[实用新型]空地一体化两栖巡检机器人

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，特别是一种能够在空中和地面两栖运动的机器人。

背景技术

在当代机器人的设计研究中，为了让机器人能够去完成更加复杂的任务或实现机器人的多功能化，机器人的活动范围早已不在局限于最初的地面移动。早在上个世纪，空中机器人如四旋翼、固定翼飞行器已普遍存在，水下机器人也日趋成熟。如今，机器人的研究与设计正朝向两栖化、多元化发展。水陆两栖机器人的研究已经做了很多，而空地一体化单机器人的研究则较少，目前主要的设计方案是通过多机器人协同合作来实现空地一体化。

在实际完成复杂任务中，单一的空中巡检机器人或地面巡检机器人由于自身运动模式限制，不能完成复杂环境中的任务。通过多机器人协同合作实现的空地一体化系统主要用于军用方面，但由于制作成本高、控制复杂，所以在民用方面很难得到推广。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种空地一体化两栖巡检机器人，克服空中飞行器和地面机器人各自单一功能的局限性，具备空中飞行和地面运动的环境适应性广、低能耗优势，能完成空中飞行、航拍、地面全向移动、目标精确近距检测等复杂功能，为完成三维空间复杂环境的空中/地面双重巡检任务提供新平台。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种空地一体化两栖巡检机器人，其特征在于：机器人主体为多旋翼机架状，机架上设置单片机模块，单片机模块分别与空中飞行模块、地面移动模块、远程控制模块、航姿参考信息模块连接，并通过远程控制模块与地面遥控机发送模块远程通讯连接；空中飞行模块包括多个在机架上方周向均匀间隔布置的旋翼机桨，各旋翼机桨与各自旋翼电机连接，各旋翼电机与电子调速器连接而被调速控制以给飞行提供动力；机架的底部设置地面移动模块，包括连接在机架底部的空地连接机架和在空地连接机架底部设置的地面移动轮，各地面移动轮与地面移动轮电机连接；所述的远程控制模块由远程控制总线实现与单片机的连接；所述的航姿参考信息模块由陀螺仪加速度计、气压计、磁强计以及GPS构成，陀螺仪加速度计、气压计、磁强计以及GPS分别与单片机连接。

上述技术方案中，空中飞行模块中，设置六个旋翼机桨，对应设置六个电子调速器和六个直流无刷旋翼电机，各电子调速器各自连接一个直流无刷旋翼电机；地面移动模块中，设置两个电机驱动模块和四个直流无刷地面移动轮电机，每个电机驱动模块与两个地面移动轮电机电连接，同时，机架的底部对称设置四个空地连接机架，各空地连接架底部各自连接一个差速定向轮，各差速定向轮均由各自连接的地面移动轮电机驱动。

上述技术方案中，所述的单片机模块包括一个单片机芯片；单片机芯片的引脚9、引脚24、引脚36、引脚48以及引脚1均与稳压电源端VCC连接，单片机芯片的引脚8、引脚23、引脚35以及引脚47分别与电源数字地GND连接，单片机芯片的引脚5和引脚6与晶振Y1的引脚1和引脚2对应连接，单片机芯片的引脚7与电阻R10和电容C4的一端连接，电阻R10和电容C4的另一端与电源数字地GND连接，单片机芯片的引脚44与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与电源数字地GND连接，电容C5与晶振Y1的引脚1和电阻R8的一端连接，电容C5的另一端与电源数字地GND连接，电容C6与晶振Y1的引脚2和电阻R8的另一端连接，电容C6的另一端与电源数字地GND连接。

作为本方案的进一步优化，所述的空中飞行模块中，电子调速器所涉及的六个输出端PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6分别与单片机芯片的输入端TIM4_CH1、TIM4_CH2、TIM4_CH3、TIM4_CH4、TIM1_CH4、TIM1_CH1对应连接。

作为本方案的进一步优化，所述的地面移动模块中，电机驱动模块的引脚1、引脚15和引脚8均与电源数字地GND连接，电机驱动模块的引脚9与稳压电源VCC连接，电机驱动模块的引脚4与单级电源VDD连接；四个无刷直流电机中，两个第一地面移动轮电机的正极与引脚2连接，各第一地面移动轮电机负极与引脚3连接，两个第二地面移动轮电机正极与引脚13连接，各第二地面移动轮电机负极与引脚14连接；一个电机驱动模块的引脚6、引脚11、引脚5、引脚7、引脚10以及引脚12分别与单片机芯片的TIM3_CH1、TIM3_CH2、PA1、PA2、PA3、PA5连接，另一个电机驱动模块的引脚6、引脚11、引脚5、引脚7、引脚10以及引脚12分别与单片机芯片的TIM3_CH3、TIM3_CH4、PB12、PB13、PB14、PB15连接。