[发明专利]一种具有变形能力的单摆差动式水下两栖机器人

权利要求书

1.一种具有变形能力的单摆差动式水下两栖机器人，包括左半球结构和右半球结构，其特征在于，还包括设置于左半球结构和右半球结构之间的中间圆柱结构，所述左半球结构、右半球结构和中间圆柱结构对接装配在一起形成近似椭球；所述中间圆柱结构内布置有两栖机器人的结构变形切换机构和单摆机构，所述左半球结构和右半球结构内各布置有导管螺旋桨推进机构，单摆机构和左右对称的导管螺旋桨推进机构形成单摆差动式的运动驱动机构；通过所述变形切换机构使得机器人的外形在近似椭球形和近似正球形之间变换，使得机器人在水中处于上浮、悬浮和下沉三种状态，配合单摆差动式的运动驱动机构可使机器人调节到任意姿态，完成转弯和直线运动；近似椭球形态便于机器人在水中进行上浮和指定深度航行，近似正球形态便于机器人下沉航行或在水底滚动，机器人在水中或水底都可以进行姿态和位置的改变，在水中和水底两栖环境中自由运动。

2.根据权利要求1所述的具有变形能力的单摆差动式水下两栖机器人，其特征在于，所述机器人的左半球结构包括左半球壳(1)、左螺旋桨(16)和左电池仓(6)，左半球壳(1)外部还设置有供左螺旋桨(16)固定的左导管(4)；右半球结构包括右半球壳(3)、右螺旋桨(8)和右电池仓(7)，右半球壳(3)外部还设置有供右螺旋桨(8)固定的右导管(5)，左电池仓(6)对称安装于左半球壳(1)内且在左导管(4)的上下两侧，右电池仓(7)对称安装于右半球壳(3)内且在右导管(5)的上下两侧；中间圆柱结构由圆柱橡胶壳(2)、变形驱动机构、单摆差动式的运动驱动机构组成。

3.根据权利要求2所述的具有变形能力的单摆差动式水下两栖机器人，其特征在于，所述左半球壳(1)和右半球壳(3)保持刚性且形状不变，中间圆柱结构具有柔性变形能力，在机器人从近似椭球形态向近似正球形态的变形过程中，左半球结构和右半球结构在调节浮力的变形驱动机构作用下整体向中间移动，中间圆柱结构中心截面位置保持不变，体积被压缩变小，直至机器人变成近似正球形态。

4.根据权利要求2或3所述的具有变形能力的单摆差动式水下两栖机器人，其特征在于，所述机器人的调节浮力的变形驱动机构包括变形电机(13)、蜗杆(12)、涡轮(18)、丝杠(17)、左螺母支架(10)和右螺母支架(11)；所述左螺母支架(10)安装在左导管(4)外部中间位置，右螺母支架(11)安装在右导管(5)外部中间位置，左螺母支架(10)的右端和右螺母支架(11)的左端都有内螺纹结构，与丝杠(17)的外螺纹配合，丝杠(17)中间安装有涡轮(18)，蜗杆(12)与涡轮(18)啮合，变形电机(13)的输出轴与蜗杆(12)直接连接。

5.根据权利要求4所述的具有变形能力的单摆差动式水下两栖机器人，其特征在于，所述单摆差动式的运动驱动机构包括俯仰电机(14)、大齿轮、滑轨套筒(15)、摆块(9)；俯仰电机(14)输出端的小齿轮可驱动摆块(9)上方的大齿轮旋转，大齿轮套在滑轨套筒(15)外部可与摆块(9)一起围绕滑轨套筒(15)相对转动。

6.根据权利要求5所述的具有变形能力的单摆差动式水下两栖机器人，其特征在于，所述滑轨套筒(15)套接设置于丝杠(17)外部，且滑轨套筒(15)对称设置于蜗杆(12)两端。

7.根据权利要求5或6所述的具有变形能力的单摆差动式水下两栖机器人，其特征在于，所述摆块(9)包括第一固定端、第二固定端和摆锤，其第一固定端、第二固定端分别设置于丝杠(17)的两端，第一固定端、第二固定端均与大齿轮用键固定连接，摆锤设置于变形电机(13)正下方位置。

8.根据权利要求7所述的具有变形能力的单摆差动式水下两栖机器人，其特征在于，所述俯仰电机(14)设置于变形电机(13)上方，俯仰电机(14)的小齿轮与套在滑轨套筒(15)外的大齿轮啮合。

9.根据权利要求4所述的具有变形能力的单摆差动式水下两栖机器人，其特征在于，所述左螺母支架(10)与左半球结构固定连接，右螺母支架(11)与右半球壳固定连接。