[發(fā)明專利]新型四旋翼兩棲機(jī)器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410699027.4
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN104494818A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐博達(dá);駱廣杰;趙宏偉;于丹陽;楊宇恒;任帥;李佳思
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): B64C27/08
• 分類號(hào): B64C27/08;B64D47/00;B62D57/028;B60F5/02
• 代理公司: 吉林長春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司22100
• 代理人: 王怡敏

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種新型四旋翼兩棲機(jī)器人?？梢詰?yīng)用于緊急時(shí)刻的救援搜索，以及在不便于人出沒的地方進(jìn)行勘探等地質(zhì)工作。例如在有積水的坍塌礦洞，陸空兩棲明顯成為了首選，特別適合在有毒有害氣體、核物質(zhì)泄漏等特殊場合應(yīng)用。而在人質(zhì)救援中，異常明顯的空中偵察又顯得過于顯眼，所以飛到特定位置，進(jìn)行地面圖像傳輸無疑是最好的選擇。

背景技術(shù)

當(dāng)前國內(nèi)四旋翼飛行器剛剛起步，發(fā)展比較緩慢，目前已有四旋翼飛行器還是以玩具為主，無實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，載重小，質(zhì)量大，所以多功能、多用途的新型四旋翼機(jī)器人在該領(lǐng)域有很大發(fā)展空間，四旋翼飛行器發(fā)展了近一個(gè)世紀(jì)，從原來機(jī)械時(shí)代直徑十幾米長、幾米高的龐然大物，到當(dāng)今電子時(shí)代直徑幾十厘米甚至更小的微型?“碟形”飛行器。其實(shí)用性也從原來單純的運(yùn)載工具，發(fā)展為現(xiàn)在集軍用、商用、民用多位一體的無人駕駛工具。目前，國內(nèi)的四旋翼飛行器的發(fā)展還處于初級(jí)發(fā)展階段，缺乏獨(dú)自的核心技術(shù)，能應(yīng)用于專業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)產(chǎn)品未大批量生產(chǎn)。國外的四旋翼因擁有悠久的科學(xué)文化歷史和研發(fā)團(tuán)體機(jī)構(gòu)，加快了多旋翼飛行器發(fā)展。歐美發(fā)達(dá)國家四旋翼飛行器已投入了商業(yè)、軍事領(lǐng)域，獲得了顯著的效果。

目前四旋翼飛行器在軍事，救援，勘測等方面確有獨(dú)特優(yōu)越性，所以，大力發(fā)展多旋翼飛行器將會(huì)在未來成為趨勢，在如人質(zhì)救援，礦洞勘測等危險(xiǎn)環(huán)境，又急需多功能、多用途、體積小，載重大的新型兩棲四旋翼機(jī)器人。目前市場前景樂觀，是國內(nèi)外軍方，科研以及其他團(tuán)隊(duì)研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新型四旋翼兩棲機(jī)器人，解決了現(xiàn)有四旋翼飛行器無實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，載重小，質(zhì)量大等問題。用于一些不便人類直接操作、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作繁瑣、危險(xiǎn)性大、工作質(zhì)量差等情況?；贑atia和ADAMS的聯(lián)合仿真技術(shù)的新型四旋翼機(jī)器人擁有載重大，材質(zhì)輕，體積小，兩棲操作性強(qiáng)的特點(diǎn)并且具有圖像傳輸?shù)榷喙δ苡猛?，這無疑將使之成為一大優(yōu)勢，其涵蓋了巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義，具有很好的應(yīng)用推廣前景。四旋翼飛行器是一種布局形式比較新穎的飛行器，其結(jié)構(gòu)較為緊湊。本發(fā)明主要是通過改變4個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)螺旋漿轉(zhuǎn)速，由旋翼升力的變化實(shí)現(xiàn)對飛行器的控制。由于能夠垂直起降，自由懸停，可適應(yīng)于各種速度及各種飛行剖面航路的飛行狀況。這些優(yōu)勢決定了本發(fā)明的廣泛的應(yīng)用范圍，可以實(shí)現(xiàn)在緊急時(shí)刻的救援搜索，在不便于人出沒的地方進(jìn)行勘探等地質(zhì)工作。

本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

新型四旋翼兩棲機(jī)器人，包括旋翼飛行器機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、地面行走機(jī)構(gòu)和信息采集機(jī)構(gòu)，其中飛行器機(jī)構(gòu)是由旋翼5、電機(jī)a、b、c、d1、2、3、4和機(jī)架7組成；控制機(jī)構(gòu)包括一個(gè)控制盒6，內(nèi)部裝有高蓄能電池17、小型PLC控制系統(tǒng)15及模擬量模塊16；信息采集機(jī)構(gòu)是由機(jī)載部分和無線傳輸系統(tǒng)組成，所述機(jī)載部分包括微型攝像頭8及視頻發(fā)射器14，無線傳輸系統(tǒng)采用集成度高、耗電低的電子元器件實(shí)現(xiàn)微型化；地面行走機(jī)構(gòu)通過四個(gè)足部19兩段化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)快速平移和轉(zhuǎn)向；照明設(shè)備由兩個(gè)小型高聚光、遠(yuǎn)照程的鈉燈18組成。

所述的機(jī)架7采用納米碳纖維新型材料制成，其外面包覆薄合金鋁，四個(gè)角為圓環(huán)形的鏤空結(jié)構(gòu)，其直徑為旋翼5的最大長度的1.1~1.2倍，在每個(gè)圓環(huán)中間分別設(shè)有電機(jī)安裝凹槽，電機(jī)a、b、c、d1、2、3、4分別安裝在機(jī)架四角的圓環(huán)中心凹槽內(nèi)，四個(gè)旋翼5分別安裝在四個(gè)電機(jī)軸上。

所述的機(jī)a、b、c、d1、2、3、4均采用相同的高精度無刷直流電機(jī)，通過調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速關(guān)系，實(shí)現(xiàn)機(jī)體垂直、俯仰、滾轉(zhuǎn)、偏航、前后、側(cè)向的運(yùn)動(dòng)。

所述的旋翼5是由兩個(gè)互成角度的金屬片，通過一個(gè)短圓柱軸連接而成；該旋翼5采用耐磨輕質(zhì)合金材料制成，其表面經(jīng)過耐高溫處理。

所述的飛行器機(jī)構(gòu)的機(jī)架7底面與控制機(jī)構(gòu)的控制盒6的上端面通過固連在一起，對角兩個(gè)旋翼的連線與控制盒6的兩個(gè)側(cè)面分別平行；信息采集機(jī)構(gòu)安裝在控制盒6的內(nèi)部，微型攝像頭8安裝在控制盒6的底面外側(cè)；鈉燈18安裝在控制盒6的前側(cè)面上，與機(jī)器人的主運(yùn)動(dòng)方向一致。

所述的地面行走機(jī)構(gòu)的足部19包括四條相同的腿，每條腿都是由腿支架和足組成，所述腿支架采用兩段化設(shè)計(jì)，簡化并模仿螃蟹的足部結(jié)構(gòu)，是由大腿支架9、小腿支架10和微型銷軸電機(jī)組成，所述大腿支架9與控制盒6通過固連在一起，大腿支架9和小腿支架10通過通過微型銷軸電機(jī)連接在一起，微型銷軸電機(jī)的磁極焊接在小腿支架10下端的孔內(nèi)，微型銷軸電機(jī)的線圈繞在大腿支架9的中心軸上；旋翼5上下設(shè)有墊片，通過螺栓螺母連接在機(jī)架四角。