实用性强。
在一些实施例中,所述机架1设置有第一容置部,所述第一容置部适于容纳所述操作机构2。
具体地,浮游运动状态时,所述第一机械臂210和所述第二机械臂220以折叠的方式内置于所述第一容置部。
请参阅图5所示,具体地,所述机架1设置有第一容置部,所述第一机械臂210和所述第二机械臂220能够以折叠的方式内置于所述第一容置部。
因此,当所述腿-臂-桨复合式水下机器人处于浮游运动状态时,所述第一机械臂210和所述第二机械臂220均可折叠收纳于所述机架1的所述第一容纳空间内,所述操作机构2的体积大大减小,大大减小了所述腿-臂-桨复合式水下机器人在水中的阻力,在一定程度上避免了所述第一机械臂210和所述第二机械臂220被水中杂草或异物缠绕,作业能力强,可靠性高,实用性强。
应当理解的是,所述腿-臂-桨复合式水下机器人处于浮游运动状态时,在需要时,所述第一机械臂210和所述第二机械臂220均可伸出所述机架1,进行浮游状态下的作业。
所述行走机构3包括多个行走足310,所述行走足310包括第一旋转座311、第一腿313、第二腿314、第十驱动器315和第十一驱动器316,所述第十驱动器315和所述第十一驱动器316均安装于所述第一旋转座311上,分别适于驱动所述第一腿313和所述第二腿314。
具体地,请参阅图8至图12所示,在一些实施例中,所述行走足310设置为六个,所述腿-臂-桨复合式水下机器人的左右两侧各设置三个所述行走足310,应当理解,所述行走足310也可以设置为其它数目。
所述第八旋转中心线L8竖直设置,所述第九驱动器312固定安装在所述机架1上,所述第九驱动器312通过带传动驱动所述第一旋转座311前后转动。所述行走足310还包括张紧轮,所述张紧轮适于调整所述带传动中带的松紧度。
所述第一旋转座311包括第二安装座3112,所述第一腿313的一端与所述第二安装座3112转动连接,旋转中心为第九旋转中心线L9,所述第十驱动器315通过带传动驱动所述第一腿313绕所述第九旋转中心线L9转动; 所述第二腿314与所述第一腿313的另一端转动连接,旋转中心为第十旋转中心线L10,所述第十一驱动器316通过带传动驱动所述第二腿314绕所述第十旋转中心线L10转动。应当理解的是,在一些实施例中,所述第九旋转中心线L9和所述第十旋转中心线L10相互平行,且与所述第八旋转中心线L8相互垂直,这样,所述第九驱动器312实现所述行走机构前后摆动,所述第十驱动器315和所述第十一驱动器316配合作用实现“抬腿”动作。在本实施例中,所述第一旋转座311还包括驱动器盒3111,所述第十驱动器315和所述第十一驱动器316均安装于所述驱动器盒3111内。这样将所述第十驱动器315和所述第十一驱动器316均安装于所述第一旋转座311上,再通过带传动分别驱动所述第一腿313和第二腿314转动,避免了第一腿313靠近第二腿314的一端承载过重,使得所述行走机构3结构更加紧凑,活动更加灵活,增强了所述腿-臂-桨复合式水下机器人的适用性,实用性强。
因此,将所述第十驱动器315和所述第十一驱动器316均安装于所述第一旋转座311上,避免了所述第一腿313和所述第二腿314承载过重,使得所述行走机构结构更加紧凑,活动更加灵活,增强了所述腿-臂-桨复合式水下机器人的适用性,实用性强。
请参阅图12所示,所述行走足310还包括第一主动轴318,所述第一主动轴318和所述第一腿313均与所述第一旋转座311转动连接,所述第二腿314与所述第一腿313远离所述第一旋转座311的一端转动连接,所述第一主动轴318与所述第二腿314的旋转轴通过传动组件317相连接,所述第十一驱动器316通过驱动所述第一主动轴318控制所述第二腿314转动。
请参阅图12所示,具体地,在一些实施例中,所述第一腿313还包括第三圆筒3131,所述第一主动轴318与所述第三圆筒3131均与所述第二安装座3112转动连接;所述第三圆筒3131的外壁与所述第二安装座3112通过轴承转动连接,所述第一主动轴318与所述第三圆筒3131的内壁通过轴承转动连接,所述第一主动轴318远离所述第十一驱动器316的一端安装有一带轮,所述第二腿314的旋转轴上安装有另一带轮,两个带轮通过传送带相连接,所述第十一驱动器316通过带传动驱动所述第一主动轴318转动,所述第一主动轴318通过带传动驱动所述第二腿314旋转,应当理解的是, 在本实施例中,所述第十驱动器315的输出轴轴线、所述第十驱动器315的输出轴轴线、所述第一主轴的轴线相互平行设置,优选共面设置。
因此,所述第十一驱动器316通过驱动所述第一主动轴318即可控制所述第二腿314转动,可控性能高,实用性强。
所述第一主动轴318和所述第一腿313的旋转中心相同。
因此,第一主动轴318与所述第一腿313的旋转中心相同,使得所述第二腿314和第一腿313的驱动传动结构更加紧凑,体积更小,活动更加灵活,适用性、实用性强。
具体的,在一些实施例中,所述第二腿314远离所述第一主轴的一端固定连接有垫块,所述垫块下端为弧面,具体的为球面,这样,在水底行走时,弧面结构使得所述第二腿314能够很好的与水底底壁接触,适于各种地形环境,适用性和实用性增强。
所述机架1设置有第二容置部,所述第二容置部适于容纳所述行走机构3。
具体地,所述机架1内设有容纳所述行走足310的所述第二容置部,通过所述第十驱动器315驱动所述第一腿313旋转,将所述第一腿313收纳至所述第二容置部,通过所述第十一驱动器316驱动所述第二腿314旋转,将所述第二腿314收纳至所述第二容置部内。这样所述行走足310可以折叠于所述机架1内,在水中浮游运动阻力小,实用性强。
因此,所述腿-臂-桨复合式水下机器人的结构更加紧凑,所述腿-臂-桨复合式水下机器人的阻力减小,适用性和实用性增强。
所述第一腿313设置有第三容置部,所述行走足310折叠时,所述第二腿314内置于所述第三容置部。
具体地,在一些实施例中,所述第一腿313包括两个夹板,两个所述夹板分别固定安装于所述第三圆筒3131的两端,两个所述夹板之间形成所述第三容置部。通过所述第十一驱动器316驱动所述第二腿314旋转,可以将所述第二腿314收纳至所述第三容置部内。
因此,通过所述第十一驱动器316驱动所述第二腿314旋转,将所述第二腿314收纳至所述第二容纳空间内,所述行走足310结构更加紧凑,折叠 时体积更小,所述腿-臂-桨复合式水下机器人体积更小,运行更加灵活稳定。
所述推进机构4包括至少八个螺旋推进器,其中,至少有四个所述螺旋推进器向推进方向一侧倾斜设置,至少有四个所述螺旋推进器向所述推进方向的反方向一侧倾斜设置,所述推进方向包括向上、向下、向左、向右、向前和向后。
具体地,在一些实施例中,所述推进机构4包括至少八个螺旋推进器,其中,八个所述螺旋推进器分别位于长方体的八个顶点上,且关于所述长方体的对称面S1对称设置,位于所述对称面S1一侧的四个所述螺旋推进器螺旋桨的旋转中心线均与所述对称面S1呈第一预设角度,且相交于第一点,四个所述螺旋推进器螺旋桨的推力均指向/背离所述第一点。
具体地,所述长方体一端为前端,所述长方体的另一端为后端,位于所述长方体前后两端的螺旋推进器关于所述对称面S1对称设置,位于所述长方体一端的四个螺旋推进器分别为前左下螺旋桨推进器410、前左上螺旋桨推进器420、前右上螺旋桨推进器430和前右下螺旋桨推进器440,所述前左下螺旋桨推进器410、所述前左上螺旋桨推进器420、所述前右上螺旋桨推进器430和所述前右下螺旋桨推进器440的螺旋桨旋转中心线均与前端面呈第一预设角度,且相交于第一点,在一些实施例中,所述前左下螺旋桨推进器410、所述前左上螺旋桨推进器420、所述前右上螺旋桨推进器430和所述前右下螺旋桨推进器440的推力均指向/背离所述第一点;位于所述长方体另一端的四个螺旋推进器分别为后左下螺旋桨推进器450、后左上螺旋桨推进器460、后右上螺旋桨推进器470和后右下螺旋桨推进器480,所述后左下螺旋桨推进器450、所述后左上螺旋桨推进器460、所述后右上螺旋桨推进器470和所述后右下螺旋桨推进器480的螺旋桨旋转中心线均与前端面呈第一预设角度,且相交于第二点,在一些实施例中,所述后左下螺旋桨推进器450、所述后左上螺旋桨推进器460、所述后右上螺旋桨推进器470和所述后右下螺旋桨推进器480产生的推力均指向/背离所述第二点。
具体的,在上述实施例中,所述第一预设角度优选为45°,设置为45°使得在需要多个螺旋桨配合作用时,不会使得产生的合力过小,也不会过大,满足使用需求。应当理解的是,当位于前端的四个螺旋推进器产生的推力背 离所述第一点时,位于后端的四个螺旋推进器产生的推力背离所述第二点;当位于前端的四个螺旋推进器产生的推力均指向所述第一点时,位于后端的四个螺旋推进器产生的推力均指向所述第二点。在本实施例中,位于前端的四个螺旋推进器产生的推力均指向所述第一点,位于后端的四个螺旋推进器产生的推力均指向所述第二点。
在本实施例中,所述前左下螺旋桨推进器410、所述前左上螺旋桨推进器420、所述前右上螺旋桨推进器430和所述前右下螺旋桨推进器440产生相同的推力能够实现所述腿-臂-桨复合式水下机器人的在前后方向上后退运动;所述后左下螺旋桨推进器450、所述后左上螺旋桨推进器460、后右上螺旋桨推进器470和后右下螺旋桨推进器480产生相同的推力能够实现所述腿-臂-桨复合式水下机器人在前后方向的前进运动;所述前左上螺旋桨推进器420、所述前右上螺旋桨推进器430、所述后左上螺旋桨推进器460和所述后右上螺旋桨推进器470产生相同推力能够实现所述腿-臂-桨复合式水下机器人的上浮运动;所述前左下螺旋桨推进器410、所述前右下螺旋桨推进器440、所述后左下螺旋桨推进器450和所述后右下螺旋桨推进器480产生相同的推力能够实现所述腿-臂-桨复合式水下机器人的下潜运动;所述前左下螺旋桨推进器410、所述前左上螺旋桨推进器420、所述后左下螺旋桨推进器450和所述后左上螺旋桨推进器460相互配合能够实现所述腿-臂-桨复合式水下机器人的左移运动;所述前右上螺旋桨推进器430、所述前右下螺旋桨推进器440、所述后右上螺旋桨推进器470和所述后右下螺旋桨推进器480相互配合能够实现所述腿-臂-桨复合式水下机器人的右移运动;当所述前右上螺旋桨推进器430、所述前右下螺旋桨推进器440、所述后左下螺旋桨推进器450和所述后左上螺旋桨推进器460的转速,高于所述前左下螺旋桨推进器410、所述前左上螺旋桨推进器420、所述后右上螺旋桨推进器470和所述后右下螺旋桨推进器480的转速时,所述腿-臂-桨复合式水下机器人能够实现顺时针旋转;当所述前右上螺旋桨推进器430、所述前右下螺旋桨推进器440、所述后左下螺旋桨推进器450和所述后左上螺旋桨推进器460的转速,低于所述前左下螺旋桨推进器410、所述前左上螺旋桨推进器420、所述后右上螺旋桨推进器470和所述后右下螺旋桨推进器480的转速 时,所述腿-臂-桨复合式水下机器人能够实现逆时针旋转。
因此,所述腿-臂-桨复合式水下机器人能够实现在水中浮游运动时,快速准确的实现前进、后退、左移、右移、上浮、下潜和转动,符合海底作业需求,适用性广,实用性强。
请参阅图13,所述机架1为长方体管架结构,八个所述螺旋推进器分别位于所述长方体管架结构的顶点上,每个所述螺旋推进器固定连接有三个安装管,三个所述安装管两两垂直设置,三个所述安装管分别与所述螺旋推进器所在顶点的三根管架固定连接。
因此,八个所述螺旋推进器与所述机架1固定连接为整体,节约了安装空间,所述腿-臂-桨复合式水下机器人的体积减小,实用性增强。
在上述实施例中,所述腿-臂-桨复合式水下机器人还包括控制罐5,所述控制罐5设置于所述机架1内,所述控制罐5密封处理,所述控制罐5适于安装控制电路板、电源等元件,这样可以防止水流入所述控制罐5烧坏电路板。
在上述实施例中,所述机架1还包括安装架,所述安装架位于所述机架1内部,适于安装所述行走足310的驱动器,这样,所述第三安装架尺寸较小,加工精度较高,安装误差小,还能够起到保护所述行走足310的驱动器的效果,实用性强。
在上述实施例中,各驱动器采用常规力矩电机串联谐波减速器。
虽然本公开披露如上,但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员,在不脱离本公开的精神和范围的前提下,可进行各种变更与修改,这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (11)

  1. 一种腿-臂-桨复合式水下机器人,其中,包括:机架(1)、操作机构(2)、行走机构(3)和推进机构(4);
    所述行走机构(3)适于实现所述腿-臂-桨复合式水下机器人行走;
    所述推进机构(4)适于实现所述腿-臂-桨复合式水下机器人在水中浮游运动;
    所述操作机构(2)包括第一机械臂(210)、第二机械臂(220)和第一安装座(230),所述第一安装座(230)与所述机架(1)可拆卸连接;所述第一机械臂(210)和所述第二机械臂(220)均与所述第一安装座(230)转动连接,且所述第一机械臂(210)和所述第二机械臂(220)的旋转中心相同。
  2. 如权利要求1所述的腿-臂-桨复合式水下机器人,其中,所述第一机械臂(210)包括第一基座(211),所述第二机械臂(220)包括第二基座(221),所述第一基座(211)和所述第二基座(221)均与所述第一安装座(230)转动连接,且所述第一基座(211)和所述第二基座(221)的旋转中心相同。
  3. 如权利要求2所述的腿-臂-桨复合式水下机器人,其中,所述第一安装座(230)包括第一安装轴(231),所述第一基座(211)包括第一圆筒(2111),所述第一圆筒(2111)的内壁与所述第一安装轴(231)转动连接,所述第二基座(221)与所述第一圆筒(2111)的外壁转动连接。
  4. 如权利要求2所述的腿-臂-桨复合式水下机器人,其中,所述第一机械臂(210)和所述第二机械臂(220)均包括多个臂,所述第一机械臂(210)的多个臂中至少有一个与所述第二机械臂(220)的臂具有共同的旋转面,适于实现环抱作业。
  5. 如权利要求1所述的腿-臂-桨复合式水下机器人,其中,所述第一机械臂(210)的端部设置有夹持机械手,所述第二机械臂(220)的端部设置有囚笼式机械手。
  6. 如权利要求1所述的腿-臂-桨复合式水下机器人,其中,所述行走机构(3)包括多个行走足(310),所述行走足(310)包括第一旋转座(311)、 第一腿(313)、第二腿(314)、第十驱动器(315)和第十一驱动器(316),所述第十驱动器(315)和所述第十一驱动器(316)均安装于所述第一旋转座(311)上,分别适于驱动所述第一腿(313)和所述第二腿(314)。
  7. 如权利要求6所述的腿-臂-桨复合式水下机器人,其中,所述行走足(310)还包括第一主动轴(318),所述第一主动轴(318)和所述第一腿(313)均与所述第一旋转座(311)转动连接,所述第二腿(314)与所述第一腿(313)远离所述第一旋转座(311)的一端转动连接,所述第一主动轴(318)与所述第二腿(314)的旋转轴通过传动组件(317)相连接,所述第十一驱动器(316)通过驱动所述第一主动轴(318)控制所述第二腿(314)转动。
  8. 如权利要求7所述的腿-臂-桨复合式水下机器人,其中,所述第一主动轴(318)和所述第一腿(313)的旋转中心相同。
  9. 如权利要求1所述的腿-臂-桨复合式水下机器人,其中,所述推进机构(4)包括至少八个螺旋推进器,其中,至少有四个所述螺旋推进器向推进方向一侧倾斜设置,至少有四个所述螺旋推进器向所述推进方向的反方向一侧倾斜设置,所述推进方向包括向上、向下、向左、向右、向前和向后。
  10. 如权利要求7所述的腿-臂-桨复合式水下机器人,其中,所述第一腿(313)设置有第三容置部,适于容纳所述第二腿(314)。
  11. 如权利要求1所述的腿-臂-桨复合式水下机器人,其中,所述机架(1)设置有第一容置部和第二容置部,所述第一容置部适于容纳所述操作机构(2);所述第二容置部适于容纳所述行走机构(3)。
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