[發(fā)明專利]一種兩棲移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210202018.0
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN102825988A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊毅;宗民;許涵;王新宇;雷金周;趙若辰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B60F3/00
• 分類號(hào): B60F3/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種兩棲移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)在生產(chǎn)和研究活動(dòng)中的重要作用愈發(fā)凸顯，機(jī)器人是高級(jí)整合控制論、機(jī)械電子、計(jì)算機(jī)、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物,機(jī)器人技術(shù)是一門快速發(fā)展的高新技術(shù),它是機(jī)械、電子、自動(dòng)化及信息處理技術(shù)的融合，在交通、醫(yī)療、軍事、工業(yè)生產(chǎn)等方面用途廣泛。機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測裝置、控制模塊和復(fù)雜機(jī)械等組成，其運(yùn)動(dòng)形式、感知方式等方面的探索是這一領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。

目前已經(jīng)提出的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)形式有輪式、履帶式、步行式、蠕動(dòng)式等，這些運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)器人在應(yīng)用中各有所長。

傳統(tǒng)的輪式機(jī)器人已經(jīng)發(fā)展得非常成熟，其所具有的復(fù)雜地形通過能力、行進(jìn)路線控制能力已經(jīng)非常強(qiáng)，但是在不外加單獨(dú)機(jī)械結(jié)構(gòu)的情況下難以勝任兩棲環(huán)境下的工作。典型的輪式機(jī)器人如“火星探路者”號(hào)輪式機(jī)器人，相似地，履帶式、步行式等運(yùn)動(dòng)形式在陸地上均有優(yōu)勢，但是在兩棲環(huán)境下，尤其是水下環(huán)境中難以實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)動(dòng)，這是這些機(jī)器人所采用的運(yùn)動(dòng)形式的缺陷。

以上所述的運(yùn)動(dòng)形式對于今后發(fā)展在血液中運(yùn)動(dòng)的納米機(jī)器人、在海水中運(yùn)動(dòng)的兩棲機(jī)器人的要求來說顯得力不從心。同時(shí)，除了步行式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)由于可以模仿人類的運(yùn)動(dòng)因而可以改造為運(yùn)動(dòng)視覺沖擊力比較強(qiáng)的舞蹈機(jī)器人外其他的幾種運(yùn)動(dòng)形式在這方面沒有太大的潛力。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種兩棲移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)，能夠利用同一驅(qū)動(dòng)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)在陸地和流體中的驅(qū)動(dòng)，從而使機(jī)器人能夠在不改變驅(qū)動(dòng)方式的情況下實(shí)現(xiàn)兩棲環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)。

一種兩棲移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)，包括支撐平臺(tái)、動(dòng)力臂、旋轉(zhuǎn)固定軸、胸鰭、反偏向輪、輪舵機(jī)構(gòu)和尾璞，其中，反偏向輪包括輪架、車輪和傾斜轉(zhuǎn)軸，車輪與輪架活動(dòng)安裝在一起，車輪在輪架上轉(zhuǎn)動(dòng)，輪架與傾斜轉(zhuǎn)軸活動(dòng)安裝在一起，輪架能繞傾斜轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，輪架的中心軸線與傾斜轉(zhuǎn)軸的軸線相交后存在傾角；支撐平臺(tái)為內(nèi)部中空的水密結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部裝有控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊，控制模塊控制驅(qū)動(dòng)模塊為機(jī)器人平臺(tái)提供驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)控制并調(diào)整平臺(tái)的浮力，從而使機(jī)器人整體實(shí)現(xiàn)上浮、下潛、水平運(yùn)動(dòng)；輪舵機(jī)構(gòu)為滾輪和舵片通過水平連接件固連為一體的組合機(jī)構(gòu)，滾輪和舵片分別連接在水平連接件的兩端。

其整體連接關(guān)系為：輪舵機(jī)構(gòu)通過其上的連接件安裝在支撐平臺(tái)的頭部下方，輪舵機(jī)構(gòu)在控制模塊的控制下能繞連接部位的軸線實(shí)現(xiàn)180度旋轉(zhuǎn)；支撐平臺(tái)的尾部通過兩個(gè)旋轉(zhuǎn)固定軸沿水平方向?qū)ΨQ安裝兩個(gè)動(dòng)力臂，兩個(gè)動(dòng)力臂在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下在水平面內(nèi)相對或反向擺動(dòng)；動(dòng)力臂的末端固定連接反偏向輪的傾斜轉(zhuǎn)軸，反偏心輪的傾斜轉(zhuǎn)軸與豎直方向有夾角，傾斜轉(zhuǎn)軸的軸線與地面的交點(diǎn)和輪子和地面的交點(diǎn)不重合，而是位于交點(diǎn)的前方即機(jī)器人頭部方向；尾璞安裝在動(dòng)力臂上位于反偏心輪的上方，胸鰭安裝在支撐平臺(tái)尾部的左右兩側(cè)，尾璞和胸鰭由各自的舵機(jī)驅(qū)動(dòng)并可展開與水平面形成不同的夾角，展開的角度由控制模塊控制。

工作原理：

在陸地上時(shí)，胸鰭水平貼合在支撐平臺(tái)的底面上，輪舵機(jī)構(gòu)的滾輪與連接在兩個(gè)動(dòng)力臂上的反偏向輪的車輪同時(shí)與地面接觸，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人平臺(tái)的三點(diǎn)支撐，通過水平擺動(dòng)動(dòng)力臂,利用動(dòng)力臂上的反偏向輪與地面的相互作用力驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在陸地上的運(yùn)動(dòng)；

在流體中時(shí)，控制模塊控制收起輪舵機(jī)構(gòu)的滾輪，使舵片位置調(diào)整到支撐平臺(tái)的正下方，反偏向輪移動(dòng)至動(dòng)力臂的內(nèi)側(cè)，同時(shí)尾璞展開至與流體阻力最大位置；支撐平臺(tái)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)動(dòng)力臂，動(dòng)力臂上的尾蹼與流體的相互作用產(chǎn)生動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)在流體中水平運(yùn)動(dòng),由支撐平臺(tái)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)模塊輔助實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平臺(tái)的上浮和下潛，胸鰭在控制模塊的控制下配合對機(jī)器人施加橫滾力矩，控制機(jī)器人在液體中的橫滾姿態(tài)，由輪舵機(jī)構(gòu)和單腿擺臂運(yùn)動(dòng)協(xié)同實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平臺(tái)的轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)在流體環(huán)境中的驅(qū)動(dòng)。

有益效果：

1、本發(fā)明能夠在不改變自身結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式的情況下,同時(shí)在水陸兩棲環(huán)境中進(jìn)行驅(qū)動(dòng)

2、本發(fā)明運(yùn)動(dòng)動(dòng)作表現(xiàn)力強(qiáng)，可適應(yīng)通道寬度的變化。可作為多機(jī)器人協(xié)同編隊(duì)、水陸兩棲機(jī)器人、偵察機(jī)器人、管道巡視機(jī)器人、微納米生物機(jī)器人運(yùn)動(dòng)原型等多個(gè)研究領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證平臺(tái)。

3、本發(fā)明重量小，運(yùn)動(dòng)靈巧輕便，速度快，具有機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊合理，智能性、實(shí)用性、穩(wěn)定性、節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性和通用性好等特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的陸地驅(qū)動(dòng)狀態(tài)側(cè)視圖；

圖2是本發(fā)明的流體驅(qū)動(dòng)狀態(tài)側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明的陸地驅(qū)動(dòng)狀態(tài)俯視圖；