[发明专利]一种新型球形两栖机器人及其工作方法

权利要求书

1.一种新型球形两栖机器人，其特征在于它包括上、下两部分，其中上半部分包括半圆球壳和圆盘，下半部分包括至少3组驱动装置和摄像头；所述半圆球壳和圆盘连接构成壳体，所述壳体内部有安装供电电池、控制装置和液位传感器，所述液位传感器镶嵌在圆盘上；所述圆盘上安装驱动装置和用于采集周围环境信息的摄像头,所述至少3组驱动装置呈中心对称分布在圆盘上,所述摄像头安装在圆盘的中心位置；所述驱动装置、摄像头、供电电池、液位传感器均与控制装置连接。

2.根据权利要求1所述一种新型球形两栖机器人，其特征在于所述每组驱动装置包括防水伺服舵机Ⅰ、防水伺服舵机Ⅱ、喷水电机、喷管、直流电机以及车轮；所述防水伺服舵机Ⅰ、防水伺服舵机Ⅱ在空间上垂直摆放；所述防水伺服舵机Ⅰ与圆盘连接，所述防水伺服舵机Ⅱ安装于多功能舵机支架上；

所述直流电机与喷水电机安装在防水壳中，防水壳通过L形支架固定在多功能舵机支架上；

所述车轮与直流电机连接；所述喷管与喷水电机连接；

所述防水伺服舵机Ⅰ、防水伺服舵机Ⅱ、喷水电机及直流电机均与控制装置连接。

3.根据权利要求2所述一种新型球形两栖机器人，其特征在于所述防水伺服舵机Ⅰ通过垂直安装的一字型舵机支架和长U形舵机支架与防水伺服舵机Ⅱ连接。

4.根据权利要求2所述一种新型球形两栖机器人，其特征在于所述防水伺服舵机Ⅰ、防水伺服舵机Ⅱ、直流电机以及车轮构成陆地运动时采用的轮式结构；所述防水伺服舵机Ⅰ、防水伺服舵机Ⅱ、喷水电机及喷管构成陆地运动时采用的腿式结构以及水下运动时采用的喷水推进结构。

5.根据权利要求2或3所述一种新型球形两栖机器人，其特征在于所述防水伺服电机Ⅰ通过铜柱和螺丝Ⅱ固定在圆盘上；所述伺服舵机Ⅰ与一字型舵机支架通过金属舵盘Ⅱ连接；所述防水伺服舵机Ⅱ通过轴承与金属舵盘Ⅰ与长U形支架连接；所述长U形支架与一字型舵机支架通过螺丝Ⅲ连接；所述车轮通过轴安装在直流电机的一侧。

6.根据权利要求1所述一种新型球形两栖机器人，其特征在于所述 半圆球壳与圆盘通过螺丝Ⅰ固定在一起构成密闭的壳体；所述半圆球壳与圆盘通过防水胶进行防水密封；所述圆盘上设置用于穿过各个器件与控制装置相连所用导线的圆孔；所述半圆球壳采用3D打印机打印，所述防水壳采用3D打印机打印。

7.一种权利要求1所述新型球形两栖机器人的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)控制装置通电后,机器人通过壳体内部镶嵌在圆盘上的液位传感器判断自身所处的环境,反馈到控制装置,自主完成水陆自身姿态的切换；

(2)经液位传感器判断在陆地上时，通过安装在圆盘上的摄像头判断周围的环境，根据地形的状况选择轮式结构运动或是腿式结构运动：

①选择采用轮式结构运动时，控制装置控制每组驱动装置中的防水伺服舵机Ⅰ、防水伺服舵机Ⅱ空间上保持垂直状态并且使得每组驱动装置中的车轮保持与地面成垂直状态；通过每组直流电机分别驱动每组车轮的转动实现两栖机器人在陆地上的运动，提高其在平坦地形下的运动速度；

选择采用轮式结构运动时，机器人的转向通过改变每组直流电机输出的不同转速，利用车轮之间的转速差来实现；

②选择采用腿式结构运动时，通过控制装置调节每组驱动装置中喷水电机和喷管的方向与角度偏转以及控制每组喷水电机和喷管的运动顺序来改变球形两栖机器人在陆地上的运动状态以及调节机器人的行走速度，提高了机器人的环境适应能力；

(3)经液位传感器判断在水下运动时，采用喷水推进结构运动，通过调节喷水电机喷水推力的大小以及喷水方向实现机器人在水中的运动状态；

(4)通过控制每组驱动装置中防水伺服舵机Ⅰ和防水伺服舵机Ⅱ的偏转角度改变机器人的运动姿态。