一种水陆两栖机器人 |
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| 申请号 | CN202410337892.8 | 申请日 | 2024-03-25 | 公开(公告)号 | CN117944410A | 公开(公告)日 | 2024-04-30 |
| 申请人 | 吉林大学; | 发明人 | 陈万楷; 刘春宝; 杨孔华; 赵常屹; 阮周杰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 一种 水 陆两栖 机器人 ，涉及 机器人技术 领域。包括有主体，主体固接有观察摄像头，观察摄像头自带玻璃罩，主体固接有螺旋 推进器 ，主体固接有纵向对称分布的第一转动组件，第一转动组件固接有第二转动组件，第一转动组件用于控制第二转动组件旋转，第二转动组件固接有第一 支撑 腿，第二转动组件用于控制第一支撑腿旋转，第一支撑腿转动式连接有第二支撑腿。通过第一 电机 带动轮子在路面移动，在水里移动依靠螺旋推进器，使得机器人不论在水里或是陆地都可以快速行进。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种水陆两栖机器人，其特征在于，包括有主体（101），主体（101）固接有观察摄像头（104），观察摄像头（104）自带玻璃罩，主体（101）固接有螺旋推进器（105），主体（101）固接有纵向对称分布的第一转动组件（106），第一转动组件（106）固接有第二转动组件（107），第一转动组件（106）用于控制第二转动组件（107）旋转，第二转动组件（107）固接有第一支撑腿（108），第二转动组件（107）用于控制第一支撑腿（108）旋转，第一支撑腿（108）转动式连接有第二支撑腿（109），第一支撑腿（108）螺纹式连接有紧固螺丝（112），紧固螺丝（112）用于固定第一支撑腿（108）和第二支撑腿（109）的相对位置，第二支撑腿（109）安装有第一电机（110），第一电机（110）的输出轴固接有轮子（111）。 |
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| 说明书全文 | 一种水陆两栖机器人技术领域背景技术[0002] 随着制造业成本的降低，低功耗控制芯片的诞生大大促进两栖机器人在机动灵活性、复杂地形适应性、续航时间、速度稳定性，人机交互与信息融合等多方面性能的提升，使得两栖机器人更加的集成性和智能化。两栖机器人可以适合在多种复杂地形和水下环境作业，并具有良好的运动性能。通过携带一些导航设备、传感器、工具、机械手等，使其能够更好地应用于水雷探测、搜索救援、地形测绘、水下生态环境监控等特殊环境和场合。因而，两栖机器人具有深远的发展空间和应用前景。 [0004] 基于上述情况，本发明一种高效率的水陆两栖机器人。 发明内容[0005] 为了克服现有技术执行任务效率比较低的缺点，本发明的技术问题是：提供一种高效率的水陆两栖机器人。 [0006] 一种水陆两栖机器人，包括有主体，主体固接有观察摄像头，观察摄像头自带玻璃罩，主体固接有螺旋推进器，主体固接有纵向对称分布的第一转动组件，第一转动组件固接有第二转动组件，第一转动组件用于控制第二转动组件旋转，第二转动组件固接有第一支撑腿，第二转动组件用于控制第一支撑腿旋转，第一支撑腿转动式连接有第二支撑腿，第一支撑腿螺纹式连接有紧固螺丝，紧固螺丝用于固定第一支撑腿和第二支撑腿的相对位置，第二支撑腿安装有第一电机，第一电机的输出轴固接有轮子。 [0007] 在本发明一个较佳实施例中，还包括有传感器组，传感器组安装于主体，传感器组固接有机械手。 [0010] 在本发明一个较佳实施例中，滑动件之间存在一定间隔，有利于避开路面的石子等障碍。 [0011] 在本发明一个较佳实施例中，还包括有第一固定块，第一固定块固接于相邻的轮子，第一固定块滑动式连接有第一浮块，第一浮块贯穿于轮子侧边，第一浮块用于限制滑动件的滑动，第一浮块和第一固定块之间连接有第二弹簧。 [0012] 在本发明一个较佳实施例中，还包括有纵向分布的弹性保护件，弹性保护件设置为镂空形状，材料为弹性材料，纵向分布的弹性保护件滑动式连接于主体，弹性保护件和主体之间连接有对称分布的第三弹簧，主体固接有第二固定块，主体固接有第三固定块，第二固定块位于第三固定块前面，第二固定块和第三固定块之间滑动式连接有限制件，限制件用于限制弹性保护件的位置，主体固接有充气管，充气管内部充有压缩空气，充气管内部靠近第二固定块的位置固接有接触警报器，充气管内部靠近接触警报器的一侧滑动式连接有密封件，密封件和接触警报器之间连接有第四弹簧，充气管内部靠近接触警报器的另一侧滑动式连接有触发件，触发件和密封件挤压配合，触发件和限制件挤压配合。 [0013] 在本发明一个较佳实施例中，充气管环绕于主体底部，有利于防护和检测四周方向的损伤。 [0014] 在本发明一个较佳实施例中，还包括有绕线轮，绕线轮转动式连接于第二固定块和第三固定块之间，触发件限制绕线轮的转动，绕线轮固接有四爪锚，第二固定块滑动式连接有第二浮块，第二浮块卡接于绕线轮的轴。 [0015] 在本发明一个较佳实施例中，还包括有第二电机，第二电机固接于主体靠近观察摄像头的位置，第二电机的输出轴固接有清理件，清理件用于清理观察摄像头表面的杂物。 [0016] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过第一电机带动轮子在路面移动，在水里移动依靠螺旋推进器，使得机器人不论在水里或是陆地都可以快速行进，具有良好的运动性能，能够高效的完成任务，同时可安装搭配不同的工具执行不同的任务，适用范围十分广泛，第一支撑腿和第二支撑腿可旋转折叠，调节紧固螺丝就可以调节第一支撑腿和第二支撑腿的相对位置，可以起到减少占用空间、适应地形环境的效果，方便携带。 [0017] 通过滑动件受轮子旋转的离心力作用与水面相互作用，在水里起到更好的转向作用，同时在路面间隔周向分布的滑动件也可以有效避免石子或者路面凹凸不平的影响，滑动件的端部为棱角，有利于插入柔软的路面增加轮子的稳定性，滑动件在水里滑动时有利于减少受到水的阻力，在路面时第一浮块限制滑动件的滑动是为了稳固住滑动件的位置，滑动件的来回滑动会影响机器人的行驶。 [0018] 充气管环绕于主体底部，有利于防护主体，充气管破裂带动密封件还可以触发弹性保护件启动，弹性保护件设置为镂空形状，材料为弹性材料，受到撞击时形变，充当缓冲作用，可有效减少受到的撞击损伤，防止二次伤害，在水里和第二浮块配合触发四爪锚和绕线轮，将机器人位置限制在一定范围内，方便操作人员找寻，防止机器人被水流带走。 [0020] 图1为本发明的立体结构示意图。 [0021] 图2为本发明主体、传感器组、机械手等部件的立体结构示意图。 [0022] 图3为本发明螺旋推进器、挡板、滑动件等部件的立体结构示意图。 [0023] 图4为本发明挡板、滑动件、第一弹簧等部件的立体结构示意图。 [0024] 图5为本发明第一固定块、第一浮块、第二弹簧等部件的立体结构示意图。 [0025] 图6为本发明弹性保护件、第三弹簧、第二固定块等部件的立体结构示意图。 [0026] 图7为本发明限制件、弹性保护件、触发件等部件的立体结构示意图。 [0027] 图8为本发明密封件、第四弹簧、接触警报器等部件的立体结构示意图。 [0028] 图9为本发明绕线轮、四爪锚、第二固定块等部件的立体结构示意图。 [0029] 图10为本发明第二固定块、第二浮块、绕线轮等部件的立体结构示意图。 [0030] 图11为本发明观察摄像头、第二电机、清理件等部件的立体结构示意图。 [0031] 其中，上述附图包括以下附图标记：101、主体，102、传感器组，103、机械手，104、观察摄像头，105、螺旋推进器，106、第一转动组件，107、第二转动组件，108、第一支撑腿，109、第二支撑腿，110、第一电机，111、轮子，112、紧固螺丝，201、挡板，202、滑动件，203、第一弹簧，301、第一固定块，302、第一浮块，303、第二弹簧，401、弹性保护件，402、第三弹簧，403、第二固定块，404、第三固定块，405、限制件，406、充气管，407、接触警报器，408、密封件，409、第四弹簧，410、触发件，501、绕线轮，502、四爪锚，503、第二浮块，601、第二电机，602、清理件。 具体实施方式[0032] 首先要指出，在不同描述的实施方式中，相同部件设有相同的附图标记或者说相同的构件名称，其中，在整个说明书中包含的公开内容能够按意义转用到具有相同的附图标记或者说相同的构件名称的相同部件上。在说明书中所选择的位置说明、例如上、下、侧向等等也参考直接描述的以及示出的附图并且在位置改变时按意义转用到新的位置上。 [0033] 实施例1：一种水陆两栖机器人，如图1‑图3所示，包括有主体101，传感器组102安装于主体101上部前端，传感器组102上部后端固接有机械手103，还可以通过安装一些导航设备、传感器、工具等，使其能够更好地应用于水雷探测、搜索救援、地形测绘、水下生态环境监控等特殊环境和场合。主体101前端固接有观察摄像头104，观察摄像头104前端自带玻璃罩，观察摄像头104便于操作人员观察外界环境，方便对机器人进行操作的作用，主体101后部固接有螺旋推进器105，螺旋推进器105提供机器人在水里前进的动力，主体101左右两边固接有前后纵向分布的第一转动组件106，第一转动组件106固接有第二转动组件107，第一转动组件106用于控制第二转动组件107旋转，第二转动组件107固接有第一支撑腿108，第二转动组件107用于控制第一支撑腿108旋转，第一支撑腿108下部转动式连接有第二支撑腿109，第一支撑腿108下部螺纹式连接有紧固螺丝112，紧固螺丝112用于固定第一支撑腿108和第二支撑腿109的相对位置，调节第一支撑腿108和第二支撑腿109的相对位置可以起到减少占用空间、适应地形环境的效果，第二支撑腿109下部安装有第一电机110，第一电机110的输出轴固接有轮子111。 [0034] 如图2所示，传感器组102安装于主体101上部前端，传感器组102上部后端固接有机械手103，还可以通过安装一些导航设备、传感器、工具等，使其能够更好地应用于水雷探测、搜索救援、地形测绘、水下生态环境监控等特殊环境和场合。 [0035] 如图4所示，还包括有挡板201，挡板201固接于相邻的第二支撑腿109外侧，挡板201位于对应的轮子111上方，轮子111滑动式连接有周向分布的滑动件202，轮子111旋转带动滑动件202旋转并且向外侧滑动，轮子111和滑动件202起到了转向的作用，滑动件202和挡板201挤压配合，滑动件202的端部为棱角，有利于插入柔软的路面增加轮子111的稳定性，滑动件202在水里滑动时有利于减少受到水的阻力，滑动件202之间存在一定间隔，有利于避开路面的石子等障碍，滑动件202和轮子111之间连接有第一弹簧203。 [0036] 当需要用到机器人执行任务时，首先传感器组102和机械手103已经事先安装在主体101上，调节紧固螺丝112，将第一支撑腿108和第二支撑腿109调节至合适的位置，可以根据具体执行的任务以及环境来调节，调节好之后将机器人放置于路面，然后操作人员通过控制模块控制第一电机110启动，第一电机110带动轮子111旋转前往任务点，观察摄像头104可以观察路面或者水面的状况反馈给操作人员，机器人在路面前进时是通过滑动件202与地面接触，滑动件202的端部为棱角，有利于插入柔软的路面增加轮子111的稳定性，滑动件202之间存在一定间隔，有利于避开路面的石子等障碍，或者能够平稳的前进于凹凸不平的路面，机器人在路面进入水面时，通过控制模块控制第一转动组件106向外侧旋转，将第一支撑腿108和第二支撑腿109旋转至水平位置，控制第二转动组件107旋转，前面的两个第一支撑腿108和第二支撑腿109向前旋转，后面的两个第一支撑腿108和第二支撑腿109向后旋转，旋转至从上往下看四个轮子111所围成的形状为正方形，这样机器人即可稳定漂浮于水面，再通过控制模块控制螺旋推进器105启动，即可在水里移动前进，机器人在水面进入路面时，控制第一转动组件106和第二转动组件107反方向旋转复位，再启动第一电机110带动轮子111转动即可，当到达目的地时，通过主体101上安装的传感器组102和机械手103来执行任务，传感器组102用于检测周围环境，充当机械手103的眼睛的作用，根据传感器组 102收集的信息，操作人员通过机械手103具体实施来完成任务，根据任务的不同可以在主体101上安装不同的工具或者仪器来完成相应的任务，完成任务返回原路即可，不需要执行任务时手动调节紧固螺丝112，将第一支撑腿108和第二支撑腿109旋转至相互靠近的状态，再拧紧紧固螺丝112，控制第二转动组件107向后旋转，即可将机器人的空间占用达到最小，方便携带，需要使用时调节回去即可，机器人可以适合在多种复杂地形和水域环境作业，在路面依靠轮子111前进，在水里依靠螺旋推进器105前进，具有良好的运动性能，能够高效的完成任务。 [0037] 实施例2：在实施例1的基础之上，如图4和图5所示，还包括有第一固定块301，第一固定块301固接于相邻的轮子111外侧，第一固定块301滑动式连接有第一浮块302，第一浮块302同时也滑动于轮子111侧边，第一浮块302用于限制滑动件202的滑动，第一浮块302和第一固定块301之间连接有第二弹簧303，第一浮块302在水里时受浮力作用向上移动，第二弹簧303压缩，第一浮块302自动脱离对滑动件202的限制。 [0038] 机器人在路面的转向方式是，控制所有的第一转动组件106从前往后看顺时针旋转一定角度，此时机器人重心会向右偏，在前进的过程中会向右偏移，达到向右转向的作用，向左转向则控制所有的第一转动组件106从前往后看逆时针旋转，机器人在水面的转向方式是，当机器人进入水面时，此时轮子111处于平行并且低于水面的状态，第一浮块302受浮力作用沿着第一固定块301向上移动，第二弹簧303压缩，第一浮块302不再限制滑动件202的滑动，当通过第一电机110控制轮子111旋转时，滑动件202受离心力作用向外移动，滑动件202的端部为棱角，滑动件202在水里滑动时有利于减少自身受到水的阻力，第一弹簧 203压缩，滑动件202与挡板201接触时受到挡板201的挤压作用复位，第一弹簧203复位，如此循环，远离挡板201的滑动件202对水的作用大于靠近挡板201的滑动件202，因为力的作用是相互的，水也会有反作用力作用到滑动件202上，控制四个第一电机110的旋转方向使得水的反作用力方向一致即可产生机器人在水里的旋转的扭矩，水反作用力方向从上往下看为顺时针，机器人顺时针旋转，反之则反方向旋转，当在水里不需要转向时，所有的第一弹簧203复位带动滑动件202复位，当机器人脱离水面时第二弹簧303复位带动第一浮块302复位，第一浮块302重新限制住对应的滑动件202。 [0039] 如图6‑图8所示，还包括有前后纵向分布的弹性保护件401，前后纵向分布的弹性保护件401滑动式连接于主体101下部，弹性保护件401设置为镂空形状，材料为弹性材料，受到撞击时形变，充当缓冲作用，可有效减少受到的撞击损伤，弹性保护件401和主体101之间连接有对称分布的第三弹簧402，第三弹簧402处于压缩状态，主体101下部前端固接有第二固定块403，主体101下部前端固接有第三固定块404，第二固定块403位于第三固定块404前面，第二固定块403和第三固定块404上部之间滑动式连接有限制件405，限制件405用于限制弹性保护件401的位置，限制件405移动将脱离对弹性保护件401的限制，弹性保护件401受到第三弹簧402的作用弹出并保护主体101，主体101底部固接有充气管406，充气管 406内部充有压缩空气，充气管406破裂时压缩空气就会泄露，起到触发的作用，充气管406环绕于主体101底部，有利于防护和检测四周方向的损伤，充气管406前端内部固接有接触警报器407，充气管406内部前端左侧滑动式连接有密封件408，密封件408和接触警报器407之间连接有第四弹簧409，密封件408接触接触警报器407则会触发警报，充气管406内部前端右侧滑动式连接有触发件410，触发件410上部和密封件408挤压配合，触发件410中部和限制件405挤压配合。 [0040] 当机器人受到撞击损伤时，如果主体101损伤那么很有可能导致机器人整体运行出问题，导致无法完成任务，甚至操作人员可能失去对机器人的控制，为了能够应对机器人受到损伤的情况，充气管406可以保护主体101底部周边，当机器人受到比较严重的损伤导致充气管406破裂时，充气管406内部的压缩空气泄露，原本处于拉伸状态的第四弹簧409复位带动密封件408复位，密封件408触碰接触警报器407发出警报，提示操作人员主体101受损，同时密封件408挤压触发件410向下移动，触发件410挤压限制件405沿着第二固定块403和第三固定块404向后移动，限制件405侧边凸起的地方脱离对弹性保护件401的限制，原本处于压缩状态的第三弹簧402复位带动弹性保护件401向外移动，增大弹性保护件401的保护范围，防止机器人受到二次伤害。 [0041] 如图9和图10所示，还包括有绕线轮501，绕线轮501转动式连接于第二固定块403和第三固定块404之间，触发件410下部限制绕线轮501的转动，绕线轮501固接有四爪锚502，四爪锚502可以卡进水底的狭缝里，起到限制机器人位置的作用，第二固定块403前端中部滑动式连接有第二浮块503，第二浮块503卡接于绕线轮501的轴，第二浮块503在水里时自动浮起，并且不再限制绕线轮501的轴转动，脱离水面时重力复位。 [0042] 如果是在水里受到损伤导致充气管406破裂时，第二浮块503在水里时已经受到浮力作用向上移动，不再卡接于绕线轮501的轴上，第二浮块503的作用是检测机器人是否处于水里，触发件410向下移动，不再限制绕线轮501的转动，四爪锚502受重力作用带动绕线轮501旋转，沉底并且将机器人限制在一定范围内，目的是为了便于操作人员回收机器人，防止机器人受到损伤导致动力系统故障无法操作，随水流四处漂流不便于找寻。 [0043] 如图11所示，还包括有第二电机601，第二电机601固接于主体101前端，第二电机601位于观察摄像头104左侧，第二电机601的输出轴固接有清理件602，清理件602接触观察摄像头104的玻璃罩，清理件602用于清理观察摄像头104表面的杂物，第二电机601控制清理件602往复旋转，不断地对观察摄像头104的玻璃罩清扫。 [0044] 当机器人在执行任务时，操作人员是通过前置的观察摄像头104观察外界情况的，考虑到不论是在水里或者路面，观察摄像头104的玻璃罩上面可能会沾上泥泞或者灰尘，或者缠绕上水草，这些都会影响对外界环境的观察，为了避免这种情况，操作人员可以通过控制模块启动第二电机601，第二电机601带动清理件602往复旋转对观察摄像头104的玻璃罩表面清理，有利于操作人员更好的观察外界情况。 |
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