技术领域
[0001] 本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种跨介质三栖机器人
相关背景技术
[0002] 目前跨介质水陆两栖、陆空两栖、空地两栖的机器人研制成果较多，产品形态多种多样，针对水陆空三种介质的三栖机器人的研制国内成果较少，随着科技的发展和机器人研制领域的细分、深入，不断变化的特殊环境和复杂作业需求，对于三栖机器人的需求越来越多，三栖机器人将在更多的场景中发挥重要作用。
[0003] 跨介质三栖机器人，可在水中、陆地、空中不同介质中分别实现航行、陆行、飞行功能，可针对不同介质中的环境特征和作业需求，高效执行不同介质中的任务。
具体实施方式
[0032] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
[0033] 如图1、图2所示，一种跨介质三栖机器人整体结构侧视和俯视示意图。一种跨介质三栖机器人包括飞行机构部件1和行走机构部件2，行走机构部件2设置在飞行机构部件1的下方。飞行机构部件1可实现机器人的飞行功能，行走机构部件2可实现机器人的陆行和航行功能。
[0034] 飞行机构部件1，包括机架10、电机11、旋翼12、视觉装置13、电池固定架14、电池15、测距装置16、控制模块17、防护板18、浮力块19等。电机11和旋翼12设置在机架上，呈十字型构型对称布置。通过每个轴上的电机11转动，带动旋翼12，从而产生升推力。通过改变不同旋翼12之间的相对转速，可以改变单轴推进力的大小，从而控制机器人飞行的运行轨迹。
[0035] 视觉装置13设置在飞行机构部件1前端上方，用于采集机器人附近的图像信息。视觉装置13采集到的视频或者图片信息，发送至机器人控制模块17，机器人控制模块17对视频或者图片信息进行计算分析后得到机器人电机转速调整等参数并发送至机器人，机器人执行对应的动作。测距装置16设置在飞行机构部件1前端下方，用于在机器人前方进行测距传感。
[0036] 飞行机构部件1还包括电池固定架14和电池15，其中，固定架14的支腿固定连接在飞行机构部件1中间上方，以避开飞行机构部件的螺旋桨运动空间；电池15放置在电池固定架14上；防护板18设置在机架10的四周，用以在飞行或陆行、航行运动时防护机器人螺旋桨和机器人元器件；浮力块18设置在机架10两侧下方，机器人在水中航行时，为机器人提供浮力，作为示例，浮力块采用EVA等泡沫轻质材质制成。
[0037] 作为示例，飞行机构部件的机架10采用碳纤维材料制作，以保证机器人本体的重量较低且具有较高的强度。控制模块17布置在飞行机构部件中间的骨架腔体内部，控制模块完成运动控制、电机控制、传感数据处理、信号发射与接收、参数调节、监控与故障检测、记录与存储等功能。
[0038] 如图3、图4所示，为根据本发明实施例的一种跨介质三栖机器人陆行姿态侧视和正视示意图；如图5、图6所示，为根据本发明实施例的一种跨介质三栖机器人航行姿态左视和俯视示意图；采用飞行螺旋桨和飞行动力电机，实现在空中飞行功能。采用防水电机和一体化组合轮浆，整体集成度高，将陆行动能和航行功能耦合设计成一体化结构，通过防水电机带动一体化组合轮浆在不同介质中转动，分别实现在陆地和水中运动功能。推杆驱动动力支撑架带动防水电机和一体化组合轮浆，可实现航行姿态和陆行姿态切换。
[0039] 如图7、图9所示，为根据本发明实施例的行走机构部件的陆行姿态仰视、左视示意图；如图8、图10所示，为根据本发明实施例的行走机构部件的航行姿态仰视、左视示意图。行走机构部件2，包括壳体20、从动轮21、推杆22、防水电机23、一体化组合轮浆24、动力支撑架25、支架26、导向轴27、支座28、推杆连杆29、连杆30、销轴31、卡箍32等。
[0040] 行走机构部件2通过壳体20与飞行机构部件1连接，布置在飞行机构部件1的下方。
[0041] 支架26固结在壳体20的下方，动力支撑架25通过销轴31与支架26铰接连接，可与支架26相对转动。一体化组合轮浆24固定在防水电机23的转轴上，防水电机23的底座固定在动力支撑架25上；动力支撑架25的另一端与连杆30铰接在一起，连杆30的另一端通过销轴31与推杆连杆29铰接在一起。
[0042] 行走机构部件，推杆连杆29的两侧通过销轴31与连杆30铰接在一起，推杆连杆29通过中间导向孔结构与导向轴27连接在一起；导向轴27的两端通过支座28固定在壳体20的下方。
[0043] 推杆22设置在壳体20的下方，卡箍32用于固定推杆22。推杆22的轴端与推杆连杆29固结在一起。
[0044] 行走机构部件2的姿态切换通过推杆作为驱动动力源，推杆22可带动推杆连杆29在直线方向上移动，导向轴27对推杆连杆29具有导向作用；推杆连杆29移动时，通过连杆30可带动动力支撑架25在0度‑90度范围内转动。
[0045] 行走机构部件的动力支撑架25上安装的防水电机23和一体化组合轮浆24，在推杆22驱动下，可实现在0度‑90度范围内转动，实现姿态变化。支架26上设有限位结构，动力支撑架25转动至0度或90度位置时，限位结构可实现对动力支撑架25的位置限制。
[0046] 行走机构部件的一体化组合轮浆24的轮毂均布设计为多个螺旋桨叶结构，一体化组合轮浆24的外圆周设计为轮式外缘结构；一体化组合轮浆24在陆地转动时，可提供在陆地行走的动力；一体化组合轮浆24在水中航行时，可提供在水介质中的航行的动力。
[0047] 行走机构部件2的推杆22驱动动力支撑架25带动防水电机23和所述一体化组合轮浆24转动至0度姿态时，行走机构部件2呈现航行姿态，可在水中为机器人提供前行的动力，实现水中航行功能；推杆22驱动所述动力支撑架25带动防水电机23和一体化组合轮浆24转动至90度姿态时，行走机构部件2呈现陆行姿态，可在陆地为机器人提供前行的动力，实现陆地行走功能。
[0048] 从动轮21布置在所述壳体20的底部前端，无动力从动轮是陆地行走时的被动轮。
[0049] 防水电机23和一体化组合轮浆24对称布置，在陆地行走时，两侧对称布置的防水电机23带动一体化组合轮浆24可差速转动，实现在陆地前行、后退、转弯等运动；一体化组合轮浆24，在水中航行时，差速转动，可实现在水中前行、后退、转弯等航行运动。
[0050] 本发明提出的跨介质三栖机器人，陆行功能和航行功能集成化设计，其整体重量更小，动力系统更简单，运动控制变量相对较少，系统可靠性较高。陆行功能和航行功能，通过推杆推动连杆机构，实现一体化组合轮浆和防水电机的姿态切换。
[0051] 本发明本发明提供的跨介质三栖机器人可提供多次、快速的空中、陆地和水下支援，既拥有潜航的屏蔽性，可避免电磁反无人机武器对机体的空中威胁，又拥有地面车和水面船的长巡航特性，还拥有飞行器高度的优势。在解决传统跨介质机器人的出入水能力与密封性问题基础上，实现航行和陆行时的动力公用，可进一步扩大应用范围，以应对自然环境地区地形多样的情况
[0052] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
