[發明專利]一種多模態可變形旋翼機器人

在審

• 申請號: 201711338782.X
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107985580A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 黃德青;馬磊;李斌斌;戴熙;黃天彭;劉維杰;袁點
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B64C27/08
• 分類號: B64C27/08;B60F5/02
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙)51229
• 代理人: 何凡,李蕊

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，特別涉及一種多模態可變形旋翼機器人。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，機器人已經越來越多的融入我們的生活中，逐漸取代一些危險而且重復無聊的工作。常見的機器人一般只具備單一的功能或者單一的運動模式，使其應用具有很大的局限性。特別是在面對一些特殊的場合，機器人的功能和運動模式的單一化便不能解決實際的問題。比如，在地震災后搜救任務中，需要機器人既具備復雜環境下的越障能力，也要求機器人的尺寸與重量盡量小，這樣就能擴大搜救范圍。還有，在隧道、橋梁勘測中，需要一個機器人能夠在未知的環境中運動，這就要求改機器人具備多種運動方式。特別的，在火災搜救過程中，尤其在一些高樓發生火災，搜救人員無法到達的狀況下，如何發現被困人員的準確位置以及如何引導被困人員脫困，都需要一個符合這些場景的機器人。

但是，現在的機器人對于這些特殊的任務都沒有一個很好的效果，比如，旋翼無人機雖然利用飛行的運動模式幾乎可以適應所有的地形地貌，但是旋翼無人機的續航能力太短，極大的限制了其實際應用。再比如，四足腿式機器人，該機器人在復雜的地面環境下具有優良的通過能力，但是該機器人技術尚未成熟，而且很難做到小型化，并且遇到大的障礙物也無能為力。

發明內容

針對現有技術中的上述問題，本發明提供了一種多模態可變形旋翼機器人，解決了現有機器人功能和運動模式單一的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

提供一種多模態可變形旋翼機器人，其包括四組旋翼組件，每組旋翼組件包括呈鏤空的保護罩以及安裝于保護罩內的電機和槳葉，電機固定安裝于保護罩上，槳葉套裝于電機軸上，四組旋翼組件兩兩并排且通過保護罩同軸可轉動安裝于底盤框架上，每排的兩組旋翼組件通過齒輪組件帶動旋轉，齒輪組件包括相互嚙合的主動齒輪、從動齒輪以及驅動主動齒輪轉動的金屬舵機，金屬舵機固定安裝于底盤框架上，保護罩與從動齒輪固定連接；底盤框架上固定有電子調速器和飛行控制系統，電子調速器與四個電機電連接，飛行控制系統與電子調速器和金屬舵機電連接，底盤框架的下部可轉動安裝有減震從動輪。

進一步地，底盤框架包括并排的第一縱梁和第二縱梁，以及并排依次連接在第一縱梁和第二縱梁之間的第一橫梁、第一連桿、第二橫梁、第二連桿和第三橫梁，兩排旋翼組件分別固定安裝于第一連桿和第二連桿上，第一連桿和第二連桿相對于第一縱梁和第二縱梁可轉動。

進一步地，第二橫梁的中部設置有飛行控制系統支架，飛行控制系統支架包括上支架和下支架以及連接上支架和下支架的減震球，下支架與第二橫梁可拆卸連接。

進一步地，底盤框架上可轉動安裝有四個減震從動輪，四個減震從動輪兩兩并排安裝于第一縱梁和第二縱梁的外側。

進一步地，減震從動輪包括外圈、內圈以及卡接在外圈和內圈之間的若干減震輻條。減震從動輪上設置的減震輻條可以避免本機器人在路況不好的路面行駛時損壞。

進一步地，內圈通過軸承可轉動安裝于銷軸的端部，銷軸固定于兩塊連接板之間，連接板與底盤框架固定連接。

進一步地，減震輻條采用受力會產生形變的復合材料制成。

進一步地，第二橫梁和保護罩為碳纖維板。

進一步地，電機為直流無刷電機。

本發明的有益效果為：本機器人在保持四組旋翼組件平行于地面的情況下，通過四組旋翼組件里電機的旋轉帶動槳葉旋轉，可以使本機器人克服地心引力在空中飛行，并且通過電子調速器控制四個電機轉速的變化可以使本機器人在空中完成定點懸停、俯仰、偏航以及翻滾的動作。通過不斷調整控制旋翼組件的旋轉角度還可以讓本機器人在垂直的墻面上行駛。

金屬舵機驅動主動齒輪旋轉，主動齒輪帶動從動齒輪及與從動齒輪固定連接的保護罩旋轉，旋翼組件在旋轉過程中會給底盤支架一個平行于地面的分力，從而帶動減震從動輪旋轉，使本機器人可以在路面行駛。通過控制旋翼組件的旋轉角度以及同時控制電機的轉速能夠實現機器人在路面上向前行駛、向后行駛以及轉向的動作。

由于本機器人既可以在地面、垂直墻面行駛也可以飛行，所以本機器人具有很強的越障能力，可以通過不斷地切換驅動運動的模式來快速通過，特別適用于在危險且復雜環境中工作。

本多模態可變形旋翼機器人由于不僅可以飛行還能夠在地面行駛，所以可以根據需要選擇其運動模式，由于飛行消耗的能量大大高于路面行駛的能量，所以相較于傳統的只能飛行的旋翼機器人，本機器人具有更長的續航時間。