[發明專利]一種陸空兩棲多用機器人

在審

• 申請號: 201710311346.7
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107160962A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 張蒙宇;賈富華;魯功;薛志斌;翁開芳
• 申請（專利權）人: 張蒙宇;賈富華;魯功
• 主分類號: B60F5/02
• 分類號: B60F5/02;B62D55/06;B64C27/10
• 代理公司: 蘇州中合知識產權代理事務所(普通合伙)32266
• 代理人: 龍濤

技術領域

本發明屬于無人機平臺及機器人智能設備領域，特別涉及一種陸空兩棲多用機器人。

背景技術

自無人機開始發展以來，大都是僅可以在天空中飛行，傳統無人機的起落架形式雖然多樣化，強度高，但是缺乏有效的地面運動能力。而傳統的機器人在執行任務時快速運送現場，操作人員運用遙控設備將機器人駛向危險區域工作。但傳統的機器人都是通過車輪、履帶在陸地上進行工作，受地形影響較大，僅適用于土地平坦無起伏地勢的危險區域，而一些地形復雜、溝壑縱橫的地帶便會對機器人的行動造成極大阻礙，因而對機器人執行工作產生很不利的影響。

發明內容

發明目的：針對現有無人機或機器人的缺陷，設計一種既可以和傳統多旋翼無人機一樣垂直起降、又可以在地面上依靠自身動力前行的陸空兩棲多用機器人。

技術方案：一種陸空兩棲多用機器人，包括機器人本體、電源與控制系統、應用設備，其特征在于：

所述機器人本體包括兩側機身、設備艙面板、飛行動力系統、地面動力系統，所述兩側機身包括對稱設置的左側板、右側板，所述左側板和右側板又分別包括互相平行且中部鏤空的內側板和外側板，所述內側板和外側板之間通過設在邊緣的若干帶有齒輪的皮帶輪和軸承連接在一起，所述若干皮帶輪的外部嚙合一圈帶有齒輪的履帶；所述內側板和外側板在中部鏤空部分之間固定一根水平方向的碳管，在所述碳管上裝有與碳管垂直設置的兩組共軸雙旋翼；所述兩個內側板之間通過若干對稱設置的連桿、螺絲與中間的設備艙面板連接固定；所述飛行動力系統包括四組飛行直流無刷電動機、直流調速變頻器，分別安裝在所述每組共軸雙旋翼的中間；所述地面動力系統包括兩組地面驅動直流無刷電動機、直流調速變頻器，分別安裝在左側板、右側板上，所述地面驅動直流無刷電動機帶動皮帶輪與履帶，完成所述機器人在地面的行走；所述電源與控制系統及所述應用設備都通過設在設備艙面板上的懸掛點和尼龍繩固定在所述設備艙面板上；

所述電源與控制系統包括電源、飛控芯片、地面控制芯片、應用設備主控芯片，所述飛控芯片和地面控制芯片分別通過產生PWM脈沖信號來驅動所述飛行直流無刷電動機和地面驅動直流無刷電動機，控制所述陸空兩棲多用機器人的飛行和地面行走；所述應用設備主控芯片控制各種所述應用設備的動作和功能；

所述應用設備包括運動傳感組件、弱磁傳感器、氣壓傳感器、機械臂、煙霧及溫度檢測模塊、攝像頭、紅外鏡片、語音模塊；所述應用設備一律購買，僅對程序算法進行調整，不做過多的敘述。

優選的，所述履帶由聚氨酯材料制成，所述皮帶輪為尼龍材料制成；

優選的，所述兩側機身的內側板、外側板及設備艙面板均為碳纖板材質，碳纖維比重為1.732，比強度高，密度低；防塵防水，同時在一定程度上隔絕高溫擴大其應用范圍；

優選的，所述連桿為鋁鎂合金材質，耐沖擊，減震性能良好；

優選的，所述地面控制芯片包括閉環控制系統、前進穩定系統。

由于采用皮帶輪和履帶傳動的結構，履帶所特有的耐沖擊、大接近角、大離去角的特性得以發揮，它的前進、后退、速度及功率變化是通過遙控器、電腦、智能手機等的遙控控制所述地面驅動直流無刷電動機的轉動，進而實現對皮帶輪和履帶的控制。

而飛行動力系統保護在履帶內部，一般的沖撞不足以對飛行機構造成損害；所述飛控芯片受到安裝在遙控器、電腦、智能手機等內部的飛控模塊的遙控控制，產生PWM脈沖信號來驅動所述飛行直流無刷電動機，從而控制所述陸空兩棲多用機器人的飛行狀態。

所述共軸雙旋翼與傳統單旋翼的主要區別是采用上下共軸反轉的兩組旋翼，用來平衡旋翼扭矩，使得本機器人即使在傾覆后也可以以倒飛狀態離開地面，可以主動抵抗傾覆；在結構上，由于采用兩副旋翼，與相同重量的單旋翼相比，若采用相同的槳盤載荷，其旋翼半徑僅為單旋翼的70％。

下面按照加工工藝的過程順序來敘述所述機器人本體的制作過程：

首先是用雕刻機加工成型機身所需的左側板、右側板、設備艙面板；然后將處理后的尼龍材質的皮帶輪與軸承結合，將預加工的左側板、右側板、設備艙面板與相對應的鋁鎂合金材質的連桿連接在一起，固定在對應位置；將左側板、右側板與設備艙面板連接，并置于工裝平臺上校準水平；然后將皮帶輪、履帶、共軸雙旋翼、飛行動力系統、地面動力系統分別安裝于所述機器人本體上。