[发明专利]一种水陆两栖桶形机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种水陆两栖桶形机器人，属于机电一体化技术领域，可用于陆地、水面环境下执行探测、运输和打捞任务。

背景技术

两栖机器人具有很强的环境适应能力，作战范围广泛，容易布放与回收，可以充当侦察设备、武器系统、通讯系统的载体，执行人类无法完成的近海域多种作战任务。此外两栖机器人还可用于水面垃圾的打捞、运送物资等民用领域。对于大型的两栖机器人还可以充当登陆艇。然而，在登陆过程中，其运行环境极为复杂，如水藻、沼泽等等，此时采用传统的螺旋桨推进几乎不可行，需设计更加合理的推进器，使机器人能顺利地渡过环境恶劣的浅水区域，进行登陆作业。

文献Outdoor navigation with a spherical amphibious robot[C]//Intelligent Robots and Systems(IROS)，2010 IEEE/RSJ International Conference on.IEEE，2010：5113-5118介绍了Kaznov等人设计的一种两栖球形机器人，球壳表面有小突刺，可使机器人在水面和陆上运动。然而，受制于外壳设计，该机器人在水上推进动力小，且其作业平台少，只能携带摄像机。检索中还发现，西北工业大学的白杰等在《机械与电子》(2010，11：73-75)上发表的《一种新型球形机器人机构设计及运动仿真》中提出通过电机驱动配重绕主轴转动来改变重心位置，产生偏心力矩驱动球壳运动。该球形机器人的机构复杂，稳定性和机动性较差，且只能在陆地上运动。

发明内容

要解决的技术问题

为解决上述现有两栖机器人作业能力差、机动性不足的问题，本发明设计了一种水陆两栖桶形机器人。

技术方案

水陆两栖桶形机器人，由推进轮壳体、内部驱动装置、作业平台和密封及连接件组成，其特征在于：内部驱动装置置于壳体内部，作业平台置于两推进轮中间，推进轮可进行串并联进一步拓展其应用潜力。

推进轮壳体外侧装有T型叶片，内侧装有太阳能电池板；内部驱动由驱动电机、配重块和支撑板组成，驱动电机安装在壳体内部的支撑板上，内部配重通过轴承与壳体主轴连接，主轴和法兰盖通过对顶螺母固联，法兰端面由硅胶片进行密封。两边推进轮主轴由两固联菱形带座轴承进行连接。

驱动电机通过接受端和发射端实现转速及转向控制，太阳能片所转化的电能通过储电电路进行整流稳压及升压后，存储到蓄电池中。作业平台可安装机械臂，并由无线遥控控制其俯仰、转向及开合运动。

所述一种水陆两栖桶形机器人，其特征在于：推进轮壳体外侧装有T型叶片，高度为壳体高度的一半。两叶片夹角应小于内部驱动的最大摆角，保证机器人能正常启动。通过安装带有一定弧度的T型叶片，不仅可为机器人水面航行时提供推力，也能增大叶片的受力面积，利于机器人越过沼泽或较软的地质。

所述一种水陆两栖桶形机器人，其特征在于：两推进轮主轴的联轴器是由两固联的菱形带座轴承组成。两轴承通过螺栓连接，单个轴承和主轴由螺钉固联。推进轮之间的转速相互独立，便于进行差速调节实现转弯运动。

所述一种水陆两栖桶形机器人，其特征在于：机器人采用模块化设计，可进行串联连接。机器人可用上述两固联的菱形带座轴承在其左右串联连接推进轮，增加其作业能力。

所述一种水陆两栖桶形机器人，其特征在于：作业平台和主轴通过轴承连接，平台下方配有重物块，可使平台保持平衡。此外，作业平台上也可安装太阳能片为作业平台蓄电。

所述一种水陆两栖桶形机器人，其特征在于：壳体可采用透明材料加工，其内表面贴有太阳能片，可接受外界太阳能，为蓄电池供电。

有益效果

(1)相对于电机直接拖动推进轮的驱动方式而言，利用重心偏移原理驱动水陆两栖桶形机器人，减少了启动力矩，更节省能耗。

(2)在壳体外侧安装带有一定弧度的T型叶片，不仅能提供机器人水面航行时的推力，也能增大叶片的受力面积，有利于机器人越过水陆交界面、沼泽等较软的地质。

(3)传统联轴器的输入和输出轴的转速相同，会使两推进轮的转动形成干涉，极大地降低了机器人的机动性。本发明将两个轴承用螺栓固联形成特殊的联轴器，保证了两边推进轮的独立转动，机器人甚至可进行原地360°旋转。

(4)采用透明壳体，在壳体内侧可安装太阳能片，接收太阳能提升其续航能力。此外，作业平台上也可安装太阳能片为作业结构蓄电。

(5)模块化设计可大大扩展机器人的应用范围和能力，提升其结构稳定性，使其能抵挡水面上的大浪和崎岖路面的冲击。