翼轮复合移动飞行两栖机器人装置制造方法及图纸

翼轮复合移动飞行两栖机器人装置，属于机器人技术领域，包括翻转电机、支撑组件、旋翼组件和车轮组件和翻转架。该装置实现了一种路面移动与空中飞行两栖机器人装置，该装置的车轮和旋翼是复合结构，动力输入是独立的，结构紧凑，互不干扰，具有陆地移动与空中飞行的功能，能根据需要进行移动与飞行的切换，而且切换简便易行，控制简单；该装置采用一个翻转电机实现多个翼轮复合单元的翻转，配合支撑架的伸出与收回，达到了稳定的路面空中模式切换；该装置将车轮的外壳设计为旋翼的涵道，提高了飞行的能量利用率，远距离移动或飞行的功耗小，续航能力强；利用旋翼对车轮的壳体起到了轮毂和加强筋的作用；体积小，可在狭小空间进行移动和飞行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人
，特别涉及一种翼轮复合移动飞行两栖机器人装置的结构设计。
技术介绍
机器人技术是当前技术发展的重要趋势之一。机器人能够帮助人类完成许多工作，基本功能是移动和操作物体。已有的移动机器人主要是地面的轮式移动机器人，可以快速在路面行进，但是不适合在崎岖坎坷的地面行进，影响了移动机器人的应用范围。另一方面，飞行机器人已经有了长足的发展，能够不局限于地面的高低起伏和各种复杂路况，相比路面的狭窄和拥堵，飞行器所能使用的空间是相当巨大的，但是现有的飞行机器人存在续航能力严重不足的难题，同时空中飞行控制系统相对比较复杂，控制难度较大，飞行路径的准确性不够高。一种圆轨式空心轮及飞行车系统(中国专利CN 104309403A)，包括车体、电机、车轮、旋翼等。该装置实现了车体移动和飞行效果，其不足之处为：该装置车轮旋转轴与螺旋桨旋转轴互相垂直，旋翼产生的推力直接受到车轮的严重干扰，使得旋翼升力极小，需要极大的推力才能升空飞行，飞行速度不高，耗能过大，续航能力差；车轮与螺旋桨的位置是固定的，该装置体积大，不易在狭小空间中飞行。一种多喷自平衡飞行车(中国专利CN 103552435 B)，包括车体、喷气发动机和降落伞等。该装置是在汽车的基础上增加了喷气发动机，实现了汽车飞行的效果，其不足之处为：该装置体积过于庞大，重量大，耗能高，难以应用于狭小空间移动或飞行任务。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种翼轮复合移动飞行两栖机器人装置。该装置具有陆地移动与空中飞行的功能，能根据需要进行路面移动与空中飞行的自如切换；移动功能与飞行功能互不干扰；该装置结构紧凑、体积小，适用于狭小空间的移动和飞行，远距离移动或飞行的功耗小，续航能力强。本专利技术的技术方案如下：本专利技术设计的一种翼轮复合移动飞行两栖机器人装置，其特征在于：包括车体、翻转电机、翻转传动机构、支撑组件和N个翼轮复合单元；所述翼轮复合单元包括翻转轴、翻转架、车轮组件和旋翼组件；所述车轮组件包括车轮电机、车轮传动机构、车轮轴和车轮；所述旋翼组件包括旋翼电机、旋翼传动机构、旋翼轴和旋翼；所述翻转电机与车体固接，所述翻转电机的输出轴与翻转传动机构的输入端相连，所述翻转传动机构的输出端与翻转轴相连；所述翻转轴套设在车体中，所述翻转架套固在翻转轴上；所述车轮电机固定安装在翻转架上，所述车轮电机的输出轴与车轮传动机构的输入端相连，所述车轮传动机构的输出端与车轮轴相连，所述车轮轴套设在翻转架中，所述车轮套固在车轮轴上；所述旋翼电机与翻转架固接，所述旋翼电机的输出轴与旋翼传动机构的输入端相连，所述旋翼传动机构的输出端与旋翼轴相连，所述旋翼轴套设在翻转架中，所述旋翼套固在旋翼轴上；所述车轮轴与旋翼轴相互平行，所述翻转轴与车轮轴垂直；所述翼轮复合单元装置呈对称分布；所述支撑组件包括支撑电机、支撑传动机构和支撑架，所述支撑电机安装在车体上，所述支撑电机的输出轴与支撑传动机构的输入端相连，所述支撑传动机构的输出端与支撑架相连；其中，N为大于3的自然数。本专利技术所述的翼轮复合移动飞行两栖机器人装置，其特征在于：还包括控制模块、翻转驱动模块、M个车轮驱动模块、M个旋翼驱动模块、第一限位开关和第二限位开关；所述翻转驱动模块、车轮驱动模块、旋翼驱动模块分别与控制模块相连，所述翻转驱动模块与翻转电机相连，所述第i个车轮驱动模块与第i个车轮电机相连，所述第i个旋翼驱动模块与第i个旋翼电机相连；所述第一限位开关和第二限位开关分别固接在车体上，所述翻转架在其运动范围的两个极限位置分别与第一限位开关、第二限位开关接触，所述第一限位开关的信号引出端与控制模块的第一输入端连接，所述第二限位开关的信号引出端与控制模块的第二输入端连接，所述第一限位开关采集翻转架相对于车体绕到一个极限位置的信息，所述第二限位开关采集翻转架相对于车体绕到另一个极限位置的信息；所述控制模块分别接收来自外界的路面移动信号、空中飞行信号，所述的控制模块运行控制程序，利用来自第一限位开关、第二限位开关的信号，发出指令分别驱动车轮电机、翻转电机、旋翼电机转动，其中，M为翼轮复合单元的个数，i为1、2、3或4。本专利技术所述的翼轮复合移动飞行两栖机器人装置，其特征在于：所述控制模块中的控制程序采用的控制方法包括路面移动方法和空中飞行方法，控制模块接收到路面移动切换信号后执行路面移动切换方法，控制模块接收到空中飞行切换信号后执行空中飞行切换方法；所述空中飞行切换方法包括顺序执行如下步骤：a)控制模块判断此时是否处在空中飞行状态，如果是，则结束；如果不是，则进入下一步骤；b)控制模块发出指令给支撑驱动模块，驱动支撑电机正转，伸出支撑架；c)控制模块发出指令给翻转驱动模块，驱动翻转电机正转，带动翻转架正向翻转，d)当控制模块接收到第二限位开关的信号，翻转电机停止转动，翻转架正向翻转过程结束，e)控制模块发出指令给旋翼驱动模块，驱动旋翼电机转动，执行空中飞行任务；f)空中飞行切换方法结束；所述路面移动切换方法包括顺序执行如下步骤：a)控制模块判断此时是否处在路面移动状态，如果是，则结束；如果不是，则进入下一步骤；b)控制模块发出指令给支撑驱动模块，驱动支撑电机正转，伸出支撑架；c)控制模块发出指令控制旋翼的旋转，最终降落在路面上；d)控制模块发出指令给翻转驱动模块，驱动翻转电机反转，带动翻转架反向翻转；e)当控制模块接收到第一限位开关的信号，翻转电机停止转动，翻转架反向翻转过程结束；f)控制模块发出指令给支撑驱动模块，驱动支撑电机反转，收回支撑架；g)控制模块发出指令给车轮驱动模块，驱动车轮电机转动，执行路面移动任务；h)路面移动切换方法结束。本专利技术所述的翼轮复合移动飞行两栖机器人装置，其特征在于：所述车轮传动机构包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮套固在车轮电机输出轴上，所述第二齿轮套固在车轮轴上；所述第一齿轮与第二齿轮啮合；所述翻转传动机构包括第一带轮、第一同步带、第二带轮、第三带轮、第二同步带和第四带轮；所述第一带轮套固在翻转电机的输出轴上，所述第二带轮套固在翻转架上，所述第一带轮与第二带轮通过第一同步带相连；所述第三带轮套接在一侧的翻转轴上，所述第四带轮套接在另一侧的翻转轴上，所述第三带轮与第四带轮通过第二同步带相连，所述第二同步带呈“8”字形，所述第三带轮与第四带轮的节圆直径相等；所述旋翼传动机构包括第三齿轮和第四齿轮，所述第三齿轮套固在旋翼电机输出轴上，所述第四齿轮套固在旋翼轴上；所述第三齿轮与第四齿轮啮合。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：本专利技术装置利用翻转电机、支撑组件、旋翼组件和车轮组件和翻转架等综合实现了一种路面移动与空中飞行两栖机器人装置，该装置的车轮和旋翼是复合结构，动力输入是独立的，结构紧凑，互不干扰，具有陆地移动与空中飞行的功能，能根据需要进行移动与飞行的切换，而且切换简便易行，控制简单；该装置采用一个翻转电机实现多个翼轮复合单元的翻转，配合支撑架的伸出与收回，达到了稳定的路面空中模式切换；该装置将车轮的外壳设计为旋翼的涵道，提高了飞行的能量利用率，远距离移动或飞行的功耗小，续航能力强；利用旋翼对车轮的壳体起到了轮毂和加强筋的作用；体积小，可在狭小空间进行移动和飞行。附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种翼轮复合移动飞行两栖机器人装置，其特征在于：包括车体、翻转电机、翻转传动机构、支撑组件和N个翼轮复合单元；所述翼轮复合单元包括翻转轴、翻转架、车轮组件和旋翼组件；所述车轮组件包括车轮电机、车轮传动机构、车轮轴和车轮；所述旋翼组件包括旋翼电机、旋翼传动机构、旋翼轴和旋翼；所述翻转电机与车体固接，所述翻转电机的输出轴与翻转传动机构的输入端相连，所述翻转传动机构的输出端与翻转轴相连；所述翻转轴套设在车体中，所述翻转架套固在翻转轴上；所述车轮电机固定安装在翻转架上，所述车轮电机的输出轴与车轮传动机构的输入端相连，所述车轮传动机构的输出端与车轮轴相连，所述车轮轴套设在翻转架中，所述车轮套固在车轮轴上；所述旋翼电机与翻转架固接，所述旋翼电机的输出轴与旋翼传动机构的输入端相连，所述旋翼传动机构的输出端与旋翼轴相连，所述旋翼轴套设在翻转架中，所述旋翼套固在旋翼轴上；所述车轮轴与旋翼轴相互平行，所述翻转轴与车轮轴垂直；所述翼轮复合单元装置呈对称分布；所述支撑组件包括支撑电机、支撑传动机构和支撑架，所述支撑电机安装在车体上，所述支撑电机的输出轴与支撑传动机构的输入端相连，所述支撑传动机构的输出端与支撑架相连；其中，N为大于3的自然数。...

【技术特征摘要】
1.一种翼轮复合移动飞行两栖机器人装置，其特征在于：包括车体、翻转电机、翻转传动机构、支撑组件和N个翼轮复合单元；所述翼轮复合单元包括翻转轴、翻转架、车轮组件和旋翼组件；所述车轮组件包括车轮电机、车轮传动机构、车轮轴和车轮；所述旋翼组件包括旋翼电机、旋翼传动机构、旋翼轴和旋翼；所述翻转电机与车体固接，所述翻转电机的输出轴与翻转传动机构的输入端相连，所述翻转传动机构的输出端与翻转轴相连；所述翻转轴套设在车体中，所述翻转架套固在翻转轴上；所述车轮电机固定安装在翻转架上，所述车轮电机的输出轴与车轮传动机构的输入端相连，所述车轮传动机构的输出端与车轮轴相连，所述车轮轴套设在翻转架中，所述车轮套固在车轮轴上；所述旋翼电机与翻转架固接，所述旋翼电机的输出轴与旋翼传动机构的输入端相连，所述旋翼传动机构的输出端与旋翼轴相连，所述旋翼轴套设在翻转架中，所述旋翼套固在旋翼轴上；所述车轮轴与旋翼轴相互平行，所述翻转轴与车轮轴垂直；所述翼轮复合单元装置呈对称分布；所述支撑组件包括支撑电机、支撑传动机构和支撑架，所述支撑电机安装在车体上，所述支撑电机的输出轴与支撑传动机构的输入端相连，所述支撑传动机构的输出端与支撑架相连；其中，N为大于3的自然数。2.如权利要求1所述的翼轮复合移动飞行两栖机器人装置，其特征在于：还包括控制模块、翻转驱动模块、M个车轮驱动模块、M个旋翼驱动模块、支撑驱动模块、第一限位开关和第二限位开关；所述翻转驱动模块、车轮驱动模块、旋翼驱动模块、支撑驱动模块分别与控制模块相连，所述翻转驱动模块与翻转电机相连，所述支撑驱动模块与支撑电机相连，所述第i个车轮驱动模块与第i个车轮电机相连，所述第i个旋翼驱动模块与第i个旋翼电机相连；所述第一限位开关和第二限位开关分别固接在车体上，所述翻转架在其运动范围的两个极限位置分别与第一限位开关、第二限位开关接触，所述第一限位开关的信号引出端与控制模块的第一输入端连接，所述第二限位开关的信号引出端与控制模块的第二输入端连接，所述第一限位开关采集翻转架相对于车体绕到一个极限位置的信息，所述第二限位开关采集翻转架相对于车体绕到另一个极限位置的信息；所述控制模块分别接收来自外界的路面移动信号、空中飞行信号，所述的控制模块运行控制程序，利用来自第一限位开关、第二限位开关的信号，发出指令分别驱动车轮电机、翻转电机、旋翼电机转动，其中，M为翼轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨沛，张文增，袁晨峰，曾宝莹，梁伟东，蔡基锋，
申请(专利权)人：广州市轻工职业学校，
类型：发明
国别省市：广东;44