【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多栖机器人领域，具体为一种陆空壁多栖机器人。
技术介绍
1、近年来，随着电子信息技术和控制理论技术的不断发展，机器人变得越来越智能化，因此能够代替人类完成越来越复杂的工作。由于现代工作环境的复杂化和功能需求的多样化，传统的单栖机器人已经无法满足当今人类的需求，所以需要研发一种陆空壁多栖机器人来适应当今复杂多变的工作环境。此次专利技术的多栖机器人具有陆地行走、壁面攀爬和空中飞行能力，可以广泛应用于外墙清洗、反恐侦查和排爆检测等重要民用军事领域，在未来将有更广阔的应用领域。
2、中国专利cn116001938a公开了一种履带式双旋翼爬壁机器人。它能稳定吸附在不同建筑物壁面上，具有一定的越障能力，且不容易发生滑移和倾覆。该爬壁机器人包括：机器人底板、两自由度反推力吸附单元、前行驶单元和后行驶单元；所述后行驶单元为履带行驶单元。由于其采用履带行驶，增加了机器人与接触面的接触面积，从而增加了机器人的附着力和摩擦力。但其自由度较多，结构复杂，控制难度较大。
3、中国专利cn 216709629u公开了一种多旋翼爬壁机器人。其包括机器人本体、旋转结构和爬壁组件。其有效解决了无人机悬停定位困难、易受环境因素干扰、受使用壁面材料及粗糙度影响较大的问题，可实现无人机巡检、贴壁巡检、无损探伤等功能。但其工作效率较低，无地面越障能力且结构不够紧凑。
4、中国专利cn108819630a公开了一种水陆空壁多栖机器人及其控制方法。该机器人包括桨叶轮组件、转动桨叶轮组件、本体、翻转支撑轮组件和万向轮组件；其中
5、上述多栖机器人存在结构复杂、控制系统复杂和全地形适应性低等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种陆空壁多栖机器人，具有地面行驶、壁面移动和空中飞行能力，且能够通过摆臂实现机器人陆地与壁面的运动模式切换。
2、实现本专利技术目的的技术方案为：一种陆空壁多栖机器人，包括机架模块、涵道旋翼模块、电源控制模块、两个移动模块和两个陆壁转换模块，两个移动模块分别设置在机架模块的两侧，通过移动模块实现机器人在陆地及壁面的移动，两个陆壁转换模块分别设置在机架模块的两侧，通过陆壁转换模块实现机器人在陆地及壁面的移动转换，所述涵道旋翼模块设置在机架模块顶面，用于实现空中飞行或者用于提供指向移动模块接触表面的推力，所述电源控制模块用于为机器人提供电源动力及控制信号。
3、优选地，所述机架模块包括圆柱形管夹、碳管、半圆形管夹、中间支撑架和侧板，所述碳管共有两根，平行设置，所述中间支撑架的两端通过半圆形管夹分别固定在两根碳管的中心，所述碳管的两端通过圆柱形管夹与侧板连接，实现碳管和侧板固连。
4、优选地，每个移动模块包括一个履带子模块、两个张紧子模块、三个支重子模块、两个避震子模块，两个张紧子模块分别设置在机架模块的侧面且分别靠近主动带轮与从动带轮，用于为履带子模块提供张进力，三个支重子模块均设置在机架模块的侧面，且一端与机架模块的侧面固定，另一端与履带子模块的履带啮合，两个避震子模块的一端分别固定在侧板上，另一端分别固定在一个支重子模块上。
5、优选地，所述履带子模块包括电机、减速箱、主动带轮、履带、从动带轮，所述电机及减速箱通过电机轴固定架设置在机架模块的侧面，所述减速箱设置在电机上，电机的输出轴插入减速箱，且与减速箱的输出轴同轴，所述减速箱的输出轴通过紧固螺钉和径向螺钉与主动带轮连接，减速箱的输出轴通过平键把扭矩传给主动带轮；从动带轮通过从动带轮轴连接机架模块的侧面，履带套在主动带轮和从动带轮上。
6、优选地，所述张紧子模块包括张紧轮、张紧轮轴固定板、张紧轮轴以及轴承，所述张紧轮与张紧轮轴之间通过轴承形成转动连接，张紧轮轴通过张紧轮轴固定板固定在机架模块的侧面。
7、优选地，所述支重子模块包括销轴、支重轮、连杆、弹簧固定轴，所述销轴通过轴承与支重轮形成转动连接，支重轮与履带直接啮合，销轴与连杆的一端固连，连杆的另一端与弹簧固定轴之间形成转动连接，弹簧固定轴固定在机架模块的侧面。
8、优选地，所述避震子模块包括弹簧、减震筒身，减震筒身一端与弹簧固定轴转动连接，另一端与支重子模块的连杆转动连接，弹簧通过预载螺帽固定于减震筒身。
9、优选地，所述陆壁转换模块包括舵机、舵机盘、摆臂轴、八边形块和摆臂，舵机通过螺栓固定在在机架模块的侧面，输出轴通过舵机盘插入从动带轮的轴中，且与从动带轮的转动中心同轴，舵机的输出轴通过平键和八边形块与摆臂连接。
10、优选地，所述涵道旋翼模块包括四个涵道旋翼。
11、本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
12、(1)地面移动平稳：本专利技术采用履带移动方式，可以增大与地面之间的接触面积，不易打滑，全地形适用性较好，且具备弹簧减震装置，地面移动更加稳定；
13、(2)具备一定的地面越障能力和陆壁转换功能：当距离传感器识别到前方有障碍时，发送指令启动摆臂舵机，使摆臂与障碍物接触，当履带与障碍物的最高点接触时，可以通过履带传动使机体越过障碍。当前方有墙壁时，摆臂可以把整个机身抬起，使机身贴近墙壁，然后启动旋翼，完成陆壁转换过程；
14、(3)结构紧凑且运行效率高：本专利技术通过合理的结构排布，即履带左右布置，四旋翼周向布置，控制器件放置在机体中间，且机架和摆臂经过轻量化设计，此结构不仅使机器更加紧凑，而且使重心落在了整个机体的中心位置，增加了飞行的稳定性，提高了运行效率，为其他陆空壁多栖机器人的结构设计提供了一种思路。
15、下面结合附图对本专利技术做进一步详细的描述。
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1.一种陆空壁多栖机器人，其特征在于，包括机架模块(1)、涵道旋翼模块(2)、电源控制模块(3)、两个移动模块(4)和两个陆壁转换模块(5)，两个移动模块(4)分别设置在机架模块(1)的两侧，通过移动模块(4)实现机器人在陆地及壁面的移动，两个陆壁转换模块(5)分别设置在机架模块(1)的两侧，通过陆壁转换模块(5)实现机器人在陆地及壁面的移动转换，所述涵道旋翼模块(2)设置在机架模块(1)顶面，用于实现空中飞行或者用于提供指向移动模块(4)接触表面的推力，所述电源控制模块(3)用于提供电源动力及控制信号。
2.根据权利要求1所述的陆空壁多栖机器人，其特征在于，所述机架模块(1)包括圆柱形管夹(6)、碳管(7)、半圆形管夹(8)、中间支撑架(9)和侧板(10)，所述碳管(7)共有两根，平行设置，所述中间支撑架(9)的两端通过半圆形管夹(8)分别固定在两根碳管(7)的中心，所述碳管(7)的两端通过圆柱形管夹(6)与侧板(10)连接，实现碳管(7)和侧板(10)固连。
3.根据权利要求1所述的陆空壁多栖机器人，其特征在于，每个移动模块(4)包括一个履带子模块(1
4.根据权利要求3所述的陆空壁多栖机器人，其特征在于，所述履带子模块(11)包括电机(15)、减速箱(16)、主动带轮(17)、履带(18)、从动带轮(19)，所述电机(15)及减速箱(16)通过电机轴固定架(20)设置在机架模块(1)的侧面，所述减速箱(16)设置在电机(15)上，电机(15)的输出轴插入减速箱(16)，且与减速箱(16)的输出轴同轴，所述减速箱(16)的输出轴通过紧固螺钉(21)和径向螺钉(22)与主动带轮(17)连接，减速箱(16)的输出轴通过平键把扭矩传给主动带轮(17)；从动带轮(19)通过从动带轮轴连接机架模块(1)的侧面，履带(18)套在主动带轮(17)和从动带轮(19)上。
5.根据权利要求4所述的陆空壁多栖机器人，其特征在于，所述张紧子模块(12)包括张紧轮(23)、张紧轮轴固定板(24)、张紧轮轴(25)以及轴承(26)，所述张紧轮(23)与张紧轮轴(25)之间通过轴承(26)形成转动连接，张紧轮轴(25)通过张紧轮轴固定板(24)固定在机架模块(1)的侧面。
6.根据权利要求5所述的陆空壁多栖机器人，其特征在于，所述支重子模块(13)包括销轴(27)、支重轮(28)、连杆(29)、弹簧固定轴(30)，所述销轴(27)通过轴承与支重轮(28)形成转动连接，支重轮(28)与履带(18)直接啮合，销轴(27)与连杆(29)的一端固连，连杆(29)的另一端与弹簧固定轴(30)之间形成转动连接，弹簧固定轴(30)固定在机架模块(1)的侧面。
7.根据权利要求6所述的陆空壁多栖机器人，其特征在于，所述避震子模块(14)包括弹簧(31)、减震筒身(32)，减震筒身(32)一端与弹簧固定轴转动连接，另一端与支重子模块(13)的连杆转动连接，弹簧(31)通过预载螺帽(33)固定于减震筒身(32)。
8.根据权利要求1所述的陆空壁多栖机器人，其特征在于，所述陆壁转换模块(5)包括舵机(34)、舵机盘(35)、摆臂轴(36)、八边形块(37)和摆臂(38)，舵机(34)通过螺栓固定在在机架模块(1)的侧面，输出轴通过舵机盘(35)插入从动带轮(19)的轴中，且与从动带轮的转动中心同轴，舵机的输出轴通过平键和八边形块(37)与摆臂(38)连接，舵机盘(35)通过摆臂轴(36)与摆臂(38)连接。
9.根据权利要求1所述的陆空壁多栖机器人，其特征在于，所述涵道旋翼模块(2)包括四个涵道旋翼。
10.根据权利要求1所述的陆空壁多栖机器人，其特征在于，所述电源控制模块(3)设置在机架模块(1)中心。
...【技术特征摘要】
1.一种陆空壁多栖机器人，其特征在于，包括机架模块(1)、涵道旋翼模块(2)、电源控制模块(3)、两个移动模块(4)和两个陆壁转换模块(5)，两个移动模块(4)分别设置在机架模块(1)的两侧，通过移动模块(4)实现机器人在陆地及壁面的移动，两个陆壁转换模块(5)分别设置在机架模块(1)的两侧，通过陆壁转换模块(5)实现机器人在陆地及壁面的移动转换，所述涵道旋翼模块(2)设置在机架模块(1)顶面，用于实现空中飞行或者用于提供指向移动模块(4)接触表面的推力，所述电源控制模块(3)用于提供电源动力及控制信号。
2.根据权利要求1所述的陆空壁多栖机器人，其特征在于，所述机架模块(1)包括圆柱形管夹(6)、碳管(7)、半圆形管夹(8)、中间支撑架(9)和侧板(10)，所述碳管(7)共有两根，平行设置，所述中间支撑架(9)的两端通过半圆形管夹(8)分别固定在两根碳管(7)的中心，所述碳管(7)的两端通过圆柱形管夹(6)与侧板(10)连接，实现碳管(7)和侧板(10)固连。
3.根据权利要求1所述的陆空壁多栖机器人，其特征在于，每个移动模块(4)包括一个履带子模块(11)、两个张紧子模块(12)、三个支重子模块(13)、两个避震子模块(14)，两个张紧子模块(12)分别设置在机架模块(1)的侧面且分别靠近主动带轮(17)与从动带轮(19)，用于为履带子模块(11)提供张进力，三个支重子模块(13)均设置在机架模块(1)的侧面，且一端与机架模块(1)的侧面固定，另一端与履带子模块(11)的履带啮合，两个避震子模块(14)的一端分别固定在侧板上，另一端分别固定在一个支重子模块(13)上。
4.根据权利要求3所述的陆空壁多栖机器人，其特征在于，所述履带子模块(11)包括电机(15)、减速箱(16)、主动带轮(17)、履带(18)、从动带轮(19)，所述电机(15)及减速箱(16)通过电机轴固定架(20)设置在机架模块(1)的侧面，所述减速箱(16)设置在电机(15)上，电机(15)的输出轴插入减速箱(16)，且与减速箱(16)的输出轴同轴，所述减速箱(16)的输出轴通过紧固螺...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋梅利，刘永，欧阳皓南，程峥，吴洪波，陈学杰，
申请(专利权)人：南京赫曼机器人自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：
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