[发明专利]一种水陆两栖航行器

摘要

本发明公开了一种水陆两栖航行器，其包括：行走机构部分、驱动机构能源部分、控制机构部分、桨叶叶片旋转部分、转向机构部分、压载舱部分、探测模块部分，执行机构模块。该水陆两栖航行器是船体行进运动方式设计，水陆两栖航行器采用按键加触摸键的无线控制共同作用来控制整体的运动。水陆两栖航行器将采集的信息进行预处理，最后将数字信号通过无线传输、存储采集的数据。本水陆两栖航行器主要特点为采用整个水陆两栖航行器外舱壁采取球鼻型设计，水陆两栖航行器的顶部和底部才有曲面圆弧设计，每个车轮转轴上由两个桨叶叶片通过圆柱凸轮与旋转轴连接而成，压载舱部分采用控制压载水的含有量，采用了分割开的压载舱，便于水陆两栖航行器在水中航行。 1

主权项

1.一种水陆两栖航行器，其特征在于，包括：

行走机构部分，包括四个车轮组成，水陆两栖航行器是仿照船舶航行的运动外观设计的水陆两栖航行器外观舱壁形状，每个车轮转轴上由两个桨叶叶片通过圆柱凸轮与旋转轴连接而成。水陆两栖航行器通过车轮的转动，从而实现了水陆两栖航行器在地面上行进。

驱动机构能源部分，驱动动力源采用双电源供电，避免转压及多个电机运行情况下导致的电流降低而影响水陆两栖航行器的整体性能。电源采取可重复充电的高能蓄电池。

控制机构部分，采用按键加触摸键的共同使用来控制水陆两栖航行器整体的运动，水陆两栖航行器采用无线控制，DSP控制模块可进行实时控制水陆两栖航行器的状态，并设置有一键还原操控。

桨叶叶片旋转部分，每个车轮转轴搭载了两个桨叶叶片，用于水陆两栖航行器在水中航行中提供前进的动力，每个车轮旋转一周，每个转动轴上的两个桨叶叶片同样经过一个周期的工作。桨叶叶片只在车轮的下半周相对运动，而在车轮的上半周没有桨叶的相对运动。这样就避免了桨叶叶片回程过程中，给水陆两栖航行器向前推进中增添不必要的阻力，使能源能够高效利用。

转向机构部分，用舵机传动带动转向轮实现水陆两栖航行器的转向，舵机转向机构克服了机械转向机构的累积误差，解决了液压及气压传动的延迟、密封及污染等问题。转向机构采用舵机动作更精确，更加及时高效。

压载舱部分，压载舱部分采用控制压载水的多少，实现水陆两栖航行器在水中行走时的下水深度。使水陆两栖航行器适应在不同的水域环境中航行。实现在不同深度水域中仍然能够实现其功能，实现复杂海域环境的应用范围，提高水陆两栖航行器的实用性。

探测模块部分，可以实时传输水陆两栖航行器所处的环境，避免水陆两栖航行器在不利于其本身行走的环境下仍继续行进，增长水陆两栖航行器的使用寿命。

2.如权利要求1所述的一种水陆两栖航行器，其特征在于，整个水陆两栖航行器外舱壁采取球鼻型设计，减少水陆两栖航行器在水中行进的阻力。水陆两栖航行器的顶部和底部才有曲面圆弧设计，能够更好的满足水中航行的要求。每个车轮转轴不与水陆两栖航行器的舱壁直接接触，而是通过厂轴套实现相对转动，实现更好的水密封标准，实现高效稳定的运行。

3.权利要求1所述的一种水陆两栖航行器，其特征在于，每个车轮转轴上由两个桨叶叶片通过圆柱凸轮与旋转轴连接而成。每个车轮转轴旋转一周，两个桨叶叶片运行一个周期。两个桨叶叶片是通过圆柱凸轮相连接形成相对运动，在做功的行程中的桨叶叶片将向水陆两栖航行器的车轮移动，车轮上的阻挡销与桨叶叶片接触并实现相对滑动，车轮向前转动的同时，通过阻挡桨叶叶片销推动桨叶叶片实现做功过程，而另一个桨叶叶片向水陆两栖航行器的舱壁方向运动，以避让正在做功的桨叶叶片。当桨叶叶片随车轮运行到叶片不做有用功时，桨叶叶片将会与车轮上的阻挡销脱离，另一叶片与车轮阻挡销提前实现接触并实现相对滑动，开始做功，以此循环。

4.如权利要求1所述的一种水陆两栖航行器，其特征在于，用舵机传动带动转向轮实现水陆两栖航行器的转向。舵机具有轻便耗能低，动作精确的性能。可以利用舵机转向过程中，结合水陆两栖航行器四个前进轮的不同转速共同作用，以减少水陆两栖航行器的转弯半径，进而实现加快转向。水陆两栖航行器的机动性能有了较大的提高。

5.如权利要求1所述的一种水陆两栖航行器，其特征在于，压载舱部分采用控制压载水的含有量，实现水陆两栖航行器自身重量的调控，达到在不同水质中行走过程中，实现水陆两栖航行器不同的下水深度。加大水陆两栖航行器在不同的水域环境中应用的范围。当需要下沉时，水陆两栖航行器前部进行进水，前部压载水水量大，头部向下倾斜，有益于水陆两栖航行器向下航行；当需要上浮时，水陆两栖航行器前部则向外排压舱水，前部压载水水量少，头部向上倾斜，有益于水陆两栖航行器向上航行，提高了水陆两栖航行器在水中航行的效率。

6.如权利要求1或2所述的一种水陆两栖航行器，其特征在于，水陆两栖航行器外部整体结构采用圆滑的曲面过度，顶部和底部同样采取圆弧面，以便最大限度地减少水陆两栖航行器在水中行进、下沉、上浮等过程中产生的水流阻力。水陆两栖航行器整体结构采取上部窄，中部宽，下部窄的框架，这样设计会有助于水陆两栖航行器在行进行进、下沉、上浮的过程中保持很好的稳定性。

7.如权利要求3所述的一种水陆两栖航行器，其特征在于，水陆两栖航行器在陆地上行进采用电机带动车轮转动获取前进动力，在水中则采取桨叶叶片与水的相互作用力获取前进的动力。可实现水陆两栖航行器桨叶叶片在水中做功过程实现最大功率输出，桨叶叶片在回程过程中会使自身的阻力降到最低。桨叶叶片与旋转轴通过直动圆柱凹槽凸轮机构传递运行过程，并采用几何形状封闭定位，结构简单。

8.如权利要求4所述的一种水陆两栖航行器，其特征在于，用舵机传动带动转向轮实现水陆两栖航行器的转向，舵机反应灵敏，转动角度精确。舵机结合控制电机的转速来控制车轮的旋转速度，使得水陆两栖航行器转弯半径大大减小，具有速度快、效率高、耗电少的特点。

9.如权利要求1所述的一种水陆两栖航行器，其特征在于，主控芯片为单片机，使用软件进行编程，用编程软件写好程序之后，下载到单片机，通过单片机引脚实现对外部设备的控制，水陆两栖航行器具备信号接收、处理、发送的功能，将简单处理的信息发送到另一块人为操控的接收数据的上位机供操作人参考。

10.如权利要求1或4所述的一种水陆两栖航行器，其特征在于，为了实现水陆两栖航行器远程的控制，使用有线电源来供电会有极大限制，所以采用蓄电池来供电，单片机的额定电压、传感器的额定电压与舵机控制板的额定电压不一致，所以电池出来之后一部分直接供给舵机，另一部分经过转压模块供给其他设备。如水陆两栖航行器处于危险状态或需要水陆两栖航行器按原路返回时，直接触碰遥控装置中的一键还原键，即可实现水陆两栖航行器返回到出发点。