[发明专利]一种可实现跳跃和飞行运动的多栖机器人

说明书

本发明公开了一种可以实现跳跃和飞行运动的多栖机器人，它包括跳跃运动单元、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。可转向飞行单元主体由四个旋翼组成，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。通过跳跃运动和四旋翼飞行运动的结合，该多栖机器人能够自主实现从陆地状态到空中飞行状态的多栖运动状态的转换。

技术领域

本发明涉及一种多栖机器人，该多栖机器人可以实现飞行运动，还可以在陆地上实现跳跃运动。

背景技术

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

本发明的目的在与针对现有技术和研究，提供一种能够在不同环境中运动的机器人。该机器人可以实现不同运动姿态的飞行运动，还可以实现在陆地上实现跳跃运动。

本发明公开了一种可以实现跳跃运动的多栖机器人，它包括跳跃运动单元、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，整体呈现中心旋转对称。