本發(fā)明屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種水陸兩棲的船形搜索機器人。

背景技術(shù)：

我國是世界上自然災害頻發(fā)的國家之一，地震、洪澇、沙塵暴等時有發(fā)生。僅自2008年四川汶川地震以來，我國又先后經(jīng)歷了青海玉樹地震，四川廬山地震、甘肅舟曲泥石流等重大自然災害。2016年湖北、江蘇等地的洪澇災害也得到了社會各界人士的廣泛關(guān)注。目前大多數(shù)災害的情況都已經(jīng)遠遠超出了人工救援的能力范圍，許多人也因為沒有得到及時的援助而離開了親人。如何在保證救援人員安全的情況下更快、更好的找到并解救被困人員，有效的降低災害損失成為社會大眾越來越關(guān)注的問題。

隨著機器人時代的到來以及搜救人員無法及時到達受災現(xiàn)場的情況，搜索機器人應(yīng)運而生。經(jīng)過這幾年的發(fā)展，搜索機器人已經(jīng)小有成就，但無論是陸地上的履帶式、蛇形搜索機器人，還是空中的飛行器，亦或是水下的救援機器人，都只能完成相應(yīng)環(huán)境的搜索工作。水陸兩棲機器人將陸地移動機器人和水中機器人的特征相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)在水陸變換介質(zhì)中持續(xù)穩(wěn)定工作。

目前，國內(nèi)外研究水陸兩棲機器人的很多，這方面的發(fā)明專利也不少，但是卻很少將其定位在搜索機器人上。此外，現(xiàn)有的水陸兩棲機器人有蛇形、球形、桶形，卻鮮有船形。船形機器人的形狀和性能與輪船相似，將比其他形狀的機器人更能適應(yīng)水上環(huán)境，能夠更好的實施搜索工作。因此水陸兩棲的船形搜索機器人有著廣泛的應(yīng)用前景和較高的實用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水陸兩棲的船形搜索機器人，能夠同時應(yīng)用到陸地和水上的災害搜索工作當中，填補水陸兩棲機器人在災害搜索領(lǐng)域的空白。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種水陸兩棲的船形搜索機器人，其特征在于，包括：

一船形機器人主體，內(nèi)置有生命探測儀、控制器和充氣通道，在充氣通道內(nèi)有一鼓風機，其底部有車輪和氣墊，充氣通道與氣墊相連，其尾部為鏤空艙體；

一水位傳感器，位于船形機器人主體的表面，用于檢測液位信息，并傳送到船形機器人主體中的控制器；

兩伸縮桿，伸縮桿I可上下伸縮，位于船形機器人主體正上方與攝像頭相連；伸縮桿II可左右伸縮，位于船形機器人主體尾部的鏤空艙體內(nèi)與螺旋槳II相連；

兩螺旋槳，螺旋槳I位于船形機器人主體上部，外面有一環(huán)形保護裝置；螺旋槳II與伸縮桿II連接，可以通過伸縮桿II在鏤空艙體內(nèi)自由伸、縮；

一攝像頭，能360°旋轉(zhuǎn)，用于采集圖像信息；

水陸兩棲的船形搜索機器人上電工作時，水位傳感器隨時檢測液位信息并傳送到控制器，控制器根據(jù)水位傳感器上傳的液位信息來判斷水陸兩棲的船形搜索機器人所處環(huán)境為陸地還是水面；

當水陸兩棲的船形搜索機器人所處環(huán)境為陸地時，控制器控制車輪工作，停止螺旋槳I和螺旋槳II的工作，并將螺旋槳II通過伸縮桿II縮進鏤空艙體內(nèi)，同時啟動生命探測儀和攝像頭開始搜索被困人員；

當水陸兩棲的船形搜索機器人所處環(huán)境為水面時，控制器控制車輪停止工作，同時啟動螺旋槳I和螺旋槳II，使螺旋槳I在空氣中旋轉(zhuǎn)，并利用充氣通道和鼓風機讓空氣充滿氣墊，提供水陸兩棲的船形搜索機器人在水中的浮力；螺旋槳II通過伸縮桿II伸出鏤空艙體并在水中旋轉(zhuǎn)，提供水陸兩棲的船形搜索機器人在水面行駛的推進力，同時啟動生命探測儀和攝像頭開始搜索被困人員。

本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明一種水陸兩棲的船形搜索機器人，通過水位傳感器檢測液位信息并傳送到控制器，再通過控制器判斷水陸兩棲的船形搜索機器人所處環(huán)境；如果所處的環(huán)境是陸地，則車輪工作，螺旋槳II不工作并通過伸縮桿II縮進鏤空艙體內(nèi)，水陸兩棲的船形搜索機器人利用生命探測儀和攝像頭開始搜索被困人員；如果所處的環(huán)境是水面，則車輪停止工作，螺旋槳I和螺旋槳II均工作。螺旋槳I在空氣中旋轉(zhuǎn)，利用充氣通道和鼓風機讓空氣充滿氣墊，提供水陸兩棲的船形搜索機器人在水中的浮力，同時螺旋槳II經(jīng)伸縮桿II伸出鏤空艙體在水中旋轉(zhuǎn)，提供水陸兩棲的船形搜索機器人在水面行駛的推進力，同樣利用生命探測儀和攝像頭搜索被困人員。

同時，本發(fā)明一種水陸兩棲的船形搜索機器人還具有以下有益效果：

(1)、與現(xiàn)有的只能在單一環(huán)境工作的搜索機器人相比，本發(fā)明實現(xiàn)了水陸兩棲工作，能夠應(yīng)用于地震等陸地災害的搜索，同時也能夠用于洪澇災害的搜索。

(2)、本發(fā)明采用聚乙烯塑料制作而成的氣墊作為水陸兩棲的船形搜索機器人水面正常行駛的保障，輕便，而且大大減小了水陸兩棲的船形搜索機器人在水上航行時的阻力，使之可以達到很高的航速。

(3)、本發(fā)明的螺旋槳II與伸縮桿II相連，鏤空艙體的設(shè)計保證了螺旋槳II的可伸縮性。工作環(huán)境是陸地時，螺旋槳II可以收縮進鏤空艙體，有效的保護了運動機構(gòu)的同時還節(jié)約了能源，延長了水陸兩棲的船形搜索機器人的使用壽命。

(4)、攝像頭與伸縮桿I相連，可上下伸縮和360°旋轉(zhuǎn)，保證了水陸兩棲的船形搜索機器人能夠多角度、多方位的采集圖像信息。

(5)、本發(fā)明采用的螺旋槳II是變距螺旋槳，具有調(diào)速方便，且能在水面上盤旋和反向運行。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種水陸兩棲的船形搜索機器人結(jié)構(gòu)圖；

圖2是螺旋槳II的局部圖；

圖3是水陸兩棲的船形搜索機器人一種具體實施方式控制系統(tǒng)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設(shè)計的詳細描述也許會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。

實施例

圖1是本發(fā)明一種水陸兩棲的船形搜索機器人結(jié)構(gòu)圖。

在本實施例中，如圖1所示，本發(fā)明一種水陸兩棲的船形搜索機器人包括：機器人主體1、車輪11、螺旋槳I5、螺旋槳II10、伸縮桿I3、伸縮桿II8、攝像頭2、充氣通道7、鼓風機12、氣墊16、水位傳感器15、生命探測儀13、控制器14等。

下面結(jié)合圖1，對本發(fā)明一種水陸兩棲的船形搜索機器人進行詳細說明，具體包括：

船形機器人主體1，由聚氨酯泡沫和玻璃纖維復合而成，表面防水密封；內(nèi)置有生命探測儀13、控制器14和充氣通道7，在充氣通道7內(nèi)有一鼓風機12，船形機器人主體1的底部有車輪11和氣墊16，充氣通道7與氣墊16相連，其尾部為鏤空艙體9；

在本實施例中，氣墊16位于船形機器人主體1底部中間，采用聚乙烯塑料制作，輕巧耐磨。車輪11共4個且具有防水功能，對稱位于船形機器人主體1底部的兩側(cè)?？刂破?4采用嵌入式ARM芯片，搭配Linux操作系統(tǒng)。

水位傳感器15，位于船形機器人主體1的表面，用于檢測液位信息，并傳送到船形機器人主體中的控制器14；

在本實施例中，如圖3所示，水位傳感器15采用XKC-Y25-RS485，隨時采集液位信息，通過A/D轉(zhuǎn)換將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再傳給控制器14進行濾波操作以去掉干擾和噪聲；

兩伸縮桿，伸縮桿I3可上下伸縮，位于船形機器人主體正上方與攝像頭2相連；伸縮桿II8可左右伸縮，位于船形機器人主體尾部的鏤空艙體9內(nèi)與螺旋槳II10相連；

兩螺旋槳，螺旋槳I5位于船形機器人主體1上部，外面有一環(huán)形保護裝置4；螺旋槳II10與伸縮桿II8連接，可以通過伸縮桿II8在鏤空艙體9內(nèi)自由伸、縮；在本實施例中，螺旋槳I和螺旋槳II的葉片數(shù)均為3；

攝像頭2，能360°旋轉(zhuǎn)，用于采集圖像信息；在本實施例中，采用海爾(Haier)公司的360°全景拍攝紅外攝像頭，在黑暗中仍能正常工作，它采集到的信息同樣通過RS232接口傳到災害現(xiàn)場搜索救援服務(wù)中心；

水陸兩棲的船形搜索機器人上電工作時，水位傳感器15隨時采集液位信息，通過A/D轉(zhuǎn)換將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再傳送到控制器14進行濾波操作以去掉干擾和噪聲，控制器14根據(jù)水位傳感器上傳的液位信息來判斷水陸兩棲的船形搜索機器人所處環(huán)境為陸地還是水面；

當水陸兩棲的船形搜索機器人所處環(huán)境為陸地時，控制器14控制車輪11工作，停止螺旋槳I5和螺旋槳II10工作，如圖2所示，連接螺旋槳II10的伸縮桿II8向里收縮，使螺旋槳II10通過伸縮桿II8縮進鏤空艙體9內(nèi)，同時啟動生命探測儀13和攝像頭2開始搜索被困人員；

當水陸兩棲的船形搜索機器人所處環(huán)境為水面時，控制器14控制車輪11停止工作，同時啟動螺旋槳I5和螺旋槳II10，使螺旋槳I5在空氣中旋轉(zhuǎn)，并利用充氣通道7和鼓風機12讓空氣6充滿氣墊16，提供水陸兩棲的船形搜索機器人在水中的浮力，通過氣墊16的使用減少了水陸兩棲的船形搜索機器人在水中航行的阻力；此外，如圖2所示，連接螺旋槳II10的伸縮桿II8向外伸展，使螺旋槳II10通過伸縮桿II8伸出鏤空艙體9并在水中旋轉(zhuǎn)，提供水陸兩棲的船形搜索機器人在水面行駛的推進力，其中，螺旋槳II10是變距螺旋槳，它能夠通過改變螺旋槳每個槳葉的傾斜角來改變輸出的扭矩，即可以在螺旋槳轉(zhuǎn)速不變的情況下改變槳的推力；同時啟動生命探測儀13和攝像頭2開始搜索被困人員。

在本實施例中，如圖3所示，其電源采用高性能的充電鋰電池并配有蓄電池，以增強續(xù)航能力；生命探測儀13采用LifeSearch+雷達生命探測儀，它具有很強的介質(zhì)穿透力，能更快找到幸存者，采集到的信息經(jīng)控制器卡爾曼濾波去掉干擾和噪聲以后通過RS232接口傳到災害現(xiàn)場搜索救援服務(wù)中心供指揮人員進行下一步的操作。

盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實施方式進行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實施方式的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。