一种足板驱动型水陆两栖机器人制造技术

本发明专利技术涉及水陆两栖机器人，具体地说是一种足板驱动型水陆两栖机器人，包括前浮筒、中前浮筒、水密电子舱、中后浮筒、后浮筒、框架及足板驱动模块，框架上依次安装有前浮筒、中前浮筒、水密电子舱、中后浮筒及后浮筒，在框架上设有多组足板驱动模块，每组由两个足板驱动模块组成、对称安装在框架的两侧；足板驱动模块包括足板复合机构及驱动其旋转的驱动装置，通过足板复合机构的旋转实现两栖机器人的爬行或浮游。本发明专利技术采用三组对称分布的足板驱动模块，满足了机器人在水陆两栖条件的爬行和浮游多运动模式的需求，同时兼顾了机器人运动的稳定性、快速性和协调性；具有运动灵活，越障能力强，环境适应性好等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水陆两栖机器人，具体地说是一种足板驱动型水陆两栖机器人。
技术介绍
随着世界各海洋强国对海洋科学研究和海洋开发战略的深化与发展，海洋与陆地 衔接的极浅水、碎浪带、拍岸浪区和滩涂地带成为近年来科学研究、环境监测、调查取样及 军事领域等方面应用和关注的重点区域之一。当前国内外研究的水下机器人主要包括浮游 式和爬行式，但这两种水下机器人的作业区域均存在一些局限性在浅水和深水海域，当前 的水下机器人具有一定的作业能力，而在极浅水、碎浪带和海滩区域作业能力较弱，甚至无 法作业；而陆上应用的机器人对极浅水和碎浪带区域更是束手无策。水陆两栖机器人是一 种集陆地和水中特定运动于一体的特种移动机器人，根据驱动机构和运动形式的不同，现 有的水陆两栖机器人大致可以分为单一驱动型和复合驱动型两大类。单一驱动方式的水陆 两栖机器人，无论是多足式、波动式、轮式、履带式等，都很难完全满足机器人在水中或者在 陆地上的速度、越障、机动性、稳定性等方面的要求。为了实现水陆两栖机器人分别在水中 和陆地上多种模式下的高性能运动，开发研制基于新式复合驱动机构的水陆两栖机器人成 为近年来两栖机器人的重要研究方向和发展趋势之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有爬行和浮游多运动模式、综合运动性能良好的足 板驱动型水陆两栖机器人，解决了现有水陆两栖机器人在两栖环境下运动模式单一，作业 能力较弱，快速性、机动性、稳定性和越障能力等方面不足的问题，为近海岸的海洋开发和 利用提供一种有效的高技术手段。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前浮筒、中前浮筒、水密电子舱、中后浮筒、后浮筒、框架及足板驱动模 块，所述框架上依次安装有前浮筒、中前浮筒、水密电子舱、中后浮筒及后浮筒，在框架上设 有多组足板驱动模块，每组由两个足板驱动模块组成、对称安装在框架的两侧；所述足板驱 动模块包括足板复合机构及驱动其旋转的驱动装置，通过足板复合机构的旋转实现两栖机 器人的爬行或浮游。其中所述足板驱动模块为三组、六个，对称分布于框架的前端、中部及后端，六个 足板驱动模块结构相同；所述足板驱动模块包括足板复合机构、驱动轴、足板舱盖、足板驱 动电机组件及足板舱体，其中足板舱体的一端安装在框架上，另一端密封连接有足板舱盖； 所述足板驱动电机组件作为驱动足板复合机构旋转的驱动装置固定在足板舱体的内部，足 板驱动电机组件的输出轴与驱动轴的一端相连接，驱动轴的另一端由足板舱盖穿出、与足 板复合机构相连接；在足板舱体上设有走线密封组件，足板驱动电机组件的电缆通过走线 密封组件与水密电子舱内的电机驱动器组件电连接；足板舱体内设有固定法兰，足板驱动 电机组件安装在固定法兰上，足板驱动电机组件的输出轴通过联轴器与驱动轴的一端相连接，联轴器通过第一轴承与固定法兰相连；足板舱体内设有套设在驱动轴上的旋转变压器， 该旋转变压器的电缆通过走线密封组件与水密电子舱内的电机驱动器组件电连接；足板复 合机构包括足板骨架及柔性体，足板骨架及柔性体为扁平状，足板骨架的一端与驱动轴的 另一端相连接，足板骨架的另一端设有柔性体；驱动轴通过第二轴承及旋转密封件与足板 舱盖相连接。本专利技术的优点与积极效果为1.本专利技术的两栖机器人基于足板驱动模块的总体结构形式，采用三组对称分布的 足板驱动模块，满足机器人在水陆两栖条件的爬行和浮游多运动模式的需求，同时兼顾了 机器人运动的稳定性、快速性和协调性。2.本专利技术的两栖机器人的驱动装置采用集陆地爬行腿和水中摆动鳍双重功效于 一身的足板复合机构，使机器人在具备多样化的运动形式和较好综合运动性能的同时，保 障了系统结构的紧凑性和整体的小型化，减轻了机器人载体的重量。3.本专利技术的两栖机器人的驱动装置采用模块化设计，各足板驱动模块分别为独立 的模块结构，彼此之间互不干扰，便于驱动装置的维护和更换。 4.本专利技术的两栖机器人还具有运动灵活，越障能力强，环境适应性好等特点。附图说明图1为本专利技术的结构原理图；图2为本专利技术的结构示意图；图3为图2的仰视图；图4为图2中足板驱动模块的结构示意图；图5为图4中足板复合机构的结构示意图；图6a为本专利技术直线爬行运动实现原理图；图6b为本专利技术转向爬行运动实现原理图；图6c为本专利技术直线浮游运动实现原理图；图6d为本专利技术转向浮游运动实现原理图；其中1为前浮筒，2为中前浮筒，3为水密电子舱，4为中后浮筒，5为后浮筒，6为 框架，7为足板驱动模块，8为电机驱动器组件，9为二次锂离子电池组，10为脐带电缆水密 接插件，11为GPS定位模块，12为无线数传模块，13为航行姿态传感器，14为控制计算机， 15为深度传感器，16为接收天线，17为天线，18为足板复合机构，19为第一平键，20为驱动 轴，21为足板舱盖，22为旋转变压器，23为固定法兰，24为联轴器，25为足板驱动电机组件， 26为足板舱体，27为走线密封组件，观为第二平键，29为第一轴承，30为第二轴承，31为0 型密封圈，32为旋转密封件，33为足板骨架，34为柔性体。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。如图1 3所示，本专利技术包括前浮筒1、中前浮筒2、水密电子舱3、中后浮筒4、后 浮筒5、框架6及足板驱动模块7，其中前浮筒1、中前浮筒2、水密电子舱3、中后浮筒4及后 浮筒5依次通过螺钉固定安装在框架6上；在框架6上设有多组足板驱动模块7，每组由两4个足板驱动模块7组成、对称安装在框架6的两侧；本实施例的足板驱动模块7为三组、六 个，对称分布于框架6的前端、中部及后端，六个足板驱动模块7结构相同，均包括足板复合 机构及驱动其旋转的驱动装置，通过足板复合机构的旋转实现两栖机器人的爬行或浮游。本专利技术的水密电子舱3为现有技术，包括电机驱动器组件8、二次锂离子电池组9、 脐带电缆水密接插件10、GPS定位模块11、无线数传模块12、航行姿态传感器13、控制计算 机14及深度传感器15，其中二次锂离子电池组9位于水密电子舱3的中部，用于保持机器 人整体的平衡；脐带电缆水密接插件10固连在水密电子舱3的盖板上；航行姿态传感器13 水平安装在水密电子舱3的底板上；深度传感器15位于水密电子舱3的前侧面，通过水密 处理固连在水密电子舱3的侧板上；电机驱动器组件8、GPS定位模块11及无线数传模块 12分别设置在水密电子舱3内。在中前浮筒2的顶部安装有GPS定位模块11的接收天线 16，中后浮筒4的顶部安装有无线数传模块12的天线17。控制计算机14的采集信号输入 端通过航行姿态传感器13及深度传感器15采集航行姿态数据及航行深度数据，卫星信号 输入端通过GPS定位模块11及其接收天线16接收卫星定位信号；控制计算机14的控制输 出端接至电机驱动器组件8的控制回路，信号输出端通过无线数传模块12及其天线17与 上位机进行无线通讯。本专利技术的电机驱动器组件8为市购产品，购置于苏州钧和伺服科技有限公司(生 产商瑞士Maxon公司)、型号为4QEC DECV 50/5 ；二次锂离子电池组9为市购产品，购置于 潍坊威能环保电源有限公司、型号为WA3610 ；GPS定位模块11为市购产品，购置于北京合众 思壮科技有限责任公司(生产商美国GARMIN公司)、型号为GARMIN GPS15 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种足板驱动型水陆两栖机器人，其特征在于：包括前浮筒（１）、中前浮筒（２）、水密电子舱（３）、中后浮筒（４）、后浮筒（５）、框架（６）及足板驱动模块（７），所述框架（６）上依次安装有前浮筒（１）、中前浮筒（２）、水密电子舱（３）、中后浮筒（４）及后浮筒（５），在框架（６）上设有多组足板驱动模块（７），每组由两个足板驱动模块（７）组成、对称安装在框架（６）的两侧；所述足板驱动模块（７）包括足板复合机构及驱动其旋转的驱动装置，通过足板复合机构的旋转实现两栖机器人的爬行或浮游。

【技术特征摘要】
1.一种足板驱动型水陆两栖机器人，其特征在于包括前浮筒(1)、中前浮筒(2)、水密 电子舱(3)、中后浮筒(4)、后浮筒(5)、框架(6)及足板驱动模块(7)，所述框架(6)上依次 安装有前浮筒(1)、中前浮筒(2)、水密电子舱(3)、中后浮筒(4)及后浮筒(5)，在框架(6) 上设有多组足板驱动模块(7)，每组由两个足板驱动模块(7)组成、对称安装在框架(6)的 两侧；所述足板驱动模块(7)包括足板复合机构及驱动其旋转的驱动装置，通过足板复合 机构的旋转实现两栖机器人的爬行或浮游。2.按权利要求1所述的足板驱动型水陆两栖机器人，其特征在于所述足板驱动模块 (7)为三组、六个，对称分布于框架(6)的前端、中部及后端，六个足板驱动模块(7)结构相 同。3.按权利要求1或2所述的足板驱动型水陆两栖机器人，其特征在于所述足板驱动 模块(7)包括足板复合机构(18)、驱动轴(20)、足板舱盖(21)、足板驱动电机组件(25)及 足板舱体(26)，其中足板舱体(26)的一端安装在框架(6)上，另一端密封连接有足板舱盖 (21)；所述足板驱动电机组件(25)作为驱动足板复合机构(18)旋转的驱动装置固定在足 板舱体(26)的内部，足板驱动电机组件(25)的输出轴与驱动轴(20)的一端相连接，驱动 轴(20)的另一端由足板舱盖(...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞建成，唐元贵，马秀云，
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：89[中国|沈阳]