[發明專利]具有水陸兩棲功能的小型變結構式推進裝置

無效

• 申請號: 201110263804.7
• 申請日: 2011-09-07
• 公開（公告）號: CN102303492A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 邊宇樞;高志慧;單博
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B60F3/00
• 分類號: B60F3/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明涉及一種可在平坦地面、崎嶇陸地、灘涂、水面以及水底等多種水陸環境中行進的小型變結構式推進裝置。

背景技術

水陸兩棲機器人能夠在水陸兩種環境下工作，具有很強的環境適應性以及執行多種任務的能力，具有十分重要的研究意義和應用價值。水陸兩棲機器人的研究重點之一在于研制能夠集水陸行進功能于一體的推進裝置。但是，這方面的研究尚不充分。

國內外比較成熟的研究成果主要集中在具有水陸兩棲功能的大型裝備上，如：兩棲坦克、兩棲汽車等。這些裝備的推進系統往往由水陸兩種推進裝置簡單疊加而成，體積大、耗能高、結構復雜、切換繁瑣。因此，相關技術很難直接移植應用于小型水陸兩棲機器人上。近年來，陸續出現了一些小型化的水陸兩棲推進裝置方案。例如：有的在車輪外側直接安裝槳葉，在陸地上利用車輪行進，在水中利用車輪的轉動帶動槳葉旋轉以實現劃水行進；有的把車輪做成不連續的圓形，中間用槳葉代替車輪的輻條以實現撥水前進；有的把車輪與軸用葉片聯接在一起，軸上安裝有回轉關節，在水面漂浮時回轉關節轉動90度使槳葉實現螺旋槳的功能推動車體前行，需要多個驅動電機；等等。然而，這些方案存在著一定的不足，主要表現為：把水陸兩種推進裝置簡單疊加在一起，存在著體積大、結構復雜、切換繁瑣的缺點；驅動元件(如：電機)的數量過多，存在著能耗大、控制復雜的缺點；為了兼顧水中行進功能而犧牲了陸地行進能力，例如：僅能在平坦地面上行駛，而無法在崎嶇陸地和凸凹不平的灘涂上行進，缺乏足夠的攀爬和越障能力。

針對上述問題，本發明設計了一種新穎的、可變結構的、具有水陸兩棲功能的小型推進裝置。該推進裝置集輪、腿、槳的運動功能于一體，可在平坦地面、崎嶇陸地、灘涂、水面以及水底等多種水陸環境中實現行進功能，具有結構小巧、切換迅速、控制簡單、耗能低、適應性強等優點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有水陸兩棲功能的小型可變結構式推進裝置，通過主動改變自身結構，能夠實現輪、腿、槳的運動功能。在平坦地面上，推進裝置提供輪的功能，實現平穩、快速地運動；在崎嶇地面、近海灘涂和水底行進時，推進裝置提供腿的功能，實現攀爬和越障功能；在水面漂浮時，推進裝置提供槳的功能，劃水前進。

本發明中的具有水陸兩棲功能的小型變結構式推進裝置，由行進機構、傳動與同步裝置、切換裝置和固定裝置等組成，具體如下：

固定裝置，包括：外軸軸承支架5、制動器支架15、電機支架11、離合器支架29、殼體17組成，所有支架均固聯在殼體17上。

行進機構，包括：四個可變輪槳，即左前側可變輪槳30、左后側可變輪槳31、右前側可變輪槳32、右后側可變輪槳33。兩個可變輪槳為一組，兩組分別左右對稱安裝在密閉的殼體17的外部。每個可變輪槳均包括一個內側輪輻16、一個外側輪輻20、六個圓弧葉片1。內側輪輻16通過螺釘固聯在外軸3上，外側輪輻20通過螺釘固聯在內軸2上。每兩個圓弧葉片1為一組，二者之間用銷釘18聯接。每組圓弧葉片的兩個自由端分別用銷釘18聯接在內側輪輻16和外側輪輻20上，從而保證六個圓弧葉片1位于同一個平面，內側輪輻16和外側輪輻20分別位于不同的平面。通過改變內軸2、外軸3的相對轉角，即可改變圓弧葉片1的位置姿態，從而實現在不同環境中的行進。例如：如圖1所示，在平坦地面上，內側輪輻16和外側輪輻20在側面為重合姿態，使可變輪槳呈輪狀；如圖2所示，在崎嶇地面、近海灘涂或水底潛行時，內側輪輻16和外側輪輻20在側面形成60°夾角，使可變輪槳呈三角形的腿狀；如圖3所示，在水面漂浮時，內側輪輻16和外側輪輻20在側面形成95°夾角，使可變輪槳呈槳狀。

四組切換裝置，用于配合行進機構的四個可變輪槳，每組切換裝置包括：內軸2、外軸3及與之相配合的離合器6、制動器4等。離合器6與內軸2和外軸3相連。當離合器6斷電時，內軸2和外軸3分開，兩軸可以相對轉動；當離合器6通電吸合后，將內軸2和外軸3鎖死。此時，內側輪輻16，外側輪輻20和圓弧葉片1作為一個整體運動。制動器4與外軸3和制動器支架15相連。當制動器4通電制動時，外軸3與制動器支架15鎖死；當制動器4斷電后，外軸3與制動器支架15分開，外軸3可以自由轉動。當內軸2和外軸3相對轉動特定角度并鎖死后，可使可變輪槳30相應在腿、輪、槳之間變化。