一种可切换航行姿态的旋翼海空两栖机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种可切换航行姿态的旋翼海空两栖机器人，机架为多个、沿防水电子舱的圆周方向均布，每个机架的一端均与防水电子舱连接，另一端均安装有防水电机，各防水电机的输出端均连接有螺旋桨；防水电子舱的侧面安装有姿态调节装置，底部安装有浮力调节装置；防水电子舱内部安装有接收遥控器无线控制信号的无线收发模块，各防水电机的电源线由各机架内部走线，并穿过防水电子舱与无线收发模块相连；两栖机器人可以通过姿态调节装置自如切换空中航行姿态和水中航行姿态，安装于机器人底部的浮力调节装置可以调节机器人在水中工作时的深度，本发明专利技术具有空中和水下两种介质的运动能力，具有稳定的跨界质运动能力。

A gyroplane amphibious robot with changeable attitude

【技术实现步骤摘要】
一种可切换航行姿态的旋翼海空两栖机器人
本专利技术属于飞行器控制工程及海洋工程领域，具体地说是一种可切换航行姿态的旋翼海空两栖机器人。
技术介绍
随着国家海洋战略的颁布和实施，对海洋探测和作业载体的相关研究也更加受到各研究机构的重视。传统的水下机器人包括载人潜水器、有缆操控的遥控潜水器、可在水中自主航行的自治水下机器人等。随着无人飞行器和无人潜水器技术的发展，既能在空中飞行又能在水中潜航的海空两栖机器人具有了更大的作业范围。由于具有空中、水面、水下通行能力，因此该两栖机器人结合了飞行机器人和水下机器人两者的优点，既弥补了两种机器人各自的缺点又可以完成两者单独作业时无法完成的任务。因而研制出一种结构简单紧凑，性能稳定可靠，低成本的可切换航行姿态的旋翼海空两栖机器人已成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单紧凑、性能稳定可靠、低成本的可切换航行姿态的旋翼海空两栖机器人。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术包括机架、防水电子舱、姿态调节装置、浮力调节装置、防水电机、螺旋桨及旋翼，该机架为多个、沿防水电子舱的圆周方向布置，每个所述机架的一端均与防水电子舱连接，另一端均直连有防水电机，各所述防水电机的输出端均连接有螺旋桨；各所述机架中的其中两个机架的轴向中心线共线，且与所述防水电子舱的轴向中心线垂直相交；所述防水电子舱安装有接收遥控器无线控制信号的无线收发模块，各所述防水电机的电源线由各所述机架内部走线，直接连接于所述防水电子舱；各所述防水电机输出轴的轴向在两栖机器人处于空中姿态时为竖直方向，驱动各所述螺旋桨旋转、实现两栖机器人空中飞行，所述防水电子舱上分别安装有姿态调节装置和浮力调节装置，通过该姿态调节装置将两栖机器人调节为水下工作状态，各所述防水电机输出轴的轴向在两栖机器人处于水下姿态时为水平方向，各所述防水电机驱动螺旋桨旋转、实现两栖机器人在水下运动；所述两栖机器人在水中的浮力通过浮力调节装置调节，进而调节两栖机器人在水中的深度；其中：所述姿态调节装置包括姿态调节舱、水袋A及双向水泵A，该姿态调节舱安装在防水电子舱的侧面，内部容置有可伸缩的水袋A，所述双向水泵A安装于防水电子舱的内部，分别与所述水袋A及防水电子舱外部的外界水相连通；通过所述双向水泵A对水袋A进水或排水来改变两栖机器人的重心，进而调节所述两栖机器人的姿态；所述浮力调节装置包括浮力调节舱、水袋B及双向水泵B，该浮力调节舱安装于防水电子舱的底部，内部容置有可伸缩的水袋B，所述双向水泵B安装于防水电子舱的内部，分别与所述水袋B及防水电子舱外部的外界水相连通；通过所述双向水泵B对水袋B进水或排水来改变该水袋B中的水量，从而调节所述两栖机器人在水中的浮力，进而调节该两栖机器人在水中的深度；所述机架为大于或等于四的偶数个，两两一组，每组中的两个机架的轴向中心线共线，且与所述防水电子舱的轴向中心线垂直相交；所述机架为四个，呈“十”字型连接于所述防水电子舱上，该“十”字两条条边的四个机架的另一端均直接安装防水电机；所述机架为六个，六个机架的另一端均直接安装防水电机；所述机架为中空结构，所述防水电子舱包括彼此密封连接的舱盖和舱体，各所述机架的一端连接于该舱盖上，所述舱盖上沿圆周方向均匀开设有数量与机架相同的电缆穿壁孔，各所述防水电机的电源线由各所述机架内部经过，并由所述电缆穿壁孔穿过；各所述机架等高设置；所述防水电机通过斯特封进行轴向密封，线圈引出线的端部采用环氧树脂封装；所述无线收发模块的天线呈螺旋状缠绕在防水电子舱的内壁上。本专利技术的优点与积极效果为：1.本专利技术既可以在空中飞行，也可以在水面滑行，还可以在水中航行：本专利技术的两栖机器人在水下采用水下航行姿态，在水面或者水下执行完一个观测点的采样或观测任务后，可迅速切换空中航行姿态，飞到空中后，以飞行方式到达下一个任务点，而在空中飞行和水面滑行的状态下，可利用卫星定位系统进行导航定位，从而简单有效标注出水下目标物体的经纬度坐标，卫星导航定位系统体积小、功耗低、价格便宜，而精度远高于水下导航定位系统；在速度上，常规水下机器人水中潜行速度一般不超过5节(5节大概相当于9公里每小时)，而一般四旋翼飞行器的飞行速度都在20公里每小时以上。2.本专利技术通过在两栖机器人的侧面添加姿态调节装置来改变机器人的工作姿态：由于两栖机器人在水中受到的阻力远大于空气中的阻力，因此两栖机器人在水中进行前进、后退及平移运动时，机身需要倾斜很大角度；由于海流的影响，这将使得对两栖机器人机身的姿态控制很难完成；本专利技术通过对两栖机器人整体的精确计算以后，在机器人的侧面设置了姿态调节装置，通过调节两栖机器人的重心，从而改变两栖机器人的运动姿态，使得两栖机器人在水中航行时姿态更加稳定、航行速度更快。3.本专利技术通过在两栖机器人底部安装浮力调节装置来调节两栖机器人在水中的深度，由于两栖机器人的探测需求，我们需要控制两栖机器人在水中的工作深度，本专利技术通过对两栖机器人整体的精确计算以后，在两栖机器人底部设计一个浮力调节装置，通过调节两栖机器人在水中的工作深度，加大两栖机器人探测范围。4.本专利技术的防水电机通过采用斯特封进行轴向密封，并将线圈引出线的端部采用环氧树脂封装，防水电机的电源线均穿过机架中心，相比于传统推进器，体积更小，重量更轻，进而使得两栖机器人续航能力大大提高。5.本专利技术采用3D打印技术制作防水电子舱，不用制作模具，成本低，易实现。附图说明图1为本专利技术实施例一空中姿态的结构主视图；图2为本专利技术实施例一空中姿态的结构俯视图；图3为本专利技术实施例一空中姿态的立体结构示意图；图4为本专利技术实施例一水下姿态的结构俯视图；图5为本专利技术实施例一水下姿态的立体结构示意图；图6为本专利技术防水电机的内部结构剖视图；图7为本专利技术防水电机的外部立体结构示意图；图8为本专利技术无线收发模块的天线安装示意图；图9为本专利技术实施例二空中姿态的结构俯视图；图10为本专利技术实施例二水下姿态的结构俯视图；图11为本专利技术姿态调节装置的结构示意图；图12为本专利技术浮力调节装置的结构示意图；其中：1为机架，2为防水电子舱，3为姿态调节装置，301为姿态调节舱，302为水袋A，303为双向水泵A，4为浮力调节装置，401为浮力调节舱，402为水袋B，403为双向水泵B，5为防水电机，6为螺旋桨，7为天线，8为旋翼，9为舱盖，10为斯特封，11为外界水。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。本专利技术包括机架1、防水电子舱2、姿态调节装置3、浮力调节装置4、防水电机5、螺旋桨6、天线7、旋翼8、舱盖9、斯特封10，其中防水电子舱2整体呈圆柱状，包括彼此密封连接的舱盖9和舱体；机架1为多个、沿防水电子舱2的舱盖9的圆周方向布置，各机架1等高设置；防水电子舱2位于各机架1正中间的下方，可以保证两栖机器人的重心稳定。每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可切换航行姿态的旋翼海空两栖机器人，其特征在于：包括机架(1)、防水电子舱(2)、姿态调节装置(3)、浮力调节装置(4)、防水电机(5)、螺旋桨(6)及旋翼(8)，该机架(1)为多个、沿防水电子舱(2)的圆周方向布置，每个所述机架(1)的一端均与防水电子舱(2)连接，另一端均直连有防水电机(5)，各所述防水电机(5)的输出端均连接有螺旋桨(6)；各所述机架(1)中的其中两个机架(1)的轴向中心线共线，且与所述防水电子舱(2)的轴向中心线垂直相交；所述防水电子舱(2)安装有接收遥控器无线控制信号的无线收发模块，各所述防水电机(5)的电源线由各所述机架(1)内部走线，直接连接于所述防水电子舱(2)；各所述防水电机(5)输出轴的轴向在两栖机器人处于空中姿态时为竖直方向，驱动各所述螺旋桨(6)旋转、实现两栖机器人空中飞行，所述防水电子舱(2)上分别安装有姿态调节装置(3)和浮力调节装置(4)，通过该姿态调节装置(3)将两栖机器人调节为水下工作状态，各所述防水电机(5)输出轴的轴向在两栖机器人处于水下姿态时为水平方向，各所述防水电机(5)驱动螺旋桨(6)旋转、实现两栖机器人在水下运动；所述两栖机器人在水中的浮力通过浮力调节装置(4)调节，进而调节两栖机器人在水中的深度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可切换航行姿态的旋翼海空两栖机器人，其特征在于：包括机架(1)、防水电子舱(2)、姿态调节装置(3)、浮力调节装置(4)、防水电机(5)、螺旋桨(6)及旋翼(8)，该机架(1)为多个、沿防水电子舱(2)的圆周方向布置，每个所述机架(1)的一端均与防水电子舱(2)连接，另一端均直连有防水电机(5)，各所述防水电机(5)的输出端均连接有螺旋桨(6)；各所述机架(1)中的其中两个机架(1)的轴向中心线共线，且与所述防水电子舱(2)的轴向中心线垂直相交；所述防水电子舱(2)安装有接收遥控器无线控制信号的无线收发模块，各所述防水电机(5)的电源线由各所述机架(1)内部走线，直接连接于所述防水电子舱(2)；各所述防水电机(5)输出轴的轴向在两栖机器人处于空中姿态时为竖直方向，驱动各所述螺旋桨(6)旋转、实现两栖机器人空中飞行，所述防水电子舱(2)上分别安装有姿态调节装置(3)和浮力调节装置(4)，通过该姿态调节装置(3)将两栖机器人调节为水下工作状态，各所述防水电机(5)输出轴的轴向在两栖机器人处于水下姿态时为水平方向，各所述防水电机(5)驱动螺旋桨(6)旋转、实现两栖机器人在水下运动；所述两栖机器人在水中的浮力通过浮力调节装置(4)调节，进而调节两栖机器人在水中的深度。


2.根据权利要求1所述可切换航行姿态的旋翼海空两栖机器人，其特征在于：所述姿态调节装置(3)包括姿态调节舱(301)、水袋A(302)及双向水泵A(303)，该姿态调节舱(301)安装在防水电子舱(2)的侧面，内部容置有可伸缩的水袋A(302)，所述双向水泵A(303)安装于防水电子舱(2)的内部，分别与所述水袋A(302)及防水电子舱(2)外部的外界水(11)相连通；通过所述双向水泵A(303)对水袋A(302)进水或排水来改变两栖机器人的重心，进而调节所述两栖机器人的姿态。


3.根据权利要求1所述可切换航行姿态的旋翼海空两栖机器人，其特征在于：所述浮力调节装置(4)包括浮力调节舱(401)、水袋B(402)及双向水泵B(403)，该浮力调节舱(401)安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琦，李格伦，孙海舰，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21