[发明专利]一种可实现跳跃和飞行运动的多栖机器人

权利要求书

1.一种可实现跳跃和飞行运动的多栖机器人，其特征在于：可以实现跳跃运动的多栖机器人，它包括跳跃单元、可转向飞行单元、机体、驱动和控制系统四部分组成。其中，跳跃单元由两条反曲的三关节机械腿构成，两条腿呈左右对称分布，不同关节之间通过舵机进行连接，并且提供关节转动的动力。不同关节之间通过安装限位装置进行限位。腿部设计为平面形状，方便小腿关节进行折叠和脚掌关节接触地面。可转向飞行单元主体由四个旋翼组成，使用直流无刷电机提供动力，其中一侧两个旋翼的安装支架固定，直接与机体进行连接；另一侧旋翼安装支架可以活动，改变旋翼提供动力的方向。旋翼安装架活动范围不超过90度，同样安装限位装置进行限位，当安装架旋转至水平位置时，四个旋翼处于同一水平面内，呈现中心旋转对称。在电机安装支架外侧设有保护外圈，保护圈直径略大于旋翼直径。驱动与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。驱动装置主要采用舵机和直流无刷电机整个机体和外壳采用轻质材料制造，机器人整体左右对称，质心在与中心在同一竖直直线上。

2.如权利要求1所述的可实现跳跃和飞行运动的多栖机器人，其特征在于：所述的跳跃运动单元，由两条反曲的机械腿构成，每条机械腿由三个关节组成，中间通过双轴舵机进行连接，大腿关节处设计处中空构造，用于连接小腿关节和为小腿关节折叠预留位置。大腿关节与小腿关节的旋转角度近似等于360°。小腿关节与脚掌关节之间的连接同样采用双轴舵机，结构类似，旋转角度为90°。

3.如权利要求1所述的可实现跳跃和飞行运动的多栖机器人，其特征在于：所述的可转向飞行单元，两个固定旋翼安装在机体一侧，由直流无刷电机直接驱动，产生向上的升力，不能改变力的方向。另一侧两个旋翼安装在可绕机身进行旋转的安装支架上，安装支架通过舵机控制旋转的位置。最大活动角度为90°，可从水平位置旋转至竖直位置。

4.如权利要求2所述的可实现跳跃和飞行运动的多栖机器人，其特征在于：所述的限位装置，由螺钉和塑料块组成。塑料块的形状与机体运动到所设计的极限位置时的形状吻合，采用较小的螺钉对塑料块进行固定，致使舵机运动到一定位置后不能继续运动，实现对关节的限位功能。

5.如权利要求1所述的可实现跳跃和飞行运动的多栖机器人，其特征在于：所述的腿部关节的形状，大腿关节与小腿关节前后形状不同，前进方向的形状较近似为圆柱面，提高关节刚度，前进反方向形状为平面。当小腿关节与大腿进行折叠时，平面可以保证大腿与小腿接好接触。脚部关节地面为平面，方便机器人站立和跳跃运动。

6.如权利要求1所述的可实现跳跃和飞行运动的多栖机器人，其特征在于：所述的旋翼保护圈，与电机支架直接连接，材质选用与机身外壳相同，由于其本身不受任何作用力，所以厚度可以较小，但最大直径应该大于旋翼的直径。

7.如权利要求3所述的可实现跳跃和飞行运动的多栖机器人，其特征在于：所述的可转向的旋翼安装支架，整体形状呈现“日”字形，旋翼固定安装在支架两角，中间通过圆柱形连接杆连接两侧，并且安装在机体之内，通过舵机进行连接，保证支架两侧能够同步运动，同时改变旋翼产生的推力的方向。

8.如权利要求1所述的可实现跳跃和飞行运动的多栖机器人，其特征在于：所述的驱动与控制单元，主要包括直流无刷电机和双轴舵机。控制单元采用控制板即可，对电机和舵机进行电流控制。