[发明专利]一种多运动模式可重构水陆空机器人

权利要求书

1.一种多运动模式可重构水陆空机器人，其特征在于：多运动模式可重构水陆空机器人，它由机体外壳、控制单元、行走腿部单元、四旋翼飞行单元、吸附单元五部分组成。行走腿部单元包括四条可以实现行走运动的腿，安装在机体支撑外壳的下方，每条腿有两个关节：大腿与小腿关节。通过舵机实现直接连接和控制，小腿可以实现折叠，折叠后小腿与大腿平齐合为一体。另外在关节连接处安装滚轮，小腿折叠后可以实现轮子着地运动；四旋翼飞行单元主体与四旋翼无人飞行器类似，旋翼呈十字型分布，前后两个旋翼安装在机体之中，旋翼固定，左右两个旋翼的安装支架可以沿轴线旋转，四个旋翼在同一个水平面内，四个旋翼呈中心对称分布。吸附单元由真空发生器，导管和吸盘组成。真空发生器产生负压在吸盘处产生吸力，机器人在空中状态下飞行时，可以实现对墙体的吸附，在腿的支撑帮助下实现吸附在墙壁上悬停。机体支撑外壳整体呈现流线型，左右两个旋翼的安装支架可以旋转改变方向。整个机体采用密封防水设计，机体后两侧安装侧翼。控制单元作为整个机器人的控制中心负责提供机器人所需动力和对电机和舵机发出指令，完成机器人的动作运动指令。电机选型和舵机选型都采用防水设计，整个机体采用锂离子电池供电。

2.如权利要求1所述的多运动模式可重构水陆空机器人，其特征在于：所述的行走腿一共有4条，每条腿包括大腿和小腿两个关节，中间通过双轴舵机进行连接，大腿末端向一侧突出一部分，形状类似“L”，用于连接小腿关节，并且给小腿折叠留出位置。大腿与小腿之间的旋转角度为180°。大腿内部安装动力机构，因此设计为中空。大腿关节长15cm。小腿关节长10cm。

3.如权利要求1所述的多运动模式可重构水陆空机器人，其特征在于：所述的四旋翼飞行单元，固定旋翼安装在机体内部，由无刷直流电机直接驱动，产生向上的升力，不能改变力的方向。两个可以围绕轴线旋转活动的旋翼安装在机体两侧，通过舵机控制当前旋翼安装体的朝向。最大活动角度为90°，从水平方向转向竖直方向。可活动的旋翼也直接由无刷直流电机直接驱动。

4.如权利要求1所述的多运动模式可重构水陆空机器人，其特征在于：所述的机体外壳，整个机体采用密封设计，形状为梭形，整体呈流体状，并且安装尾翼，内部中空，作为多栖机器人的主体构架，对整个机体起到支撑作用，用来搭载控制系统与电源等结构。材料选用复合结构材料，内外两层为碳纤维材料，中间防水夹层。碳纤维层可以作为机体支撑，在外界负载的作用下保证机体强度，保护内部元器件以及防水夹层的稳定性。防水夹层主要起防水作用，而碳纤维疏松不吸水，那么机体脱离水环境后可以快速脱水。

5.如权利要求4所述的多运动模式可重构水陆空机器人，其特征在于：所述的多栖机器人安装的尾翼，作用与形状都与鱼鳍类似，用来维持机体在流体中快速运动时的稳定性。

6.如权利要求4所述的多运动模式可重构水陆空机器人，其特征在于：机体下侧做出凹陷空间，作为收纳折叠后的行走腿部的空间，腿折叠后会完全收进机体内部，不影响机器人整体的流线型形状。

7.如权利要求2所述的多运动模式可重构水陆空机器人，其特征在于：所述的行走腿部，行走腿部与整个机体进行连接处需要保证有两个自由度，以此来满足抬腿动作和腿部的左右转向动作。这里采用两个舵机直连的方式代替关节，两个双轴舵机直连，但旋转方向不同。

8.如权利要求1所述的多运动模式可重构水陆空机器人，其特征在于：所述的吸附单元，多栖机器人一侧安装吸盘，该吸盘有多个小吸盘组成，在面对粗糙不平的墙面时，能够保证有部分吸盘，成功吸附。空气负压在自于机体内部的小型真空发生器，真空发生器也直接由控制单元控制。