[發明專利]一種新型球形兩棲機器人及其工作方法

在審

• 申請號: 201410817125.3
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104527352A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 郭書祥;李利國;郭健;魏巍;畢霖
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: B60F3/00
• 分類號: B60F3/00;B60K7/00;B62D57/028;B63H11/02
• 代理公司: 天津天麓律師事務所 12212
• 代理人: 王里歌

1.一種新型球形兩棲機器人，其特征在于它包括上、下兩部分，其中上半部分包括半圓球殼和圓盤，下半部分包括至少3組驅動裝置和攝像頭；所述半圓球殼和圓盤連接構成殼體，所述殼體內部有安裝供電電池、控制裝置和液位傳感器，所述液位傳感器鑲嵌在圓盤上；所述圓盤上安裝驅動裝置和用于采集周圍環境信息的攝像頭,所述至少3組驅動裝置呈中心對稱分布在圓盤上,所述攝像頭安裝在圓盤的中心位置；所述驅動裝置、攝像頭、供電電池、液位傳感器均與控制裝置連接。

2.根據權利要求1所述一種新型球形兩棲機器人，其特征在于所述每組驅動裝置包括防水伺服舵機Ⅰ、防水伺服舵機Ⅱ、噴水電機、噴管、直流電機以及車輪；所述防水伺服舵機Ⅰ、防水伺服舵機Ⅱ在空間上垂直擺放；所述防水伺服舵機Ⅰ與圓盤連接，所述防水伺服舵機Ⅱ安裝于多功能舵機支架上；

所述直流電機與噴水電機安裝在防水殼中，防水殼通過L形支架固定在多功能舵機支架上；

所述車輪與直流電機連接；所述噴管與噴水電機連接；

所述防水伺服舵機Ⅰ、防水伺服舵機Ⅱ、噴水電機及直流電機均與控制裝置連接。

3.根據權利要求2所述一種新型球形兩棲機器人，其特征在于所述防水伺服舵機Ⅰ通過垂直安裝的一字型舵機支架和長U形舵機支架與防水伺服舵機Ⅱ連接。

4.根據權利要求2所述一種新型球形兩棲機器人，其特征在于所述防水伺服舵機Ⅰ、防水伺服舵機Ⅱ、直流電機以及車輪構成陸地運動時采用的輪式結構；所述防水伺服舵機Ⅰ、防水伺服舵機Ⅱ、噴水電機及噴管構成陸地運動時采用的腿式結構以及水下運動時采用的噴水推進結構。

5.根據權利要求2或3所述一種新型球形兩棲機器人，其特征在于所述防水伺服電機Ⅰ通過銅柱和螺絲Ⅱ固定在圓盤上；所述伺服舵機Ⅰ與一字型舵機支架通過金屬舵盤Ⅱ連接；所述防水伺服舵機Ⅱ通過軸承與金屬舵盤Ⅰ與長U形支架連接；所述長U形支架與一字型舵機支架通過螺絲Ⅲ連接；所述車輪通過軸安裝在直流電機的一側。

6.根據權利要求1所述一種新型球形兩棲機器人，其特征在于所述?半圓球殼與圓盤通過螺絲Ⅰ固定在一起構成密閉的殼體；所述半圓球殼與圓盤通過防水膠進行防水密封；所述圓盤上設置用于穿過各個器件與控制裝置相連所用導線的圓孔；所述半圓球殼采用3D打印機打印，所述防水殼采用3D打印機打印。

7.一種權利要求1所述新型球形兩棲機器人的工作方法，其特征在于它包括以下步驟：

(1)控制裝置通電后,機器人通過殼體內部鑲嵌在圓盤上的液位傳感器判斷自身所處的環境,反饋到控制裝置,自主完成水陸自身姿態的切換；

(2)經液位傳感器判斷在陸地上時，通過安裝在圓盤上的攝像頭判斷周圍的環境，根據地形的狀況選擇輪式結構運動或是腿式結構運動：

①選擇采用輪式結構運動時，控制裝置控制每組驅動裝置中的防水伺服舵機Ⅰ、防水伺服舵機Ⅱ空間上保持垂直狀態并且使得每組驅動裝置中的車輪保持與地面成垂直狀態；通過每組直流電機分別驅動每組車輪的轉動實現兩棲機器人在陸地上的運動，提高其在平坦地形下的運動速度；

選擇采用輪式結構運動時，機器人的轉向通過改變每組直流電機輸出的不同轉速，利用車輪之間的轉速差來實現；

②選擇采用腿式結構運動時，通過控制裝置調節每組驅動裝置中噴水電機和噴管的方向與角度偏轉以及控制每組噴水電機和噴管的運動順序來改變球形兩棲機器人在陸地上的運動狀態以及調節機器人的行走速度，提高了機器人的環境適應能力；

(3)經液位傳感器判斷在水下運動時，采用噴水推進結構運動，通過調節噴水電機噴水推力的大小以及噴水方向實現機器人在水中的運動狀態；

(4)通過控制每組驅動裝置中防水伺服舵機Ⅰ和防水伺服舵機Ⅱ的偏轉角度改變機器人的運動姿態。