新型四旋翼两栖机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种新型四旋翼两栖机器人，属于机器人领域。包括旋翼飞行器机构、控制机构、地面行走机构和信息采集机构，其中飞行器机构是由旋翼、电机a、b、c、d和机架组成；控制机构包括一个控制盒，内部装有高蓄能电池、小型PLC控制系统及模拟量模块；信息采集机构是由机载部分和无线传输系统组成，机载部分包括微型摄像头及视频发射器；地面行走机构通过四个足部两段化设计，实现快速平移和转向；照明设备由两个钠灯组成。优点在于：载重大，材质轻，体积小，成本较低，不易发现。智能强度高，多功能，多用途，两栖操作性强。可以使每一个行走结构都自由进行旋转和驱动，地面行走结构更加快速有效，有利于地面快速行动。实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机器人领域，特别涉及一种新型四旋翼两栖机器人。可以应用于紧急时刻的救援搜索，以及在不便于人出没的地方进行勘探等地质工作。例如在有积水的坍塌矿洞，陆空两栖明显成为了首选，特别适合在有毒有害气体、核物质泄漏等特殊场合应用。而在人质救援中，异常明显的空中侦察又显得过于显眼，所以飞到特定位置，进行地面图像传输无疑是最好的选择。
技术介绍
当前国内四旋翼飞行器刚刚起步，发展比较缓慢，目前已有四旋翼飞行器还是以玩具为主，无实际应用价值，载重小，质量大，所以多功能、多用途的新型四旋翼机器人在该领域有很大发展空间，四旋翼飞行器发展了近一个世纪，从原来机械时代直径十几米长、几米高的庞然大物，到当今电子时代直径几十厘米甚至更小的微型“碟形”飞行器。其实用性也从原来单纯的运载工具，发展为现在集军用、商用、民用多位一体的无人驾驶工具。目前，国内的四旋翼飞行器的发展还处于初级发展阶段，缺乏独自的核心技术，能应用于专业领域的相关产品未大批量生产。国外的四旋翼因拥有悠久的科学文化历史和研发团体机构，加快了多旋翼飞行器发展。欧美发达国家四旋翼飞行器已投入了商业、军事领域，获得了显著的效果。目前四旋翼飞行器在军事，救援，勘测等方面确有独特优越性，所以，大力发展多旋翼飞行器将会在未来成为趋势，在如人质救援，矿洞勘测等危险环境，又急需多功能、多用途、体积小，载重大的新型两栖四旋翼机器人。目前市场前景乐观，是国内外军方，科研以及其他团队研究热点。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种新型四旋翼两栖机器人，解决了现有四旋翼飞行器无实际应用价值，载重小，质量大等问题。用于一些不便人类直接操作、劳动强度大、工作繁琐、危险性大、工作质量差等情况。基于Catia和ADAMS的联合仿真技术的新型四旋翼机器人拥有载重大，材质轻，体积小，两栖操作性强的特点并且具有图像传输等多功能用途，这无疑将使之成为一大优势，其涵盖了巨大经济和社会意义，具有很好的应用推广前景。四旋翼飞行器是一种布局形式比较新颖的飞行器，其结构较为紧凑。本技术主要是通过改变4个电机的转速来调节螺旋浆转速，由旋翼升力的变化实现对飞行器的控制。由于能够垂直起降，自由悬停，可适应于各种速度及各种飞行剖面航路的飞行状况。这些优势决定了本技术的广泛的应用范围，可以实现在紧急时刻的救援搜索，在不便于人出没的地方进行勘探等地质工作。本技术的上述目的通过以下技术方案实现:新型四旋翼两栖机器人，包括旋翼飞行器机构、控制机构、地面行走机构和信息采集机构，其中飞行器机构是由旋翼5、电机a、b、c、dl、2、3、4和机架7组成；控制机构包括一个控制盒6，内部装有高蓄能电池17、小型PLC控制系统15及模拟量模块16 ;信息采集机构是由机载部分和无线传输系统组成，所述机载部分包括微型摄像头8及视频发射器14，无线传输系统采用集成度高、耗电低的电子元器件实现微型化；地面行走机构通过四个足部19两段化设计，实现快速平移和转向；照明设备由两个小型高聚光、远照程的钠灯18组成。所述的机架7采用纳米碳纤维新型材料制成，其外面包覆薄合金铝，四个角为圆环形的镂空结构，其直径为旋翼5的最大长度的1.1~1.2倍，在每个圆环中间分别设有电机安装凹槽，电机a、b、c、dl、2、3、4分别安装在机架四角的圆环中心凹槽内，四个旋翼5分别安装在四个电机轴上。所述的机a、b、C、dl、2、3、4均采用相同的高精度无刷直流电机，通过调整电机的转速关系，实现机体垂直、俯仰、滚转、偏航、前后、侧向的运动。所述的旋翼5是由两个互成角度的金属片，通过一个短圆柱轴连接而成；该旋翼5采用耐磨轻质合金材料制成,其表面经过耐高温处理。所述的飞行器机构的机架7底面与控制机构的控制盒6的上端面固连在一起，对角两个旋翼的连线与控制盒6的两个侧面分别平行；信息采集机构安装在控制盒6的内部，微型摄像头8安装在控制盒6的底面外侧；钠灯18安装在控制盒6的前侧面上，与机器人的主运动方向一致。 所述的地面行走机构的足部19包括四条相同的腿，每条腿都是由腿支架和足组成，所述腿支架采用两段化设计，简化并模仿螃蟹的足部结构，是由大腿支架9、小腿支架10和微型销轴电机组成，所述大腿支架9与控制盒6通过固连在一起，大腿支架9和小腿支架10通过通过微型销轴电机连接在一起，微型销轴电机的磁极焊接在小腿支架10下端的孔内，微型销轴电机的线圈绕在大腿支架9的中心轴上；旋翼5上下设有垫片，通过螺栓螺母连接在机架四角。所述的足是由支座11，无刷轮毂电机和小轮12组成，所述支座11上端是与小腿支架9下端等直径的圆柱，其下端是扁平状的结构，在下端中部钻有圆形的轴承座孔；四条腿上分别在机架内部焊接有无刷轮毂电机，通过控制系统实现不同方向的旋转。所述的支座11下端扁平状结构外表面上固定有圆环形磁极,小轮12是短圆柱形状，内侧开有圆环槽，其中心主轴上绕有轮毂电机的线圈；深沟球轴承13安装在支座11下端中心圆形的轴承座孔内；小轮12的中心轴安装在深沟球轴承13孔内，支座11与小轮12组成无刷直驱轮毂电机，足通过支座11与小腿支架10下端固连在一起。所述的旋翼飞行器机构、控制机构、地面行走机构和信息采集机构均安装有传感器，小型PLC控制系统15采集各传感器的信息，利用闭环信息反馈调节方式，与发出指令进行比较处理，然后再作出相应指令，直到执行部件达到预设位置。所述的照明设备处安装有光传感器，通过微型摄像头8拍摄地面的情况，并由视频发射器14将视频信号实时发送回地面。本技术采用PLC控制各执行部件，在本技术各个执行部件处均安装有传感器，PLC实时采集各传感器的信息，通过利用闭环信息反馈调节方式，与发出指令进行比较处理作出，然后再作出相应指令，直到执行部件达到预设位置，这样大大提高了飞行器飞行时的准确度和可靠度。当PLC接受到开始指令时，机器人便以设定的功能实现陆地爬行或空中飞行。于此同时，信息采集机构也开启，并将采集信息时时传达给通讯中心。当机器人在陆地爬行时，其旋翼5停止旋转。地面行走机构开始运行，由于机器人四条腿上分别安装有轮毂电机，并且能够通过控制系统实现不同方向的旋转，当其在行走过程时遇到简单障碍时，安装于该机器人上的传感器会将信息传达给控制系统，进而控制系统会通过控制微型销轴电机的旋转，来弯曲机器人的腿部结构使其越过障碍。因此机器人能够在复杂地形里实现任意方向快速转向。由于该机器人在照明设备处安装有光传感器，当飞行到黑暗地方时，会将信号反馈给控制系统，进而照明设备被开启，保障了信息采集的顺利进行。当机器人在空中执行飞行指令时，能够按照控制系统的制定目标进行飞行，并将飞行速度，飞行距离及飞行方向时时传达给控制系统，通过闭环反馈调节控制方式，时时控制四个电机的转速实现机器人的垂直运动，俯仰运动，滚转运动，偏航运动，前后运动和侧向运动。从而实现机器人准确无误地到达指定位置。与现有技术相比本技术的有益效果在于:1.载重大，材质轻，体积小，成本较低，不易发现等特点。2.智能强度高，较原有单一四旋翼飞行器具有多功能，多用途。腿部采用两段设计，综合运用仿生学原理，两栖操作性强。3.并能够实时与通讯中心进行无线通讯，将采集到的画面准确无误传达给通讯中心。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型四旋翼两栖机器人，其特征在于：包括旋翼飞行器机构、控制机构、地面行走机构和信息采集机构，其中飞行器机构是由旋翼（5）、电机a、b、c、d（1、2、3、4）和机架（7）组成；控制机构包括一个控制盒（6），内部装有高蓄能电池（17）、小型PLC控制系统（15）及模拟量模块（16）；信息采集机构是由机载部分和无线传输系统组成，所述机载部分包括微型摄像头（8）及视频发射器（14）；地面行走机构通过四个足部（19）两段化设计，实现快速平移和转向；照明设备由两个钠灯（18）组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐博达，骆广杰，赵宏伟，于丹阳，杨宇恒，任帅，李佳思，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22