本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體來說涉及一種具有地面移動(dòng)和飛行運(yùn)動(dòng)方式的輪腿復(fù)合式兩棲機(jī)器人。

背景技術(shù)：

目前，移動(dòng)機(jī)器人主要采用輪式、履帶式和腿式三種運(yùn)動(dòng)方式。輪式機(jī)器人具有高速高效的特點(diǎn)，技術(shù)成熟，但是越障能力差，不能適應(yīng)復(fù)雜地形環(huán)境。履帶式機(jī)器人適應(yīng)能力強(qiáng)，設(shè)計(jì)緊湊，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，但存在重量大、摩擦阻力較大、能耗很高的缺點(diǎn)。腿式機(jī)器人機(jī)動(dòng)性好、越障能力強(qiáng)，但是移動(dòng)速度緩慢。

搜救機(jī)器人的出現(xiàn)時(shí)間相對(duì)較晚，雖然現(xiàn)在機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域不斷的擴(kuò)廣，技術(shù)不斷的進(jìn)步，但是搜救領(lǐng)域的機(jī)器人，很多依然處于實(shí)驗(yàn)室的仿真與理念階段，同時(shí)還存在很多難以克服和難以預(yù)料的問題，真正能夠?qū)嶋H應(yīng)用于的搜救機(jī)器人很少，而輪腿復(fù)合式移動(dòng)機(jī)器人就更加少見了；

現(xiàn)有的機(jī)器人與操作者之間一般有無線通訊、有線通訊和語音互動(dòng)三種方式，針對(duì)于搜救機(jī)器人一般具有前兩種通訊方式，采用有線的通訊方式能很好的給機(jī)器人進(jìn)行通電，達(dá)到持續(xù)續(xù)航的要求，能夠更加方便的控制搜救機(jī)器人的工作，但是，也存在一些問題，比如極端環(huán)境下，地形比較復(fù)雜，有線的通訊不能和機(jī)器人有太遠(yuǎn)的距離，距離太大，傳輸線很容易纏繞或者卡住會(huì)對(duì)影響機(jī)器人的行走，過長(zhǎng)的傳輸線攜帶很不不方便；無線通訊，可以避免上述有線通訊的不足當(dāng)然也存在災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)地形復(fù)雜，空間狹小，減小了無線傳輸?shù)木嚯x，不過一般的災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)的情況無線傳輸還是能達(dá)到要求的；語音的播報(bào)是搜集機(jī)器人與外界通訊的一種方式，能彌提高搜救的效率；并且災(zāi)后的路況和地形都比較復(fù)雜，機(jī)器人在搜救的過程中必須具有很好的越障和攀爬的能力，在平坦的地面應(yīng)具有很快的移動(dòng)速度；同時(shí)，在一些極端環(huán)境下，為增加對(duì)救災(zāi)人員的安全性，對(duì)搜救機(jī)器人的自主搜救系統(tǒng)和定位系統(tǒng)提出新的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有地面移動(dòng)和飛行運(yùn)動(dòng)方式的輪腿復(fù)合式兩棲機(jī)器人。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種具有地面移動(dòng)和飛行運(yùn)動(dòng)方式的輪腿復(fù)合式兩棲機(jī)器人，包括：主體支架、四個(gè)輪系裝置和六個(gè)三關(guān)節(jié)仿生肢裝置和一個(gè)六翼飛行裝置；

所述六個(gè)三關(guān)節(jié)仿生肢裝置分布在主體支架兩側(cè)，每側(cè)三個(gè)；每個(gè)三關(guān)節(jié)防生肢包括第一連接臂、第二連接臂、支足，以及第一舵機(jī)、第二舵機(jī)、第三舵機(jī)；所述第一舵機(jī)緊固在主體支架上，第一舵機(jī)連接第一連接臂的一端，形成仿生肢的第一關(guān)節(jié)；所述第一連接臂的另一端與第二舵機(jī)緊固連接，第二舵機(jī)連接第二連接臂的一端，形成仿生肢的第二關(guān)節(jié)；所述第二連接臂的另一端與第三舵機(jī)緊固連接，第三舵機(jī)和支足緊固連接，形成仿生肢的第三關(guān)節(jié)；

所述四個(gè)輪系裝置分別安裝在六個(gè)三關(guān)節(jié)仿生肢裝置中的兩個(gè)前三關(guān)節(jié)仿生肢裝置和兩個(gè)后三關(guān)節(jié)仿生肢裝置上；輪系裝置由車輪、聯(lián)軸器、電機(jī)組成，電機(jī)通過聯(lián)軸器連接車輪，所述電機(jī)通過電機(jī)支架固定在三關(guān)節(jié)仿生肢裝置的支足上；

主體支架上設(shè)置有第一控制主板和驅(qū)動(dòng)板，所述驅(qū)動(dòng)板分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)板和舵機(jī)驅(qū)動(dòng)板，電機(jī)驅(qū)動(dòng)板與輪系裝置的減速電機(jī)電連接，舵機(jī)驅(qū)動(dòng)板分別與舵機(jī)連接，且電機(jī)驅(qū)動(dòng)板和舵機(jī)驅(qū)動(dòng)板均與第一控制主板進(jìn)行電信號(hào)連接；

在主體支架上還搭載了圖像采集裝置、人體紅外傳感裝置、火焰?zhèn)鞲醒b置、煙霧傳感裝置、超聲波傳感裝置和GPS定位裝置；圖像采集裝置和相應(yīng)的圖像傳輸通訊模塊電連接，所述圖像采集裝置、圖像傳輸通訊模塊與第一控制主板之間電連接，通過圖像傳輸通訊模塊將圖像采集裝置采集的視頻信號(hào)傳送至遠(yuǎn)程控制終端；所述人體紅外傳感裝置、火焰?zhèn)鞲醒b置、煙霧傳感裝置、超聲波傳感裝置和GPS定位裝置均與第一控制主板之間電連接；第一主控制板還連接有數(shù)據(jù)傳輸通訊模塊，遠(yuǎn)程控制終端通過數(shù)據(jù)傳輸通訊模塊與第一控制主板進(jìn)行通訊，一方面遠(yuǎn)程控制終端通過數(shù)據(jù)傳輸通訊模塊向第一控制主板發(fā)送控制機(jī)器人進(jìn)行地面移動(dòng)的控制信號(hào)；另一方面，第一控制主板通過數(shù)據(jù)傳輸通訊模塊向遠(yuǎn)程控制終端發(fā)送各傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)；

所述六翼飛行裝置固定設(shè)置在主體支架的頂端，六翼飛行裝置的控制采用第二控制主板進(jìn)行單獨(dú)控制，六翼飛行裝置的第二控制主板上集成了遠(yuǎn)程遙控通訊模塊，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制終端對(duì)六翼飛行裝置的遠(yuǎn)程遙控。

在上述技術(shù)方案中，所述主體支架包括上支撐板、中上支撐板、中下支撐板、下支撐板，四個(gè)支撐板之間均由銅柱進(jìn)行緊固連接；進(jìn)一步，所述中下支撐板、下支撐板形狀相同，大小相同；所述上支撐板、中上支撐板形狀和大小相同。

在上述技術(shù)方案中，所述輪系裝置的電機(jī)優(yōu)選為減速電機(jī)。

在上述技術(shù)方案中，所述輪系裝置的車輪優(yōu)選為全向輪，在變形的過程中能很好的減少舵機(jī)的受力。

本發(fā)明的具有地面移動(dòng)和飛行運(yùn)動(dòng)方式的輪腿復(fù)合式兩棲機(jī)器人的運(yùn)行方法如下：

使用時(shí)，本機(jī)器人具有爬行和車輪行進(jìn)兩種地面移動(dòng)方式，以及飛行運(yùn)動(dòng)方式；兩種地面移動(dòng)方式可以根據(jù)路面的狀況進(jìn)行自由地切換，當(dāng)在崎嶇不平路況下，第一主控制板通過舵機(jī)驅(qū)動(dòng)板驅(qū)動(dòng)六個(gè)三關(guān)節(jié)仿生肢裝置的舵機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人爬行移動(dòng)；當(dāng)在平整路面時(shí)，第一主控制板控制六個(gè)三關(guān)節(jié)仿生肢裝置的第二舵機(jī)和第三舵機(jī)動(dòng)作，調(diào)整第二連接臂和支足至合適的位置，下放輪系裝置，使車輪接觸地面，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的車輪行進(jìn)方式，車輪行進(jìn)時(shí)，通過控制輪系裝置的減速電機(jī)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)，通過控制的輪系裝置所在的三關(guān)節(jié)仿生肢裝置的第一舵機(jī)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向；當(dāng)需要開啟飛行運(yùn)動(dòng)方式時(shí)，遠(yuǎn)程控制終端通過第二控制主板啟動(dòng)六翼飛行裝置即可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的飛行；

利用機(jī)器人上搭載的圖像采集裝置和圖像傳輸通訊模塊，實(shí)現(xiàn)圖像信息的采集與遠(yuǎn)程傳輸；利用人體紅外傳感裝置檢測(cè)生命氣息，便于在災(zāi)后的搜救工作；利用超聲波傳感裝置檢測(cè)機(jī)器人周圍障礙物；利用火焰?zhèn)鞲醒b置和煙霧傳感裝置檢測(cè)機(jī)器人周圍的火災(zāi)情況；利用GPS定位裝置實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的定位。

所述的具有地面移動(dòng)和飛行運(yùn)動(dòng)方式的輪腿復(fù)合式兩棲機(jī)器人應(yīng)用于救災(zāi)排險(xiǎn)，防爆反恐、考古探測(cè)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為：

(1)本發(fā)明具有爬行和車輪行進(jìn)兩種地面移動(dòng)方式，以及飛行運(yùn)動(dòng)方式；可以適應(yīng)不同的工作環(huán)境，三種運(yùn)動(dòng)方式可以根據(jù)路況和使用者的使用需求進(jìn)行任意切換，大大增加了機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性和工作效率。(2)本發(fā)明每一個(gè)仿生肢均由三個(gè)雙軸舵機(jī)構(gòu)成，構(gòu)成肢體的三個(gè)關(guān)節(jié)，因此具有很好的行走，越障，攀爬的能力；有效的提高了機(jī)器人的靈活度；(3)在仿生肢的下肢部分，連接有舵機(jī)和全向輪，通過輪腿的變形，能實(shí)現(xiàn)輪腿復(fù)合式行走方式；同時(shí)選用的是全向輪，一個(gè)是滿足輪式行走的方式，另一個(gè)是在變形的過程中能很好的減少舵機(jī)的受力；(4)本發(fā)明使用超聲波傳感模塊檢測(cè)機(jī)器人周圍障礙物，實(shí)現(xiàn)自主的避障行走模式，能減少操作者的工作量；(5)人體紅外傳感裝置能及時(shí)的檢測(cè)到生命氣息，便于在災(zāi)后的搜救工作；(6)火焰?zhèn)鞲醒b置和煙霧傳感裝置只要用于檢測(cè)搜救現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境情況，便于搜救人員時(shí)事的了解情況，做到隨時(shí)的應(yīng)對(duì)情況；(7)本發(fā)明帶有GPS定位模塊裝置，能實(shí)時(shí)的做好定位工作，便于搜救等工作情況下的控制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的電控結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例一：參見附圖，本發(fā)明的具有地面移動(dòng)和飛行運(yùn)動(dòng)方式的輪腿復(fù)合式兩棲機(jī)器人主要包括：主體支架、四個(gè)輪系裝置和六個(gè)三關(guān)節(jié)仿生肢裝置和一個(gè)六翼飛行裝置；

所述主體支架包括上支撐板1、中上支撐板2、中下支撐板3、下支撐板4，四個(gè)支撐板之間均由銅柱5進(jìn)行緊固連接；采用的四個(gè)支撐板從受力分析和重心位置考慮，上面的兩層板是小和薄，下面的兩層板是大和厚；其中，中下支撐板3、下支撐板4形狀相同，大小相同；上支撐板1、中上支撐板2形狀和大小相同。

所述六個(gè)三關(guān)節(jié)仿生肢裝置分布在主體支架兩側(cè)，每側(cè)三個(gè)；每個(gè)三關(guān)節(jié)防生肢包括第一連接臂6、第二連接臂7、支足8，以及第一舵機(jī)9、第二舵機(jī)10、第三舵機(jī)11；所述第一舵機(jī)9通過兩個(gè)舵機(jī)舵盤12和中下支撐板3、下支撐板4的類圓形突出端通過螺絲19緊固連接，第一舵機(jī)9通過一個(gè)U形支架13連接第一連接臂6的一端，形成仿生肢的第一關(guān)節(jié)；所述第一連接臂6的另一端與第二舵機(jī)10緊固連接，第二舵機(jī)10通過另一個(gè)U形支架14連接第二連接臂7的一端，形成仿生肢的第二關(guān)節(jié)；所述第二連接臂7的另一端與第三舵機(jī)11緊固連接，第三舵機(jī)11通過舵機(jī)支架15和支足8緊固連接，形成仿生肢的第三關(guān)節(jié)；通過三個(gè)舵機(jī)構(gòu)成仿生肢的三個(gè)關(guān)節(jié)(第一舵機(jī)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)與后退，第二舵機(jī)控制第二連接臂7和支足8抬高與下落，第三舵機(jī)控制支足實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng))，能達(dá)到很好的越障和攀爬能力。

所述四個(gè)輪系裝置分別安裝在六個(gè)三關(guān)節(jié)仿生肢裝置中的兩個(gè)前三關(guān)節(jié)仿生肢裝置和兩個(gè)后三關(guān)節(jié)仿生肢裝置上；輪系裝置由車輪16、聯(lián)軸器17、減速電機(jī)18組成，減速電機(jī)18通過聯(lián)軸器17連接車輪16，所述減速電機(jī)18通過電機(jī)支架固定在支足8上。

主體支架上設(shè)置有第一控制主板和驅(qū)動(dòng)板，所述第一控制主板和驅(qū)動(dòng)板均通過緊固連接在主體支架上；參見附圖2，所述驅(qū)動(dòng)板分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)板和舵機(jī)驅(qū)動(dòng)板，電機(jī)驅(qū)動(dòng)板與輪系裝置的減速電機(jī)18電連接，舵機(jī)驅(qū)動(dòng)板與第一舵機(jī)9、第二舵機(jī)10、第三舵機(jī)11電連接，且電機(jī)驅(qū)動(dòng)板和舵機(jī)驅(qū)動(dòng)板均與第一控制主板進(jìn)行電信號(hào)連接；

在主體支架上還搭載了圖像采集裝置、人體紅外傳感裝置、火焰?zhèn)鞲醒b置、煙霧傳感裝置、超聲波傳感裝置和GPS定位裝置(圖中均未標(biāo)出)。圖像采集裝置和相應(yīng)的圖像傳輸通訊模塊電連接(圖像傳輸通訊模塊也緊固連接在所述中上支撐板1上)，所述圖像采集裝置、圖像傳輸通訊模塊與第一控制主板之間電連接，圖像傳輸通訊模塊連接有圖傳天線，通過圖像傳輸通訊模塊將圖像采集裝置采集的視頻信號(hào)傳送至遠(yuǎn)程控制終端；所述人體紅外傳感裝置、火焰?zhèn)鞲醒b置、煙霧傳感裝置、超聲波傳感裝置和GPS定位裝置均與第一控制主板之間電連接；第一主控制板還連接有數(shù)據(jù)傳輸通訊模塊，數(shù)據(jù)傳輸通訊模塊連接有數(shù)傳天線，遠(yuǎn)程控制終端通過數(shù)據(jù)傳輸通訊模塊與第一控制主板進(jìn)行通訊(一方面遠(yuǎn)程控制終端通過數(shù)據(jù)傳輸通訊模塊向第一控制主板發(fā)送控制機(jī)器人進(jìn)行地面移動(dòng)的控制信號(hào)；另一方面，第一控制主板通過數(shù)據(jù)傳輸通訊模塊向遠(yuǎn)程控制終端發(fā)送各傳感器(即人體紅外傳感裝置、火焰?zhèn)鞲醒b置、煙霧傳感裝置、超聲波傳感裝置和GPS定位裝置)的檢測(cè)數(shù)據(jù))。

所述六翼飛行裝置20包括六個(gè)飛行螺旋槳，六翼飛行裝置20的底端通過連接柱19與主體支架的頂端固定連接，所述六翼飛行裝置20為現(xiàn)有技術(shù)，對(duì)于六翼飛行裝置20的控制采用第二控制主板進(jìn)行單獨(dú)控制，六翼飛行裝置20的第二控制主板上集成了遠(yuǎn)程遙控通訊模塊，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制終端對(duì)六翼飛行裝置20的遠(yuǎn)程遙控。

使用時(shí)，本機(jī)器人具有爬行和車輪行進(jìn)兩種地面移動(dòng)方式，以及飛行運(yùn)動(dòng)方式。兩種地面移動(dòng)方式可以根據(jù)路面的狀況進(jìn)行自由地切換，當(dāng)在崎嶇不平路況下，第一主控制板通過舵機(jī)驅(qū)動(dòng)板驅(qū)動(dòng)六個(gè)三關(guān)節(jié)仿生肢裝置的舵機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人爬行移動(dòng)；當(dāng)在平整路面時(shí)，第一主控制板控制六個(gè)三關(guān)節(jié)仿生肢裝置的第二舵機(jī)10和第三舵機(jī)11動(dòng)作，調(diào)整第二連接臂7和支足8至合適的位置(調(diào)整時(shí)，第二連接臂7向上提升，支足8向內(nèi)折疊)，下放輪系裝置，使車輪接觸地面，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的車輪行進(jìn)方式，車輪行進(jìn)時(shí)，通過控制輪系裝置的減速電機(jī)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)，通過控制的輪系裝置所在的三關(guān)節(jié)仿生肢裝置的第一舵機(jī)9，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向；當(dāng)需要開啟飛行運(yùn)動(dòng)方式時(shí)，遠(yuǎn)程控制終端通過第二控制主板控制六翼飛行裝置20即可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的飛行。

利用機(jī)器人上搭載的圖像采集裝置和圖像傳輸通訊模塊，實(shí)現(xiàn)圖像信息的采集與遠(yuǎn)程傳輸；利用人體紅外傳感裝置檢測(cè)生命氣息，便于在災(zāi)后的搜救工作；利用超聲波傳感裝置檢測(cè)機(jī)器人周圍障礙物；利用火焰?zhèn)鞲醒b置和煙霧傳感裝置檢測(cè)機(jī)器人周圍的火災(zāi)情況；利用GPS定位裝置實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的定位。

本發(fā)明的具有地面移動(dòng)和飛行運(yùn)動(dòng)方式的輪腿復(fù)合式兩棲機(jī)器人可以應(yīng)用于救災(zāi)排險(xiǎn)，防爆反恐、考古探測(cè)等。

以上對(duì)本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。