[实用新型]一种用于两栖球形机器人的轮腿式复合驱动机构

说明书

本实用新型公开了一种用于两栖球形机器人的轮腿式复合驱动机构，属于水下机器人技术领域，包括：沿球形机器人底部周向分布的两个以上机械腿和位于球形机器人底部中心的可升降滑动关节；所述可升降滑动关节上升时，其底部的万向滚轮不与路面接触，落下时，其底部的万向滚轮与路面接触，并将球形机器人抬高到设定高度；四个机械腿能够沿球形机器人周向移动，配合处于落下状态的可升降滑动关节，实现球形机器人的滑行，此外配合处于上升状态的可升降滑动关节，实现球形机器人的爬行；本实用新型能够针对在不同的地形采用不同的运动模式，实现在水下环境的运动、崎岖路面的爬行及在平坦路面上的滑行。

技术领域

本实用新型属于水下机器人技术领域，具体涉及一种用于两栖球形机器人的轮腿式复合驱动机构。

背景技术

伴随着人类认识海洋、开发海洋、利用海洋资源和保护海洋资源的进程，水下机器人作为一种在水下移动、具有视觉和感知系统、通过遥控或自主遥控方式、使用机械或其他工具代替或辅助人去完成水下作业任务的装置，在海洋开发和利用中扮演者重要的角色。

近些年，水下机器人成为了国外研究的热点。美国麻省理工学院、美国海军研究局(ONR)和美国蓝鳍机器人公司(Bluefin Robotics)联合研发的第三代悬停无人水下自主航行器(HAUV 3)能够检测到军舰底部的水雷，HAUV 3的外形类似于一种水下飞碟。日本东京大学的URA实验室开发了多种功能不同的AUV，如“Twin Burger AUV”。日本三菱重工开发成功的“AUV-EX1”，可在最深3500米的深海进行勘探工作。德国基尔大学的科学家研制出新型深水机器人“ROV KIEL 6000”，能够下探到6000米深的海底，寻找神秘的深水生物和“白色黄金”可燃冰。国内对于自主机器人的研究基本上围绕两个中心，一是中科院沈阳自动化为中心，研制开发了R-01型/CR-02型(6000m)无人无缆水下机器人，能适应深海底平坦地形的多金属结核矿区工作环境，其探测内容只限于声学、光学和水文测量；二是以哈尔滨工程大学为中心，研制出“智水I”、“智水II”、“智水III”和“智水IV”等军用智能水下机器人。这类水下机器人采用鱼雷状流线型结构设计，具有体积大、转弯半径大、隐蔽性差等缺点，无法完成在狭小区域的任务。其运动采用的螺旋桨，容易产生噪声，不适合隐蔽和生物亲和性。

与鱼雷状的水下机器人相比，球形机器人有较多优点，对称性好，控制较为简单。国内对水下球形机器人的研究单位主要包括哈尔滨工程大学、北京邮电大学等。2007年，哈尔滨工程大学仿生微机器人实验室所研制的一款球形水下潜器，其球体直径为0.22m，空气中质量为5.6kg，采用两个喷水电机作为驱动装置，并设有两个入水口和两个出水口。该球形水下潜器采用姿态传感器信号反馈调整的控制方法对自身的运动控制，但由于其动力系统设计相对粗放，运动灵活性有限，机动性较差。2010北京邮电大学的孙汉旭教授和兰晓娟博士等人也对球形水下机器人进行了相关的研究。兰晓娟博士等人发表了一些相关论文介绍了内置姿态调节机构的球形水下机器人BYSQ-2的结构构型、工作原理和性能参数，其球体直径为0.54m，空气中质量约为80kg。该球形水下机器人是通过其内部的双驱动转向机构与螺旋桨推进器的配合来实现六个自由度的水下运动。但该设计的体型较大，在浅水、沼泽、滩涂等环境下的生存能力有限。