[發明專利]一種陀螺穩定式水陸兩棲行駛器

無效

• 申請號: 201110001859.0
• 申請日: 2011-01-06
• 公開（公告）號: CN102069691A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 邵志宇;馮順山
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B60F3/00
• 分類號: B60F3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種利用陀螺特性進行穩定及控制且適合在陸地及水中運動的陀螺穩定式水陸兩棲行駛器，屬于行駛工具領域。

背景技術

在民事及軍事活動中，通過一種較簡單的工具實現既能在陸地又能在水面運動具有實際意義；此外，在一些需要對周圍環境進行觀察但又要求與環境之間具有高度密封性的場合，完全密封的自主或遙控運動工具將發揮重要作用。針對這一需求，本發明提出了一種利用陀螺的定軸性及進動性進行穩定及運動方向控制的水陸兩棲行駛器，且由于該行駛器的運動及控制原理的特殊性，該行駛器與周圍環境之間不存在動密封，只存在靜密封，因而可達到很高的密封級別，適合在密封性要求很高的場合使用。目前國內外未見到該類型的水陸兩棲行駛器。

發明內容

本發明目的是提供一種利用陀螺的定軸性及進動性進行行駛器穩定及運動方向控制的水陸兩棲行駛器，且該行駛器可作為探測、偵查等設備甚至人員的運行載體，用以在特殊環境下完成相應任務。該水陸兩棲行駛器的特點是：能夠在陸地及水面行駛，即可直接從陸地行駛到水中或直接從水中行駛到陸地；所有零部件及有效載荷都封裝在外殼中，與外界環境之間可以有良好的密封，適合在危險地區進行探測、偵查等活動；結構簡單，易于控制。

為解決上述技術問題，本發明的陀螺穩定式水陸兩棲行駛器包括外殼、主體結構、陀螺轉子、陀螺電樞、驅動電機、運動控制器、電池組、齒輪副、伺服電機、伺服控制器、絲桿副、支撐滑柱、無線傳輸電臺、GPS接收機、槳葉。外殼是由母線繞行駛器軸線旋轉而成的旋轉體，外殼左右兩個側面各安裝若干槳葉；外殼軸線位置的殼體與驅動電機的主軸通過螺釘緊固并密封；驅動電機殼體上安裝陀螺電樞，陀螺電樞外部通過一對軸承將陀螺轉子支撐在驅動電機殼體上；主體結構與驅動電機外殼固連為一個整體；主體結構下端通過一對絲杠副和2個支撐滑柱連接電池組；電池組上方的殼體上用螺釘固定運動控制器；絲杠副中的絲杠通過一對齒輪副與伺服電機相連，伺服電機通過螺釘固定在主體結構的底端；伺服控制器通過螺釘固定在伺服電機附近的主體結構上；主體結構的頂端安裝無線傳輸電臺和GPS接收機。

使用該行駛器時，首先保持行駛器的兩個側端面與地面垂直，此時由于重力作用電池組豎直向下懸垂于航行器內部，然后給陀螺電樞加電，啟動陀螺轉子并使其保持高速轉動，此時由于陀螺的方向穩定性，在沒有外力支撐的條件下行駛器可在地面或水面保持豎直狀態，即側面與地面垂直的狀態；當需要行駛器向前或向后運動時，控制驅動電機使其正轉或反轉，此時主體結構下部的電池組將對外殼產生一個驅動力矩，使外殼順時針或逆時針旋轉，當該行駛器位于地面時，由于摩擦力作用將使行駛器在地面滾動，當該行駛器位于水面時，由于側面的槳葉與水之間的相互作用將使行駛器在水面滾動；在行駛器滾動過程中，懸掛在主體結構上的電池組將略微向運動方向傾斜；當需要行駛器改變運動方向時，給主體結構下端的伺服控制器發控制指令，控制伺服電機轉動，伺服電機的轉動通過齒輪副帶動絲杠副中的絲杠旋轉，從而使電池組沿絲杠向左或向右運動，對陀螺轉子形成一個進動力矩，該進動力矩造成陀螺轉子在水平面內轉動，進而帶動整個行駛器在水平面內轉動，完成行駛器運動方向的改變。

該行駛器上可安裝GPS接收機，通過GPS接收機接收GPS信號，為自身定位。

該行駛器可安裝無線傳輸電臺，通過傳輸電臺接收運動控制指令或其他指令，并將自身運動信息及有效載荷的信息傳輸出去。

外殼可由透光非金屬材料制成，或部分由金屬、部分由非金屬制成。

外殼與地面接觸部分可為直線段或圓弧線段。

外殼與地面接觸部分可為類似汽車輪胎的溝槽結構或其它形式以增大與地面摩擦力。

有益效果：

①該行駛器能夠在陸地及水面行駛，即可直接從陸地行駛到水中或直接從水中行駛到陸地；②所有零部件及有效載荷都封裝在外殼中，與外界環境之間可以有良好的密封，適合在危險地區進行探測、偵查等活動；③結構簡單，易于控制。

附圖說明

圖1是本發明一種陀螺穩定式水陸兩棲行駛器的主剖視圖；

圖2是本發明一種陀螺穩定式水陸兩棲行駛器的側向局部剖視圖；

圖3是本發明一種陀螺穩定式水陸兩棲行駛器處于直線運動狀態時的驅動示意圖；

圖4是本發明一種陀螺穩定式水陸兩棲行駛器處于直線運動狀態時沿直線運動方向進行投影的后視圖；

圖5是本發明一種陀螺穩定式水陸兩棲行駛器處于轉彎狀態時從頂部投影的俯視圖；