[发明专利]一种水陆空三栖机器人

说明书

本发明公开了一种水陆空三栖机器人，包括：陆地行驶模块、水面驱动模块、空中飞行模块、电控与感知模块、起落架模块和水面漂浮模块。采用前轮转向、后轮驱动的方式实现机器人在陆地上的全方向运动；采用双舵机控制的方式实现ROV水下推进器的升降与转向，并利用ROV水下推进器推动螺旋桨高速旋转，实现机器人在水上的全方向运动；采用可伸缩的四旋翼空中飞行模块实现机器人的飞行功能；利用nuc小电脑向水陆模块控制板、飞行控制板和起落架模块发布控制指令，实现机器人的全自主运动。本发明的机器人具有结构紧凑、功能齐全、稳定性高、灵活性高、信息采集能力强等优点，能够很好地满足当前机器人技术发展背景下对机器人多模态运动的需求。

技术领域

本发明主要涉及无人机技术领域，尤其涉及一种水陆空三栖机器人。

背景技术

近年来，人们对于将机器人技术应用于社会发展的各个方面展现出了极大的热情，特别是在灾后搜救工作、未知环境探索工作、以及军事侦察工作等方面都对机器人的移动能力提出了较高的要求。而目前存在大量的单模态运动机器人，诸如履带式搜救机器人、无人机、无人水下航行器等等，这些机器人在执行相应任务时，由于其单模态的运动方式，容易阻碍其在复杂环境下获取足够有用和足够大量的信息，使得具体的探索、搜救工作开展较为缓慢。为实现在复杂未知环境下作业的功能，出现了对于多模态运动机器人的设计需求，多模态机器人应具备在海地空三种环境下交叉工作的能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、功能齐全、稳定性高、灵活性高、图像和信息采集能力强，并且能够很好地满足当前机器人技术发展背景下对于机器人多模态运动需求的水陆空三栖机器人。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种水陆空三栖无人机，包括：主底盘，用于安装陆地行驶模块，以及水面驱动模块和起落架模块的传动机构；

陆地行驶模块，采用四轮运动方式，包括前双轮、第一转向舵机、转向机构、后双轮和电机；通过第一转向舵机和转向机构控制前双轮的转向；所述后双轮分别与两个电机的输出端连接，通过电机驱动后双轮转动以实现机器人在陆地运动；

水面驱动模块，采用双舵机控制方式，包括提升舵机、提升舵机支架、提升机构、第二转向舵机、ROV水下推进器和螺旋桨；所述提升舵机通过提升舵机支架安装在主底盘上；所述提升机构的一端分别与提升舵机和主底盘连接，另一端与转向舵机连接；所述转向舵机与ROV水下推进器连接，所述ROV水下推进器的输出端安装有螺旋桨；通过ROV水下推进器推动螺旋桨转动以实现机器人在水面运动；

空中飞行模块，采用四旋翼运动方式，包括下安装板、上安装板、可伸缩碳管、飞行双电机和双螺旋桨；所述可伸缩碳管的一端与下安装板和上安装板连接，另一端与飞行双电机连接；所述飞行双电机上设有双螺旋桨，通过飞行双电机驱动双螺旋桨旋转以实现机器人在空中飞行；

电控与感知模块，包括电池安装板、电池、nuc小电脑、水陆模块控制板、飞行控制板、摄像头、激光雷达和GPS接收机；所述电池安装板的下端与主底盘连接，上端与下安装板连接；所述电池安装在电池安装板上；所述nuc小电脑安装在主底盘上，作为主处理器发布控制指令；所述水陆模块控制板安装在主底盘上，用于接收nuc控制指令并向陆地、水面运动模块发送控制信号；所述飞行控制板安装在下安装板上，用于接收nuc控制指令并向飞行双电机发送控制信号；所述摄像头安装在主底盘前端，用于提供视觉定位信息；所述激光雷达和GPS接收机均安装在上安装板上，用于提供环境感知信息和GPS定位信息；

起落架模块，对称安装在主底盘中部两侧，且与水面漂浮模块连接，用于辅助机器人进行水陆空三种运动模态的转换。

作为本发明的进一步改进，所述陆地行驶模块还包括转向舵机支架、电机支架和底盘防水罩，所述第一转向舵机通过转向舵机支架固连在主底盘上，两个所述电机分别通过两个电机支架固定在主底盘上，所述后双轮分别通过联轴器与两个电机的输出端连接；所述底盘防水罩安装在主底盘底部。