自采集能量发电型水陆两栖轮足桨一体化机器人制造技术

本发明专利技术公开了自采集能量发电型水陆两栖轮足桨一体化机器人,包括：自采集能量发电型轮足桨驱动模块、光伏球体双模式发电器、微纳米摩擦发电器、执行功能模块、智能控制器、蓄电池A及电路、定位器、环境传感器、密闭舱、前端浮体、后端浮体、框架；在陆地上进行行走或者在水中浮游航行过程中，其振动力或水中压力能够分别驱动压电发电型轮足装配的压电发电器A和压电发电型轮桨上装配的压电发电器B产生压电发电效应，能够驱动装配在框架下面的微纳米摩擦发电器产生摩擦发电效应；装配的光伏球体双模式发电器具有太阳光伏发电模式和远程激光致光伏发电模式。因此，本发明专利技术具有自采集多种能量来进行发电的功能。

An integrated robot of amphibious wheel, foot and oar with self collecting energy for power generation

【技术实现步骤摘要】
自采集能量发电型水陆两栖轮足桨一体化机器人
本专利技术属于水陆两栖机器人开发应用
，更具体地涉及自采集能量发电型水陆两栖轮足桨一体化机器人。
技术介绍
人类目前对海洋与岛礁的研究范围大多还停留在近海、湖泊和沼泽等近海环境。从海洋与岛礁的研究和开发前景来看，由于海洋与岛礁的环境复杂性，人们无法像在大陆上一样做到行动自如，因此研制一种代替人类进行海洋与岛礁环境探测、任务执行的两栖机器人能够帮助人们更加有利于实现海洋和岛礁的测量、探索与开发。目前国内外研究设计的机器人种类较多，根据它们推进器原理的不同，可以大致分为轮式机器人、腿式机器人和类蛇机器人。轮式机器人最大的特点是移动时能量损失少，移动较快，效率较高，但是对环境地形要求也较高，因此不适应于某些特殊的环境，也不适应在水中航行；腿式推进器机器人一般包括：大腿、小腿、脚踝等部分，在陆地上具有较强的越障能力，对不规则地形也具有较好的适应能力，但是不适应在水中航行；类蛇形推进器机器人对运动的空间要求较低，可以应用于特殊环境及救灾等工作，也能够在水中航行，但是在极恶劣环境下效率会降低；目前，两栖仿生类机器人虽然在一定程度上能够实现水陆两栖运动，但由于其机械结构复杂多变，控制要求也较高，其能量消耗及需求相对比一般机器人要高很多，因此推广于实际的应用中还有一些技术障碍问题需要解决。当前，如何开发在海洋与岛礁都能够方便进行工作的机器人，如何进一步提高水陆两栖机器人的各项性能，如何进一步满足两栖机器人在长时间航行过程中对能量的需求，这些问题有待人们解决。<br>
技术实现思路
针对当前在两栖机器人领域存在的系列技术问题，本专利技术提供自采集能量发电型水陆两栖轮足桨一体化机器人，以提高两栖机器人的各项性能。本专利技术提供自采集能量发电型水陆两栖轮足桨一体化机器人,包括两种工作模式：陆地爬行自采集能量发电工作模式、水中浮游自采集能量发电工作模式；所述自采集能量发电型水陆两栖轮足桨一体化机器人,包括：若干自采集能量发电型轮足桨驱动模块、光伏球体双模式发电器、微纳米摩擦发电器、执行功能模块、智能控制器、蓄电池A及电路、定位器、环境传感器、密闭舱、前端浮体、后端浮体、框架；所述自采集能量发电型轮足桨驱动模块固定装配在框架的两侧面；所述光伏球体双模式发电器装配在框架的后端上面；所述执行功能模块装配在框架的前端上面；所述环境传感器装配在靠近框架的前端的上面；所述智能控制器、蓄电池A及电路、定位器均装配在密闭舱内；所述密闭舱装配在框架的中部上面；所述前端浮体装配在框架的前端下面；所述后端浮体装配在框架的后端下面；所述微纳米摩擦发电器装配在框架的中部下面；所述自采集能量发电型轮足桨驱动模块、光伏球体双模式发电器、微纳米摩擦发电器、执行功能模块、蓄电池A及电路、定位器、环境传感器、密闭舱均与智能控制器相连接；所述自采集能量发电型轮足桨驱动模块、光伏球体双模式发电器、微纳米摩擦发电器、执行功能模块、定位器、环境传感器和智能控制器均通过电路与蓄电池A相连接。上述方案中，所述自采集能量发电型轮足桨驱动模块，包括：若干个自采集能量发电型轮足桨、轮毂、轮轴、轴承、轮足桨旋转驱动电机、轮足桨旋转驱动连接件、轮足桨角度回转驱动电机、轮足桨角度回转驱动连接件；所述轴承装配在轮轴的外侧；所述轮轴的一端与轮毂连接；所述轮轴的另一端通过轮足桨旋转驱动连接件与轮足桨旋转驱动电机相连接；所述轮足桨旋转驱动连接件的侧面通过轮足桨角度回转驱动连接件与轮足桨角度回转驱动电机相连接；所述自采集能量发电型轮足桨，包括：压电发电型轮足和压电发电型轮桨；所述压电发电型轮足固定装配在压电发电型轮桨的一端；所述压电发电型轮桨的另一端按照一定的角度固定装配在轮毂和轮轴的连接部位，并构成旋转轮形态结构。上述方案中，所述压电发电型轮足由压电发电器A与轮足端复合构成；所述压电发电型轮桨由压电发电器B与轮桨背面复合构成；所述压电发电器A和压电发电器B均包括：弹性基板、内电极层A、压电发电材料、外电极层A、外弹性保护层；所述弹性基板的一面与轮桨背面相连接；所述弹性基板的另一面与内电极层A的一面相连接；所述内电极层A的另一面与压电发电材料的一面相连接；所述压电发电材料的另一面与外电极层A的一面相连接；所述外电极层A的另一面与外弹性保护层相连接；所述内电极层A和外电极层A通过电路与蓄电池A相连接；所述压电发电型轮足和所述压电发电型轮桨的最外层均有防水与耐磨的弹性保护层。上述方案中，所述光伏球体双模式发电器包括：光伏球体发电器、球体壳、电路器件及蓄电池B、支撑杆；所述球体壳采用中空结构的两个半圆体壳组合构成；所述光伏球体发电器复合在中空结构的两个半圆体壳的外表面；所述电路器件及蓄电池B装配在中空结构的两个半圆体壳内；所述支撑杆的一端与球体壳相连接；所述支撑杆的另一端与框架相固定连接；所述光伏球体发电器，包括：光伏薄膜层、柔性内电极层、柔性透明外电极层、激光器；所述柔性内电极层的一面复合在两个半圆体壳的外表面；所述柔性内电极层的另一面与光伏薄膜层的一面相连接；所述光伏薄膜层的另一面与柔性透明外电极层相连接；所述柔性内电极层和柔性透明外电极层通过电路与蓄电池B相连接；所述激光器独立设置；所述光伏球体双模式发电器，包括：太阳光伏发电模式、远程激光致光伏发电模式；所述远程激光致光伏发电模式具有远程无线传输激光能量的功能；所述远程激光致光伏发电模式由激光器、光伏薄膜层、蓄电池B及电路共同构成；所述激光器能够在远程辐照在光伏薄膜层上，产生光伏发电效应；所述激光器的发射波长与光伏薄膜层的吸收波长相匹配对应。上述方案中，所述微纳米摩擦发电器，包括：内微纳米摩擦材料层、外微纳米摩擦材料层、内电极层B、外电极层B、内弹性支撑板、外弹性支撑板、内刚性连接件、外弹性连接件、固定件；所述内弹性支撑板的一面与框架的底部相连接；所述内弹性支撑板的另一面与内电极层B的一侧面相连接；所述内电极层B的另一侧面与内微纳米摩擦材料层的一面相连接；所述内微纳米摩擦材料层的两端分别通过内刚性连接件与固定件相连接；所述内微纳米摩擦材料层的另一面与外微纳米摩擦材料层的一面相对应，并保持一定的微小距离；所述外微纳米摩擦材料层的另一面与外电极层B的一面相连接；所述外电极层B的另一面与外弹性支撑板相连接；所述外微纳米摩擦材料层的两端分别通过外弹性连接件与固定件相连接；所述内电极层B和外电极层B通过电路与蓄电池A相连接。上述方案中，所述内微纳米摩擦材料层和外微纳米摩擦材料层分别采用两种不相同的高分子聚合物材料,或分别采用高分子聚合物材料和金属材料；两种不相同的高分子聚合物材料或高分子聚合物材料/金属材料，分别带上等量的异种电荷；所述高分子聚合物材料和金属材料的表面进行微纳米结构化处理；所述微纳米结构化处理的方式为：在高分子聚合物材料和金属材料的表面采用下列方法之一进行处理：干法蚀刻、湿法刻蚀、光刻蚀、电感耦合等离子体反应离子刻蚀、组装微纳米线阵列或微纳米棒阵列。上述方案中，所述执行功能模块采用摄像器、机器人手臂、测量传感器中的一种或多种；所述前端浮体和后端浮体的材料采用三维石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.自采集能量发电型水陆两栖轮足桨一体化机器人,其特征在于，包括：若干自采集能量发电型轮足桨驱动模块、光伏球体双模式发电器、微纳米摩擦发电器、执行功能模块、智能控制器、蓄电池A及电路、定位器、环境传感器、密闭舱、前端浮体、后端浮体、框架；所述自采集能量发电型轮足桨驱动模块固定装配在框架的两侧面；所述光伏球体双模式发电器装配在框架的后端上面；所述执行功能模块装配在框架的前端上面；所述环境传感器装配在靠近框架的前端的上面；所述智能控制器、蓄电池A及电路、定位器均装配在密闭舱内；所述密闭舱装配在框架的中部上面；所述前端浮体装配在框架的前端下面；所述后端浮体装配在框架的后端下面；所述微纳米摩擦发电器装配在框架的中部下面；所述自采集能量发电型轮足桨驱动模块、光伏球体双模式发电器、微纳米摩擦发电器、执行功能模块、蓄电池A及电路、定位器、环境传感器、密闭舱均与智能控制器相连接；所述自采集能量发电型轮足桨驱动模块、光伏球体双模式发电器、微纳米摩擦发电器、执行功能模块、定位器、环境传感器和智能控制器均通过电路与蓄电池A相连接。/n

【技术特征摘要】
1.自采集能量发电型水陆两栖轮足桨一体化机器人,其特征在于，包括：若干自采集能量发电型轮足桨驱动模块、光伏球体双模式发电器、微纳米摩擦发电器、执行功能模块、智能控制器、蓄电池A及电路、定位器、环境传感器、密闭舱、前端浮体、后端浮体、框架；所述自采集能量发电型轮足桨驱动模块固定装配在框架的两侧面；所述光伏球体双模式发电器装配在框架的后端上面；所述执行功能模块装配在框架的前端上面；所述环境传感器装配在靠近框架的前端的上面；所述智能控制器、蓄电池A及电路、定位器均装配在密闭舱内；所述密闭舱装配在框架的中部上面；所述前端浮体装配在框架的前端下面；所述后端浮体装配在框架的后端下面；所述微纳米摩擦发电器装配在框架的中部下面；所述自采集能量发电型轮足桨驱动模块、光伏球体双模式发电器、微纳米摩擦发电器、执行功能模块、蓄电池A及电路、定位器、环境传感器、密闭舱均与智能控制器相连接；所述自采集能量发电型轮足桨驱动模块、光伏球体双模式发电器、微纳米摩擦发电器、执行功能模块、定位器、环境传感器和智能控制器均通过电路与蓄电池A相连接。


2.根据权利要求1所述的自采集能量发电型水陆两栖轮足桨一体化机器人,其特征在于，所述自采集能量发电型轮足桨驱动模块，包括：若干个自采集能量发电型轮足桨、轮毂、轮轴、轴承、轮足桨旋转驱动电机、轮足桨旋转驱动连接件、轮足桨角度回转驱动电机、轮足桨角度回转驱动连接件；所述轴承装配在轮轴的外侧；所述轮轴的一端与轮毂连接；所述轮轴的另一端通过轮足桨旋转驱动连接件与轮足桨旋转驱动电机相连接；所述轮足桨旋转驱动连接件的侧面通过轮足桨角度回转驱动连接件与轮足桨角度回转驱动电机相连接；所述自采集能量发电型轮足桨，包括：压电发电型轮足和压电发电型轮桨；所述压电发电型轮足固定装配在压电发电型轮桨的一端；所述压电发电型轮桨的另一端固定装配在轮毂和轮轴的连接部位，并构成旋转轮形态结构。


3.根据权利要求2所述的自采集能量发电型水陆两栖轮足桨一体化机器人,其特征在于，所述压电发电型轮足由压电发电器A与轮足端复合构成；所述压电发电型轮桨由压电发电器B与轮桨背面复合构成；所述压电发电器A和压电发电器B均包括：弹性基板、内电极层A、压电发电材料、外电极层A、外弹性保护层；所述弹性基板的一面与轮桨背面相连接；所述弹性基板的另一面与内电极层A的一面相连接；所述内电极层A的另一面与压电发电材料的一面相连接；所述压电发电材料的另一面与外电极层A的一面相连接；所述外电极层A的另一面与外弹性保护层相连接；所述内电极层A和外电极层A通过电路与蓄电池A相连接。


4.根据权利要求1所述的自采集能量发电型水陆两栖轮足桨一体化机器人,其特征在于，所述光伏球体双模式发电器包括：光伏球体发电器、球体壳、电路器件及蓄电池B、支撑杆；所述球体壳采用中空结构的两个半圆体壳组合构成；所述光伏球体发电器复合在中空结构的两个半圆体壳的外表面；所述电路器件及蓄电池B装配在中空结构的两个半圆体壳内；所述支撑杆的一端与球体壳相连接；所述支撑杆的另一端与框架相固定连接；所述光伏球体发电器，包括：光伏薄膜层、柔性内电极层、柔性透明外电极层、激光器；所述柔性内电极层的一面复合在两个半圆体壳的外表面；所述柔性内电极层的另一面与光伏薄膜层的一面相连接；所述光伏薄膜层的另一面与柔性透明外电极层相连接；所述柔性内电极层和柔性透明外电极层通过电...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁曦明，袁一楠，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42