应用于跨域无人平台的多推进器联动折展装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种应用于跨域无人平台的多推进器联动折展装置和方法，属跨域机器人领域，其包括传动机构和推进器摇摆机构，传动机构包括动力单元和传递单元，多个传递单元围绕动力单元布置且并与动力单元相连接，每个传递单元分别与一套推进器摇摆机构相连，传递单元用于将来自动力单元的驱动力传递给推进器摇摆机构。本发明专利技术还提供了多推进器联动折展装置的工作方法。本发明专利技术装置可实现四个推进器自主同步折叠与伸展，操控方法简便，还能扩大机构行程，具有自锁功能，跨域无人平台能根据外界行驶环境和任务需求改变推进器空间布局从而适应多种水下复杂工作环境和特殊任务需求本发明专利技术装置能增加跨域无人平台抗扰动能力，使其处于稳定状态。处于稳定状态。处于稳定状态。

【技术实现步骤摘要】
应用于跨域无人平台的多推进器联动折展装置和方法


[0001]本专利技术属于跨域机器人领域，更具体地，涉及一种应用于跨域无人平台的多推进器联动折展装置和方法。

技术介绍

[0002]人类生活的地球环境分为水陆空三个领域，一直以来人类对三个领域的探索活动从未停止过。相对陆地上人类容易活动的地方，水域环境更加复杂、未知，适用于陆域和海域环境的装备是国家重点发展的领域。
[0003]起初人类利用载人、无人机器人在单一的领域进行活动，后来随着技术的提高，可以利用简易两栖机器人在两个领域进行简单的活动。但是，到目前为止针对复杂的跨域环境的跨域机器人还很少，它涉及到陆域、水域过渡与陆域过渡、水域。水域环境中任务多样(比如，海面侦测，海面搜救，资源勘查，水下管道检测，水下桥梁探测等，环境复杂(如海浪扰动，水下阻力大等)，这些复杂环境和任务需求给跨域无人平台的研制带来了很大的困难，跨域无人平台在水域环境中多采用推进器提供动力，而其推进器系统布置决定了跨域无人平台在复杂水域环境下的适应性、通过能力以及行驶效率。
[0004]然而，现有的两栖机器人普遍采用推进器固定的布置方式，不能根据外部环境和任务需求改变推进器空间分布状态，为了提高机器人稳定性时，会造成横截面增加，陆地和水下行驶阻力大，推进器效率低，功耗大，无法通过狭窄区域，环境适应能力差。为了减小阻力时，会减少横截面积，当遇到海浪扰动随机扰动时，机器人不能保持稳定状态。
[0005]申请号为201710434755.6的中国专利申请公开了一种轮浆腿一体的两栖机器人及其控制方法，采用喷水推进器的方式在水中行驶，共有四个推进器，四个推进器空间位置固定，推进器的宽度大于车体宽度，在陆地行驶时阻力大，推进器不能折叠，车体不能通过狭窄区域。申请号为201711018762.4的中国专利申请提出了一种串联式混合动力水陆两栖机器人，采用喷水推进器的方式在水中行驶，推进的空间位置固定，抵抗海浪扰动能力低，不能根据环境改变状态，适应环境能力差，机构比较复杂，控制难度大。
[0006]由此可见，现有技术下跨域无人平台无法根据外部行驶环境实时变换推进器空间布局来满足不同的工作任务需求，也无法适用复杂狭窄的工作区域，无法达到推进器效率最优化。因此，寻求一种能根据外部行驶环境和任务需求自主变换推进器空间分布的装置具有重要意义。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种应用于跨域无人平台的多推进器联动折展装置和方法，通过设计巧妙的驱动结构和连杆机构，实现对推进器自主同步折叠与伸展，使得跨域无人平台能稳定适用各种各样的应用场景。
[0008]为实现上述目的，按照本专利技术的第一个方面，提供了一种应用于跨域无人平台的多推进器联动折展装置，其包括：传动机构和推进器摇摆机构，传动机构包括动力单元和传
递单元，其中，多个传递单元围绕动力单元布置且并与动力单元相连接，以能被动力单元驱动，每个传递单元分别与一套推进器摇摆机构相连，推进器摇摆机构的数量与传递单元的数量相同，传递单元用于将来自动力单元的驱动力传递给推进器摇摆机构，
[0009]每一套推进器摇摆机构连接一个推进器，推进器摇摆机构的数量与推进器的数量相同，推进器摇摆机构包括相互铰接的主动摇杆、方形连接杆和Z形连接杆，Z形连接杆包括第一水平段、垂直段和第二水平段，垂直段分别与第一水平段一端和第二水平段一端固定为一体，第二水平段另一端与推进器固定，主动摇杆一端与传递单元相连接且该端只能原位转动，主动摇杆另一端与方形连接杆的一端铰接，方形连接杆的另一端与Z性连接杆的第一水平段另一端铰接，Z形连接杆的垂直段只能原位旋转，通过一套动力单元带动多套推进器摇摆机构，从而实现对多个推进器的联动折展。
[0010]进一步的，Z形连接杆的垂直段原位旋转的位置为Z形连接杆转轴处，主动摇杆与传递单元相连接位置为主动摇杆转轴位置，设点A代表主动摇杆转轴的位置，点B代表Z形连接杆转轴的位置，点C代表方形连接杆与主动摇杆铰接处的位置，点D代表方形连接杆与Z形连接杆的第一水平段铰接处的位置，点C
’
表示整个推进器摇摆机构处于死点位置时方形连接杆与主动摇杆铰接处的位置，点D
’
表示整个推进器摇摆机构处于死点位置时方形连杆与Z形连接杆第一水平段铰接处的位置，L1表示主动摇杆长度，L2表示方形连接杆长度，L3表示Z形连接杆的第一水平段的长度，并且当推进器处于内收状态时，主动摇杆和Z形连接杆的第一水平段相互平行，主动摇杆、Z形连接杆第一水平段和方形连接杆形成Z字形时，B点到AC线的垂直距离为L4，C点到BD
’
间的垂直距离为L5，各个长度必须满足以下几何关系：
[0011](L1+L5)2+(L4+L3)2＝(L1+L2)2[0012][0013]整个推进器摇摆机构处于死点位置时，方形连接杆和主动摇杆连接成一条直线，Z形连接杆第一水平段与方形连接杆间形成锐角夹角，此时AC
’
D
’
三点连成一条直线。
[0014]进一步的，动力单元具有一套，传递单元具有四套，分别为第一传递单元、第二传递单元、第三传递单元和第四传递单元，其中第一传递单元和第二传递单元结构相同，第三传递单元和第四传递单元结构相同，四套传递单元以动力单元为圆心布置，第一传递单元、动力单元和第二传递单元在一条直线上，第三传递单元、动力单元和第四传递单元在一条直线上，推进器摇摆机构具有结构相同的四套，每套传递单元对应连接一套推进器摇摆机构。
[0015]进一步的，动力单元包括支撑底座，电机，主齿轮和第一轴端挡圈，其中，电机通过法兰固定于支撑底座，主齿轮通过凹槽和电机转轴上的凸块相匹配，实现主齿轮和电机的连接以使主齿轮能被电机驱动，电机在收到控制系统命令执行正转或者反转时，带动主齿轮正向转动或者反向转动，主齿轮一端通过电机输出轴的轴肩固定，另一端通过第一轴端挡圈限制轴向运动。
[0016]进一步的，第一传递单元和第二传递单元均包括轴承座、第一滚动轴承、轴承端盖、带轮支撑板、第一主动带轮、第一转轴、第一从动齿轮和第一弹性挡圈，其中，
[0017]第一从动齿轮与主齿轮啮合连接，第一从动齿轮和第一转轴固定连接，第一转轴上设置有轴肩，第一从动齿轮一端被第一转轴的轴肩支撑，另一端被第一弹性挡圈固定，第一转轴下端和第一主动带轮紧配合，第一主动带轮上端通过轴肩固定，下端通过带轮支撑
板固定，第一转轴底端通过第一滚动轴承被轴承座支撑，轴承端盖通过螺母限制轴承轴向运动，轴承座安装于支撑底板上。
[0018]进一步的，第三传递单元和第四传递单元均包括方形底座、第一铜套、铜套盖板、第二转轴、第二从动齿轮、第二弹性挡圈、圆柱支撑座、第二铜套、第一带轮支撑块、第二主动带轮、第三转轴、第三从动齿轮和第三弹性挡圈，其中，
[0019]第二从动齿轮与主齿轮啮合，第二从动齿轮一端通过第二转轴的轴肩固定，另一端通过第二弹性挡圈固定，第二从动齿轮与第二转轴紧配合，第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于跨域无人平台的多推进器联动折展装置，其特征在于，其包括：传动机构(100)和推进器摇摆机构(200)，传动机构(100)包括动力单元和传递单元，其中，多个传递单元围绕动力单元布置且并与动力单元相连接，以能被动力单元驱动，每个传递单元分别与一套推进器摇摆机构相连，推进器摇摆机构的数量与传递单元的数量相同，传递单元用于将来自动力单元的驱动力传递给推进器摇摆机构，每一套推进器摇摆机构连接一个推进器，推进器摇摆机构的数量与推进器的数量相同，推进器摇摆机构包括相互铰接的主动摇杆(208)、方形连接杆(211)和Z形连接杆(217)，Z形连接杆包括第一水平段、垂直段和第二水平段，垂直段分别与第一水平段一端和第二水平段一端固定为一体，第二水平段另一端与推进器固定，主动摇杆(208)一端与传递单元相连接且该端只能原位转动，主动摇杆(208)另一端与方形连接杆(211)的一端铰接，方形连接杆(211)的另一端与Z性连接杆的第一水平段另一端铰接，Z形连接杆的垂直段只能原位旋转，通过一套动力单元带动多套推进器摇摆机构，从而实现对多个推进器的联动折展。2.如权利要求1所述的一种应用于跨域无人平台的多推进器联动折展装置，其特征在于，Z形连接杆的垂直段原位旋转的位置为Z形连接杆转轴处，主动摇杆(208)与传递单元相连接位置为主动摇杆转轴位置，设点A代表主动摇杆转轴的位置，点B代表Z形连接杆转轴的位置，点C代表方形连接杆与主动摇杆铰接处的位置，点D代表方形连接杆与Z形连接杆的第一水平段铰接处的位置，点C
’
表示整个推进器摇摆机构处于死点位置时方形连接杆与主动摇杆铰接处的位置，点D
’
表示整个推进器摇摆机构处于死点位置时方形连杆与Z形连接杆第一水平段铰接处的位置，L1表示主动摇杆长度，L2表示方形连接杆长度，L3表示Z形连接杆的第一水平段的长度，并且当推进器处于内收状态时，主动摇杆和Z形连接杆的第一水平段相互平行，主动摇杆、Z形连接杆第一水平段和方形连接杆形成Z字形时，B点到AC线的垂直距离为L4，C点到BD
’
间的垂直距离为L5，各个长度必须满足以下几何关系：(L1+L5)2+(L4+L3)2＝(L1+L2)2整个推进器摇摆机构处于死点位置时，方形连接杆和主动摇杆连接成一条直线，Z形连接杆第一水平段与初始位置成直角夹角，此时AC
’
D
’
三点连成一条直线。3.如权利要求2所述的一种应用于跨域无人平台的多推进器联动折展装置，其特征在于，动力单元具有一套，传递单元具有四套，分别为第一传递单元、第二传递单元、第三传递单元和第四传递单元，其中第一传递单元和第二传递单元结构相同，第三传递单元和第四传递单元结构相同，四套传递单元以动力单元为圆心布置，第一传递单元、动力单元和第二传递单元在一条直线上，第三传递单元、动力单元和第四传递单元在一条直线上，推进器摇摆机构具有结构相同的四套，每套传递单元对应连接一套推进器摇摆机构。4.如权利要求3所述的一种应用于跨域无人平台的多推进器联动折展装置，其特征在于，动力单元包括支撑底座(101)，电机(102)，主齿轮(103)和第一轴端挡圈(104)，其中，电机(102)通过法兰固定于支撑底座(101)，主齿轮(103)通过凹槽和电机(102)转轴上的凸块相匹配，实现主齿轮(103)和电机(102)的连接以使主齿轮能被电机(102)驱动，电机(102)在收到控制系统命令执行正转或者反转时，带动主齿轮(103)正向转动或者反向转动，主齿轮(103)一端通过电机输出轴的轴肩固定，另一端通过第一轴端挡圈(104)限制轴向运动。
5.如权利要求4所述的一种应用于跨域无人平台的多推进器联动折展装置，其特征在于，第一传递单元和第二传递单元均包括轴承座(105)、第一滚动轴承(106)、轴承端盖(107)、带轮支撑板(108)、第一主动带轮(109)、第一转轴(110)、第一从动齿轮(111)和第一弹性挡圈(112)，其中，第一从动齿轮(111)与主齿轮(103)啮合连接，第一从动齿轮(111)和第一转轴(110)固定连接，第一转轴(110)上设置有轴肩，第一从动齿轮(111)一端被第一转轴(110)的轴肩支撑，另一端被第一弹性挡圈(112)固定，第一转轴(110)下端和第一主动带轮(109)紧配合，第一主动带轮(109)上端通过轴肩固定，下端通过带轮支撑板(108)固定，第一转轴(110)底端通过第一滚动轴承(106)被轴承座(105)支撑，轴承端盖(107)通过螺母限制轴承(106)轴向运动，轴承座(105)安装于支撑底板(101)上。6.如权利要求5所述的一种应用于跨域无人平台的多推进器联动折展装置，其特征在于，第三传递单元和第四传递单元均包括方...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩斌，闫泽峰，梁承元，解恒鹏，肖子玉，陈学东，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：