一种桨腿式可变形水陆两栖六足机器人，涉及一种水陆两栖六足机器人。本发明专利技术解决了现有的水陆两栖六足机器人结构冗余复杂、水陆模式切换难、低运行效率低、速度慢，难以同时满足陆地越障和水下推进要求的问题。本发明专利技术的三个桨腿驱动模块固定在底盘的前部、中部和后部，电池安装在底盘上，且电池位于前部和中部的桨腿驱动模块之间，变形驱动模块通过螺栓安装在底盘上，且变形驱动模块位于中部和后部的桨腿驱动模块之间，驱动控制系统通过螺栓固定安装在底盘的后部，外壳上盖和外壳下盖分别盖装在底盘上，外壳上盖和外壳下盖与底盘之间通过软密封防水密封。本发明专利技术用于陆地行走和水面或水下推进领域。
【技术实现步骤摘要】
一种桨腿式可变形水陆两栖六足机器人
本专利技术涉及一种水陆两栖六足机器人，具体涉及一种桨腿式可变形水陆两栖六足机器人，是一种依靠桨腿驱动的，通过变换形态实现水、陆工作模式切换的水陆两栖六足机器人。
技术介绍
随着人类在复杂环境下进行科学考察、资源勘探与开发、灾害救援与处理以及进行军事行动的需求与日俱增，能在复杂环境下运行的机器人的开发与应用成为重点研究领域之一。水陆两栖机器人能够在水、陆以及水陆过渡带中运行，其作为执行上述任务的载体具有非常大的发展潜力。当前国内外所研究的水陆两栖机器人多有局限，这些机器人大体可分为两种：一种是基于分离式的水、陆驱动机构，要么需要手动更换驱动机构，要么需要复杂的冗余驱动系统来完成水、陆驱动机构的自动切换，环境适应性低；另一种是基于复合式的水陆驱动机构，一般形状复杂制造困难，而且运行效率低、速度慢，很难同时满足陆地越障和水下推进的要求。综上所述，现有的水陆两栖六足机器人结构冗余复杂、水陆模式切换难、低运行效率低、速度慢，难以同时满足陆地越障和水下推进要求的问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的水陆两栖六足机器人结构冗余复杂、水陆模式切换难、低运行效率低、速度慢，难以同时满足陆地越障和水下推进要求的问题。进而提供了一种桨腿式可变形水陆两栖六足机器人。本专利技术的技术方案是一种桨腿式可变形水陆两栖六足机器人，包括外壳上盖、外壳下盖、软密封、三个桨腿驱动模块、变形驱动模块、电池、驱动控制系统和底盘，三个桨腿驱动模块通过螺栓固定在底盘的前部、中部和后部，电池通过螺栓安装在底盘上，且电池位于前部和中部的桨腿驱动模块之间，变形驱动模块通过螺栓安装在底盘上，且变形驱动模块位于中部和后部的桨腿驱动模块之间，驱动控制系统通过螺栓固定安装在底盘的后部，外壳上盖和外壳下盖分别盖装在底盘上，外壳上盖和外壳下盖与底盘之间通过软密封防水密封。进一步地，软密封为橡胶防水密封垫。进一步地，桨腿驱动模块包括驱动电机模块、双节万向联轴器、支座、摆杆和桨腿，双节万向联轴器的首、尾两节分别通过销钉卡簧连接在驱动电机模块和桨腿上，支座和摆杆安装在双节万向联轴器的尾端，且支座和摆杆之间形成转动关节。进一步地，驱动电机模块包括无刷电机、减速器、电机座、输出轴和滚动轴承，减速器套装在无刷电机上之后通过螺钉固定在电机座上，输出轴通过滚动轴承转动安装在电机座上，减速器的输出轴与输出轴之间通过键连接。进一步地，支座包括支座基体、支座石墨铜套和支座端盖，支座基体为槽形基座，支座基体相对的侧端面上开设有通孔，每个通孔内内嵌有一个支座石墨铜套，支座端盖通过螺栓安装在支座基体上。进一步地，摆杆包括摆杆基体、摆杆石墨铜套、摆杆端盖和一对摆杆轴，摆杆石墨铜套嵌套在摆杆基体中，摆杆端盖通过螺栓固定在摆杆基体上，一对摆杆轴嵌套在摆杆基体中，摆杆轴通过轴肩和轴端挡圈轴向定位，同时，通过键连接周向定位，实现摆杆轴与摆杆基体固连。进一步地，桨腿包括锥帽、内嵌梁、固定螺钉、桨腿基体和螺旋轴，桨腿基体上设有螺旋榫，螺旋轴上开设螺旋槽，螺旋轴插装在桨腿基体内并通过固定螺钉旋入螺旋轴的螺孔内固定，内嵌梁嵌入到桨腿基体内，且内嵌梁的一端伸入到螺旋槽处，锥帽安装在桨腿基体的桨毂外部的圆台凸起上；桨腿基体外形为C形螺旋桨叶，锥帽和桨腿基体均由柔性耐磨材料制成。进一步地，锥帽和桨腿基体均由热塑性聚氨酯橡胶材料制成。进一步地，内嵌梁为C形刚条，三根C形刚条为一组内嵌梁，两组内嵌梁分别嵌入到桨腿基体的两个C形螺旋桨叶内。进一步地，变形驱动模块包括前后楔杆、中间横梁、驱动横梁、一对滑杆、滑杆石墨铜套、舵机、舵机座、舵机摇杆、连杆和中间楔杆，舵机与舵机座通过螺栓连接组成驱动舵机模块并通过螺栓固定在底盘上，前后楔杆、中间横梁和中间楔杆通过角铝和螺栓连接组成限位楔杆模块，横梁、滑杆、滑杆石墨铜套、舵机摇杆和连杆通过销轴传动组成曲柄滑块机构，滑杆石墨铜套通过螺栓固定在底盘上，一对滑杆可上下滑动套装入滑杆石墨铜套内，驱动舵机模块通过曲柄滑块机构的传动实现限位楔杆模块在竖直方向上的升降。本专利技术与现有技术相比具有以下改进效果：本专利技术采用柔顺性桨腿复合驱动机构，桨腿由高弹性的基体和高刚性的内嵌梁构成，可根据执行任务区域的地形更换内嵌梁的材料调节桨腿的整体刚度以获得合适的柔顺性，其沿轴向驱动即可作为在水下螺旋桨式推进器，沿周向驱动即可作为陆上柔顺腿式驱动机构，可以同时满足陆地越障和水下推进的要求，环境适应性强；本专利技术重心位于浮心的正下方，在水中具有向上稳定性，一旦偏离正常水平姿态，机器人所受重力和浮力即立刻形成一对与偏移方向相反的力偶，使机器人具有恢复原有姿态的趋势，增强机器人在水中姿态平稳，抗波浪扰动能力强；本专利技术采用楔杆限位、自重复位的变形机构，由碳纤维板材零件拼接而成，结构简单，依靠大扭力舵机通过曲柄滑块机构驱动变形机构在上下两极限位置间运动，行程小，水陆模式切换快速，切换时间不超过0.5s；本专利技术所述机器人采用高功率密度的盘式无刷直流电机和适配的减速器，使其陆上平地行进速度(m/s)/体长(m)比值最高可达5.19，水中推进速度(m/s)/体长(m)比值最高可达0.5，翻越垂直障碍高度可达25cm，攀爬纵坡坡度可达32°。本专利技术依靠桨腿进行驱动的、依靠自动变形机构切换水下旋桨推进模式和陆地腿式行进模式的水陆两栖六足机器人，解决了现有水陆两栖六足机器人结构冗余复杂、水陆模式切换难、低运行效率低、速度慢，难以同时满足陆地越障和水下推进要求的问题，为复杂环境下执行科考、勘探、救灾、侦察等多种任务提供一种有效的高技术手段。附图说明图1为本专利技术的外形图；图2为本专利技术的结构原理图；图3为本专利技术中桨腿驱动模块的结构示意图；图4为本专利技术中变形驱动模块的结构示意图；图5为本专利技术中电机驱动模块的结构示意图；图6为本专利技术中支座的结构示意图；图7为本专利技术中摆杆的结构示意图；图8为本专利技术中桨腿的结构示意图；图9是图8的轴测图；图10为本专利技术陆上直线运动实现原理图；图11为本专利技术陆上转向运动实现原理图；图12为本专利技术水中直线运动实现原理图；图13为本专利技术水中转向运动实现原理图；具体实施方式具体实施方式一：结合图1至图13说明本实施方式，一种桨腿式可变形水陆两栖六足机器人包括外壳上盖1、外壳下盖2、软密封3、三个桨腿驱动模块4、变形驱动模块5、电池6、驱动控制系统7和底盘8，三个桨腿驱动模块4通过螺栓固定在底盘8的前部、中部和后部，电池6通过螺栓安装在底盘8上，且电池6位于前部和中部的桨腿驱动模块4之间，变形驱动模块5通过螺栓安装在底盘8上，且变形驱动模块5位于中部和后部的桨腿驱动模块4之间，驱动控制系统7通过螺栓固定安装在底盘8的后部，外壳上盖1和外壳下盖2分别盖装在底盘8上，外壳上盖1和外壳下盖2与底盘8之间通过软密封3防水密封。本实施方式的取长补短，结合两类驱动机构的优点，开发研制出具有结构简单、运行效率高、环境适应性强且能在陆地快速越本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种桨腿式可变形水陆两栖六足机器人，其特征在于：它包括外壳上盖(1)、外壳下盖(2)、软密封(3)、三个桨腿驱动模块(4)、变形驱动模块(5)、电池(6)、驱动控制系统(7)和底盘(8)，/n三个桨腿驱动模块(4)通过螺栓固定在底盘(8)的前部、中部和后部，电池(6)通过螺栓安装在底盘(8)上，且电池(6)位于前部和中部的桨腿驱动模块(4)之间，变形驱动模块(5)通过螺栓安装在底盘(8)上，且变形驱动模块(5)位于中部和后部的桨腿驱动模块(4)之间，驱动控制系统(7)通过螺栓固定安装在底盘(8)的后部，外壳上盖(1)和外壳下盖(2)分别盖装在底盘(8)上，外壳上盖(1)和外壳下盖(2)与底盘(8)之间通过软密封(3)防水密封。/n
【技术特征摘要】
1.一种桨腿式可变形水陆两栖六足机器人，其特征在于：它包括外壳上盖(1)、外壳下盖(2)、软密封(3)、三个桨腿驱动模块(4)、变形驱动模块(5)、电池(6)、驱动控制系统(7)和底盘(8)，
三个桨腿驱动模块(4)通过螺栓固定在底盘(8)的前部、中部和后部，电池(6)通过螺栓安装在底盘(8)上，且电池(6)位于前部和中部的桨腿驱动模块(4)之间，变形驱动模块(5)通过螺栓安装在底盘(8)上，且变形驱动模块(5)位于中部和后部的桨腿驱动模块(4)之间，驱动控制系统(7)通过螺栓固定安装在底盘(8)的后部，外壳上盖(1)和外壳下盖(2)分别盖装在底盘(8)上，外壳上盖(1)和外壳下盖(2)与底盘(8)之间通过软密封(3)防水密封。
2.根据权利要求1的一种桨腿式可变形水陆两栖六足机器人，其特征在于：软密封(3)为橡胶防水密封垫。
3.根据权利要求2的一种桨腿式可变形水陆两栖六足机器人，其特征在于：桨腿驱动模块(4)包括驱动电机模块(9)、双节万向联轴器(10)、支座(11)、摆杆(12)和桨腿(13)，双节万向联轴器(10)的首、尾两节分别通过销钉卡簧连接在驱动电机模块(9)和桨腿(13)上，支座(11)和摆杆(12)安装在双节万向联轴器(10)的尾端，且支座(11)和摆杆(12)之间形成转动关节。
4.根据权利要求3的一种桨腿式可变形水陆两栖六足机器人，其特征在于：驱动电机模块(9)包括无刷电机(24)、减速器(25)、电机座(26)、输出轴(27)和滚动轴承(28)，减速器(25)套装在无刷电机(24)上之后通过螺钉固定在电机座(26)上，输出轴(27)通过滚动轴承(28)转动安装在电机座(26)上，减速器(25)的输出轴与输出轴(27)之间通过键连接。
5.根据权利要求4的一种桨腿式可变形水陆两栖六足机器人，其特征在于：支座(11)包括支座基体(29)、支座石墨铜套(30)和支座端盖(31)，支座基体(29)为槽形基座，支座基体(29)相对的侧端面上开设有通孔，每个通孔内内嵌有一个支座石墨铜套(30)，支座端盖(31)通过螺栓安装在支座基体(29)上。
6.根据权利要求5的一种桨腿式可变形水陆两栖六足机器人，其特征在于：摆杆(12)包括摆杆基体(32)、...
【专利技术属性】
技术研发人员：张赫，卢光正，赵杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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