[发明专利]一种多运动模式可重构水陆空机器人

说明书

本发明公开了一种多运动模式可重构水陆空机器人，它由控制单元、四足行走单元、四旋翼飞行单元三部分组成。行四足行走单元包括四条可以实现行走运动的机械腿，每条腿有两个关节：大腿与小腿关节。通过舵机连接和控制，小腿可以实现折叠。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；四旋翼飞行单元包括，前后两个旋翼固定安装在机体之中，称为固定旋翼。左右两个旋翼的安装支架可以沿轴线实现90度旋转，称为转向旋翼。在水中和空中运动时，固定旋翼提供向上的动力，转向旋翼提供机器人的前进动力，并控制前进方向。在陆地上时小腿折叠时采用轮子接触地面运动，动力由可转向旋翼提供，小腿不折叠时机器人可以利用腿部行走。

技术领域

本发明涉及一种多栖机器人，特别是涉及一种具有多种运动模式可对机械结构进行重构的水陆空机器人。

技术背景

当今机器人技术的不断发展与进步，向着领域专业化和智能化方向不断前进。机器人满足不同需求的功能越来越丰富，动作越来越迅速和安全。在生活服务领域、工业生产实践领域、军用领域、医疗服务领域等机器人的应用越来越重要。一般来说，在空中工作的机器人在陆地上会收到很大的限制，而在地面运动的机器人往往不能在空中运动，这是因为一般的机器人换了一种环境缺少相应结构来实现运动，即仅能在一种环境下的运动而不是实现复杂环境的工作。因此，如果机器人工作周围的环境是多栖环境交汇影响，而如果机器人不能适应环境进行工作状态切换，那么这些机器人往往不能满足人们在生产实践中的需要。而多栖机器人可以在一个单独环境下工作，也可以实现从一个工作环境到另一个或者多种环境的工作条件转移，机器人活动范围将会受到很大的提高，比单一运动空间机器人更具有优势，性能更突出，效率更高。因此，研究多栖机器人具有很大的意义。

目前，国内外对多栖机器人已经做了大量的研究。比如我国哈工大研究的仿生机械蟹，外形如其名，结构似一只螃蟹，运动姿态主要由主体部分两侧各有的四条细肢控制，可以在平地向螃蟹一样平移，当然也能实现螃蟹做不到的前后运动和旋转。通过定制的防水保护橡胶处理之后，该机械蟹能够在水中运动，因此它是两栖机器人。

美国奥克兰大学研发机器人Loon Copter是一种可以飞行和潜水的水陆无人机。Loon Copter看着只是比一般的四轴飞行器机身稍长了一点，但是却能在三种不同条件下进行工作，它可不仅具有普通无人机在空中飞行的能力，还有像船一样在水面行驶的能力，甚至能像潜水艇一样潜入水下作业。从空中轻松的落到水面后，它可以靠着支架和机身上的旋翼在水中保持稳定，并且能任意调整前进方向。但开发的重点可不是让它变成船，LoonCopter的杀手锏是水下巡航能力，而位于机身下方的压载系统，就是它下潜的关键所在。在准备潜入水下时，Loon Copter四个旋转翼会停止工作，开始向圆筒形浮桶中泵水，于是，机身向一侧慢慢下沉，这样，螺旋翼的方向就由朝上变为朝后，借此来推动无人机的移动，而且只要预先输入目的地的 GPS坐标及水深，它就会跟随预设航线收集数据、拍摄影像了。要是再想回到空中的话，只需排空浮箱中的水即可。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术和研究，提供一种多运动模式可重构水陆空机器人，使其能够在多种环境影响下进行自主工作。