專利名稱：輪槳腿一體化驅(qū)動(dòng)的水陸兩棲機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水陸兩棲機(jī)器人，具體地說是一種輪槳腿一體化驅(qū)動(dòng)的水陸兩棲
機(jī)器人。
背景技術(shù)：
隨著世界各海洋強(qiáng)國對(duì)海洋科學(xué)研究和海洋開發(fā)戰(zhàn)略的深化與發(fā)展，海洋與陸地 銜接的極淺水、碎浪帶、拍岸浪區(qū)和灘涂地帶成為近年來科學(xué)研究、環(huán)境監(jiān)測(cè)、調(diào)查取樣及 軍事領(lǐng)域等方面應(yīng)用和關(guān)注的重點(diǎn)區(qū)域之一。當(dāng)前國內(nèi)外研究的水下機(jī)器人主要包括浮游 式和爬行式，但這兩種水下機(jī)器人的作業(yè)區(qū)域均存在一些局限性在淺水和深水海域，當(dāng)前 的水下機(jī)器人具有一定的作業(yè)能力，而在極淺水、碎浪帶和海灘區(qū)域作業(yè)能力較弱，甚至無 法作業(yè)；而陸上應(yīng)用的機(jī)器人對(duì)極淺水和碎浪帶區(qū)域更是束手無策。水陸兩棲機(jī)器人是一 種集陸地和水中特定運(yùn)動(dòng)于一體的特種移動(dòng)機(jī)器人，根據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式的不同，現(xiàn) 有的水陸兩棲機(jī)器人大致可以分為單一驅(qū)動(dòng)型和復(fù)合驅(qū)動(dòng)型兩大類。單一驅(qū)動(dòng)方式的水陸 兩棲機(jī)器人，無論是多足式、波動(dòng)式、輪式、履帶式等，都很難完全滿足機(jī)器人在水中或者在 陸地上的速度、越障、機(jī)動(dòng)性、穩(wěn)定性等方面的要求。為了實(shí)現(xiàn)水陸兩棲機(jī)器人分別在水中 和陸地上多種模式下的高性能運(yùn)動(dòng)，開發(fā)研制基于新型復(fù)合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的水陸兩棲機(jī)器人成 為近年來兩棲機(jī)器人的重要研究方向和發(fā)展趨勢(shì)之一。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有爬行和浮游多運(yùn)動(dòng)模式、綜合運(yùn)動(dòng)性能良好
的輪槳腿一體化驅(qū)動(dòng)的水陸兩棲機(jī)器人，解決了現(xiàn)有水陸兩棲機(jī)器人在兩棲環(huán)境下運(yùn)動(dòng)模
式單一，作業(yè)能力較弱，快速性、機(jī)動(dòng)性、穩(wěn)定性和越障能力等方面不足的問題，為近海岸的
海洋開發(fā)和利用提供一種有效的高技術(shù)手段。 本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的 本實(shí)用新型包括前浮筒、中前浮筒、水密電子艙、中后浮筒、后浮筒、框架及輪槳腿 驅(qū)動(dòng)模塊，所述框架上依次安裝有前浮筒、中前浮筒、水密電子艙、中后浮筒及后浮筒，在框 架上設(shè)有多組輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊，每組由兩個(gè)輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊組成、對(duì)稱安裝在框架的兩側(cè)； 所述輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊包括輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)及回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)可轉(zhuǎn)動(dòng)地 與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相連接。 其中所述輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊為三組、六個(gè)，對(duì)稱分布于框架的前端、中部及后端，六 個(gè)輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)相同；所述輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)的輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)包括密封艙 體、直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件、密封艙端蓋、第一驅(qū)動(dòng)軸、輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)及槳轂，其中密封艙體的 兩側(cè)沿徑向?qū)ΨQ向外延伸，一側(cè)的延伸部可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，另一側(cè)的延伸部可 轉(zhuǎn)動(dòng)地與固接在框架上的固定支架相連接；所述直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件固定在密封艙體內(nèi)、與 水密電子艙內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組件電連接，直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件的輸出軸與第一驅(qū)動(dòng)軸的一端 相連接，第一驅(qū)動(dòng)軸的另一端連接有與其連動(dòng)的輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)，該輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)中間的外側(cè)設(shè)有連接于第一驅(qū)動(dòng)軸另一端端部的槳轂；所述第一驅(qū)動(dòng)軸上套設(shè)有與密封艙體密
封連接的密封艙端蓋；密封艙端蓋通過支撐軸承套設(shè)在第一驅(qū)動(dòng)軸上，支撐軸承的一側(cè)設(shè)
有套設(shè)在第一驅(qū)動(dòng)軸上的第一鎖緊螺母，支撐軸承的另一側(cè)設(shè)有套設(shè)在第一驅(qū)動(dòng)軸上的第
一旋轉(zhuǎn)密封件；輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)包括輪緣、輪轂及槳葉，輪轂為中空?qǐng)A柱、與第一驅(qū)動(dòng)軸鍵
連接，在輪轂的外圓周表面固接有多個(gè)均布的槳葉，每個(gè)槳葉的外緣均固接有輪緣；輪緣為
圓弧形，各輪緣位于同一圓的圓周上，該圓的圓心在輪轂的軸線上；所述輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)
的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括回轉(zhuǎn)艙體、回轉(zhuǎn)電機(jī)組件、第一錐齒輪、第二錐齒輪、過渡軸及走線密封組
件，所述回轉(zhuǎn)艙體安裝在框架上，回轉(zhuǎn)電機(jī)組件固定在回轉(zhuǎn)艙體的內(nèi)部，回轉(zhuǎn)電機(jī)組件的輸
出軸與過渡軸的一端相連接；所述輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)包括密封艙體，密封艙體的兩側(cè)沿
徑向?qū)ΨQ向外延伸，其中一側(cè)的延伸部可轉(zhuǎn)動(dòng)地與回轉(zhuǎn)艙體相連接，在過渡軸上設(shè)有第一
錐齒輪、與安裝在密封艙體一側(cè)的延伸部上的第二錐齒輪相嚙合，帶動(dòng)輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)
節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)；在回轉(zhuǎn)艙體上設(shè)有走線密封組件，回轉(zhuǎn)電機(jī)組件的電纜通過走線密封組件與水密
電子艙內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組件電連接；回轉(zhuǎn)艙體內(nèi)固接有回轉(zhuǎn)電機(jī)座，回轉(zhuǎn)電機(jī)組件安裝在
回轉(zhuǎn)電機(jī)座上；過渡軸的另一端設(shè)有旋轉(zhuǎn)電位計(jì)，旋轉(zhuǎn)電位計(jì)的電纜通過走線密封組件與
水密電子艙內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組件電連接；所述回轉(zhuǎn)艙體通過旋轉(zhuǎn)軸承及第二旋轉(zhuǎn)密封件與
密封艙體一側(cè)的延伸部相連接，旋轉(zhuǎn)軸承的上方設(shè)有套設(shè)在延伸部上的第二鎖緊螺母，在
第二錐齒輪的上方還設(shè)有套在密封艙體一側(cè)延伸部上的固定螺母。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為 1.本實(shí)用新型的兩棲機(jī)器人基于輪槳腿一體化的總體結(jié)構(gòu)形式，采用三組對(duì)稱分 布的輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊，滿足機(jī)器人在水陸兩棲條件的爬行和浮游多運(yùn)動(dòng)模式的需求，同時(shí) 兼顧了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性、快速性和協(xié)調(diào)性。 2.本實(shí)用新型的兩棲機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)裝置采用集輪、腿和螺旋槳功能于一身的輪槳 腿復(fù)合式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，使機(jī)器人在具備多樣化的運(yùn)動(dòng)形式和較好綜合運(yùn)動(dòng)性能的同時(shí)，保障 了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的緊湊性和整體的小型化，減輕了機(jī)器人載體的重量。 3.本實(shí)用新型的兩棲機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，各輪槳腿驅(qū)動(dòng)單元分別 為獨(dú)立的模塊結(jié)構(gòu)，彼此之間互不干擾，便于驅(qū)動(dòng)裝置的維護(hù)和更換。 4.本實(shí)用新型的兩棲機(jī)器人還具有運(yùn)動(dòng)靈活，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、越障能力突出等 特點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖2的仰視圖； 圖4為圖2中輪漿腿驅(qū)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為圖4中輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6a為本實(shí)用新型直線爬行運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)原理圖； 圖6b為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)向爬行運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)原理圖； 圖6c為本實(shí)用新型直線浮游運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)原理圖； 圖6d為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)向浮游運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)原理圖；[0021] 其中1為前浮筒，2為中前浮筒，3為水密電子艙，4為中后浮筒，5為后浮筒，6為 框架，7為輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊，8為輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，9為回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，10為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組件， 11為二次鋰離子電池組，12為臍帶電纜水密接插件，13為GPS定位模塊，14為無線數(shù)傳模 塊，15為航行姿態(tài)傳感器，16為控制計(jì)算機(jī)，17為深度傳感器，18為接收天線，19為天線， 20為固定支架，21為密封艙體，22為直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件，23為第一緊定螺釘，24為第一鎖 緊螺母，25為支撐軸承，26為第一旋轉(zhuǎn)密封件，27為密封艙端蓋，28為第一驅(qū)動(dòng)軸，29為第 一平鍵，30為輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)，31為槳轂，32為第二旋轉(zhuǎn)密封件，33為旋轉(zhuǎn)軸承，34為第二 鎖緊螺母，35為旋轉(zhuǎn)電位計(jì)，36為固定螺母，37為過渡軸，38為第一錐齒輪，39為第二錐齒 輪，40為第二緊定螺釘，41為回轉(zhuǎn)電機(jī)座，42為回轉(zhuǎn)電機(jī)組件，43為回轉(zhuǎn)艙體，44為走線密 封組件，45為輪緣，46為輪轂，47為槳葉。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。 如圖1 3所示，本實(shí)用新型包括前浮筒1、中前浮筒2、水密電子艙3、中后浮筒4、 后浮筒5、框架6及輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊7，其中前浮筒1、中前浮筒2、水密電子艙3、中后浮筒4 及后浮筒5依次通過螺釘固定安裝在框架6上；在框架6上設(shè)有多組輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊7，每 組由兩個(gè)輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊7組成、對(duì)稱安裝在框架6的兩側(cè)；本實(shí)施例的輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊7 為三組、六個(gè)，對(duì)稱分布于框架6的前端、中部及后端，六個(gè)輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊7結(jié)構(gòu)相同，均 包括輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)8及回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)9，輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)8及回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)9分別通過螺 釘固定在框架6上，輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)8可轉(zhuǎn)動(dòng)地與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)9相連接。 本實(shí)用新型的水密電子艙3為現(xiàn)有技術(shù)，包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組件10、二次鋰離子電 池組11、臍帶電纜水密接插件12、 GPS定位模塊13、無線數(shù)傳模塊14、航行姿態(tài)傳感器15、 控制計(jì)算機(jī)16及深度傳感器17，其中二次鋰離子電池組11位于水密電子艙3的中部，用于 保持機(jī)器人整體的平衡；臍帶電纜水密接插件12固連在水密電子艙3的蓋板上；航行姿態(tài) 傳感器15水平安裝在水密電子艙3的底板上；深度傳感器17位于水密電子艙3的前側(cè)面， 通過水密處理固連在水密電子艙3的側(cè)板上；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組件10、GPS定位模塊13及無線 數(shù)傳模塊14分別設(shè)置在水密電子艙3內(nèi)。在中前浮筒2的頂部安裝有GPS定位模塊13的 接收天線18，中后浮筒4的頂部安裝有無線數(shù)傳模塊14的天線19。控制計(jì)算機(jī)16的采集 信號(hào)輸入端通過航行姿態(tài)傳感器15及深度傳感器17采集航行姿態(tài)數(shù)據(jù)及航行深度數(shù)據(jù)， 衛(wèi)星信號(hào)輸入端通過GPS定位模塊13及其接收天線18接收衛(wèi)星定位信號(hào)；控制計(jì)算機(jī)16 的控制輸出端接至電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組件10的控制回路，信號(hào)輸出端通過無線數(shù)傳模塊14及其 天線19與上位機(jī)進(jìn)行無線通訊。 本實(shí)用新型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組件10為市購產(chǎn)品，購置于蘇州鈞和伺服科技有限公 司(生產(chǎn)商瑞士 Maxon公司)、型號(hào)為4QEC DECV 50/5 ;二次鋰離子電池組11為市購產(chǎn) 品，購置于濰坊威能環(huán)保電源有限公司、型號(hào)為WA3610 ;GPS定位模塊13為市購產(chǎn)品，購置 于北京合眾思?jí)芽萍加邢挢?zé)任公司(生產(chǎn)商美國GARMIN公司)、型號(hào)為GARMINGPS15 ;無 線數(shù)傳模塊14為市購產(chǎn)品，購置于深圳友迅達(dá)科技發(fā)展有限公司、型號(hào)為FC-203/SA ;控制 計(jì)算機(jī)16為市購產(chǎn)品，購置于廣州周立功單片機(jī)有限公司、型號(hào)為ARM7 LPC2294。 如圖4所示，輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊7中的輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)8包括密封艙體21 、直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件22、第一鎖緊螺母24、支撐軸承25、第一旋轉(zhuǎn)密封件26、密封艙端蓋27、第一 驅(qū)動(dòng)軸28、輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)30及槳轂31，其中密封艙體21為中空的圓筒狀結(jié)構(gòu)，其兩側(cè)沿 徑向?qū)ΨQ向外延伸、兩側(cè)延伸部的中心線共線，一側(cè)的延伸部為中空?qǐng)A柱、可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在 回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)9上，另一側(cè)的延伸部通過軸承與固接在框架6上的固定支架20相連接。直接驅(qū) 動(dòng)電機(jī)組件22固定在密封艙體21內(nèi)、與水密電子艙3內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組件10電連接，直 接驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件22的輸出軸與第一驅(qū)動(dòng)軸28的一端通過第一緊定螺釘23固接，第一驅(qū)動(dòng) 軸28的另一端通過第一平鍵29與輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)30實(shí)現(xiàn)連接，該輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)30中 間的外側(cè)設(shè)有槳轂31，輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)30通過槳轂31在旋緊螺釘?shù)淖饔孟戮o固于第一驅(qū) 動(dòng)軸28另一端的端部。在密封艙體21靠近輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)30的一端設(shè)有密封艙端蓋27， 密封艙端蓋27通過螺釘連接實(shí)現(xiàn)與密封艙體21的固定；密封艙端蓋27通過支撐軸承25 套設(shè)在第一驅(qū)動(dòng)軸28上，支撐軸承25的一側(cè)設(shè)有套設(shè)在第一驅(qū)動(dòng)軸28上的第一鎖緊螺母 24，用于支撐軸承25的軸向固定限位，支撐軸承25的另一側(cè)設(shè)有套設(shè)在第一驅(qū)動(dòng)軸28上 的第一旋轉(zhuǎn)密封件26，第一旋轉(zhuǎn)密封件26外側(cè)由壓蓋壓緊，壓蓋通過螺釘與密封艙端蓋固 定。當(dāng)直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件22工作時(shí)，可驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)軸28轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)動(dòng)。直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件22為市購產(chǎn)品，購置于蘇州鈞和伺服科技有限公司(生產(chǎn)商瑞 士 Maxon公司)、型號(hào)為MAX0N EC32。 如圖6所示，輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)30集輪、腿和螺旋槳運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和功能于一體，包括輪 緣45、輪轂46及槳葉47，輪轂46為中空?qǐng)A柱、中間開有通孔、套設(shè)在第一驅(qū)動(dòng)軸28上，輪 槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)30通過輪轂與第一驅(qū)動(dòng)軸28鍵連接、與第一驅(qū)動(dòng)軸28連動(dòng)；在輪轂46的外 圓周表面固接有多個(gè)均布的槳葉47 (本實(shí)施例為三個(gè))，每個(gè)槳葉47的外緣均固接有輪緣 45。輪緣45為圓弧形，各輪緣位于同一圓的圓周上，該圓的圓心在輪轂45的軸線上。槳轂 31上的旋轉(zhuǎn)螺釘由輪轂46上的通孔穿入、通過螺紋連接在第一驅(qū)動(dòng)軸28的端部，對(duì)輪槳腿 復(fù)合機(jī)構(gòu)軸向定位。 如圖4所示，輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊7中的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)9包括回轉(zhuǎn)艙體43、回轉(zhuǎn)電機(jī)組件 42、第一錐齒輪38、第二錐齒輪39、過渡軸37、走線密封組件44、固定螺母36、旋轉(zhuǎn)電位計(jì) 35、第二鎖緊螺母34、旋轉(zhuǎn)軸承33及第二旋轉(zhuǎn)密封件32，所述回轉(zhuǎn)艙體43固接在框架6上， 回轉(zhuǎn)艙體43內(nèi)通過螺釘固定有回轉(zhuǎn)電機(jī)座41，回轉(zhuǎn)電機(jī)組件42固定在回轉(zhuǎn)電機(jī)座41上， 過渡軸37上套設(shè)有第一錐齒輪38，第二緊定螺釘40將第一錐齒輪38與過渡軸37 —并固 連在回轉(zhuǎn)電機(jī)組件42的輸出軸上，過渡軸37的另一端通過軸承安裝在回轉(zhuǎn)電機(jī)座41上、 并由回轉(zhuǎn)電機(jī)座41穿過，然后與旋轉(zhuǎn)電位計(jì)35相連，旋轉(zhuǎn)電位計(jì)35還固連在回轉(zhuǎn)電機(jī)座 41上。密封艙體21—側(cè)的延伸部(作為回轉(zhuǎn)軸)由回轉(zhuǎn)艙體43插入穿過回轉(zhuǎn)電機(jī)座41、 并通過旋轉(zhuǎn)軸承33實(shí)現(xiàn)與回轉(zhuǎn)艙體43的連接；旋轉(zhuǎn)軸承33的下方設(shè)有套在該延伸部上的 第二旋轉(zhuǎn)密封件32，上方設(shè)有套在該延伸部上的第二鎖緊螺母34，回轉(zhuǎn)電機(jī)座41及第二鎖 緊螺母34分別使旋轉(zhuǎn)軸承33的內(nèi)、外圈定位，密封艙體21的垂向定位通過旋轉(zhuǎn)軸承33、 第二鎖緊螺母34及回轉(zhuǎn)電機(jī)座41共同實(shí)現(xiàn)。該延伸部上設(shè)有第二錐齒輪39，第二錐齒輪 39的上方還設(shè)有固定螺母36，第二錐齒輪39通過固定螺母36固連在該延伸部上、并與第 一錐齒輪38嚙合，實(shí)現(xiàn)輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)8回轉(zhuǎn)換向；在回轉(zhuǎn)艙體43上設(shè)有走線密封組 件44，直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件22的電纜由作為回轉(zhuǎn)軸的延伸部的中間孔穿過、再經(jīng)走線密封組 件44與水密電子艙3內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組件IO電連接；旋轉(zhuǎn)電位計(jì)35及回轉(zhuǎn)電機(jī)組件42的電纜也通過走線密封組件44與水密電子艙3內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組件IO電連接?；剞D(zhuǎn)電機(jī) 組件42工作，驅(qū)動(dòng)過渡軸37轉(zhuǎn)動(dòng)，過渡軸37通過第一、二錐齒輪38、39的嚙合帶動(dòng)整個(gè)輪 槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)8回轉(zhuǎn)換向。旋轉(zhuǎn)電位計(jì)35為市購產(chǎn)品，購置于上海祥樹歐茂機(jī)電設(shè)備 有限公司(生產(chǎn)商N(yùn)0V0TECHNIK)、型號(hào)為WAL300 ;回轉(zhuǎn)電機(jī)組件42為市購產(chǎn)品，購置于蘇 州鈞和伺服科技有限公司(生產(chǎn)商瑞士Maxon公司)、型號(hào)為MAX0N EC max 30。 本實(shí)用新型的工作原理為 本實(shí)用新型的水陸兩棲機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)水陸兩棲環(huán)境下的陸地爬行運(yùn)動(dòng)和水中 浮游或水底爬行運(yùn)動(dòng)兩種模式。 爬行運(yùn)動(dòng)模式在爬行運(yùn)動(dòng)模式下，本實(shí)用新型的兩棲機(jī)器人可進(jìn)行如圖6a所示 的直線爬行運(yùn)動(dòng)或如圖6b所示的轉(zhuǎn)向爬行運(yùn)動(dòng)，直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件22工作，驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng) 軸28旋轉(zhuǎn)，再由第一驅(qū)動(dòng)軸28帶動(dòng)輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)30旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的直線前進(jìn)或后 退；當(dāng)兩棲機(jī)器人需要轉(zhuǎn)向時(shí)，回轉(zhuǎn)電機(jī)組件42工作，驅(qū)動(dòng)過渡軸37及其上的第一錐齒輪 38旋轉(zhuǎn)，再通過第一、二錐齒輪38、39的嚙合，帶動(dòng)整個(gè)輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)8繞延伸部的 中心線轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向；在爬行運(yùn)動(dòng)模式下，輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)30主要發(fā)揮輪腿的功能，保障 兩棲機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)具備快速性、可控性和較好的越障能力。 水中浮游或水底爬行運(yùn)動(dòng)模式在水中，通過調(diào)整浮力，兩棲機(jī)器人可以分別實(shí)現(xiàn) 水中浮游運(yùn)動(dòng)和水底爬行運(yùn)動(dòng)，水底爬行運(yùn)動(dòng)與陸地爬行具有相同的工作原理；通過輪槳 腿驅(qū)動(dòng)模塊7中回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)9的驅(qū)動(dòng)，兩棲機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)如圖6c所示的直航浮游運(yùn)動(dòng)或如圖 6d所示的轉(zhuǎn)向浮游運(yùn)動(dòng)，在浮游運(yùn)動(dòng)模式下，回轉(zhuǎn)電機(jī)組件42工作，使輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)30 轉(zhuǎn)動(dòng)，直到第一驅(qū)動(dòng)軸28與過渡軸37垂直，在直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件22的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生兩棲機(jī) 器人前進(jìn)所需的推力，實(shí)現(xiàn)在水中的直航浮游運(yùn)動(dòng)，輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)30主要發(fā)揮螺旋槳的 作用；當(dāng)在水中需要轉(zhuǎn)向時(shí)，框架6兩側(cè)的輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)30中的槳葉旋向相反，即可實(shí)現(xiàn) 機(jī)器人在水中的轉(zhuǎn)向浮游運(yùn)動(dòng)。 本實(shí)用新型的水陸兩棲機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)陸地爬行和水中浮游兩種運(yùn)動(dòng)模式，且無 需更換驅(qū)動(dòng)裝置即可實(shí)現(xiàn)兩種運(yùn)動(dòng)模式的自主切換。
權(quán)利要求一種輪槳腿一體化驅(qū)動(dòng)的水陸兩棲機(jī)器人，其特征在于包括前浮筒(1)、中前浮筒(2)、水密電子艙(3)、中后浮筒(4)、后浮筒(5)、框架(6)及輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊(7)，所述框架(6)上依次安裝有前浮筒(1)、中前浮筒(2)、水密電子艙(3)、中后浮筒(4)及后浮筒(5)，在框架(6)上設(shè)有多組輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊(7)，每組由兩個(gè)輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊(7)組成、對(duì)稱安裝在框架(6)的兩側(cè)；所述輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊(7)包括輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(8)及回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(9)，輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(8)可轉(zhuǎn)動(dòng)地與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(9)相連接。
2. 按權(quán)利要求1所述輪槳腿一體化驅(qū)動(dòng)的水陸兩棲機(jī)器人，其特征在于所述輪槳腿 驅(qū)動(dòng)模塊(7)為三組、六個(gè)，對(duì)稱分布于框架(6)的前端、中部及后端，六個(gè)輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊(7) 結(jié)構(gòu)相同。
3. 按權(quán)利要求1或2所述輪槳腿一體化驅(qū)動(dòng)的水陸兩棲機(jī)器人，其特征在于所述輪 槳腿驅(qū)動(dòng)模塊(7)內(nèi)的輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(8)包括密封艙體(21)、直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件 (22)、密封艙端蓋(27)、第一驅(qū)動(dòng)軸(28)、輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)(30)及槳轂(31)，其中密封艙 體(21)的兩側(cè)沿徑向?qū)ΨQ向外延伸，一側(cè)的延伸部可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(9)上，另一 側(cè)的延伸部可轉(zhuǎn)動(dòng)地與固接在框架(6)上的固定支架(20)相連接；所述直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件 (22)固定在密封艙體(21)內(nèi)、與水密電子艙(3)內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組件(10)電連接，直接 驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件(22)的輸出軸與第一驅(qū)動(dòng)軸(28)的一端相連接，第一驅(qū)動(dòng)軸(28)的另一端 連接有與其連動(dòng)的輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)(30)，該輪槳腿復(fù)合機(jī)構(gòu)(30)中間的外側(cè)設(shè)有連接于 第一驅(qū)動(dòng)軸(28)另一端端部的槳轂(31);所述第一驅(qū)動(dòng)軸(28)上套設(shè)有與密封艙體(21) 密封連接的密封艙端蓋(27)。
4. 按權(quán)利要求3所述輪槳腿一體化驅(qū)動(dòng)的水陸兩棲機(jī)器人，其特征在于所述密封艙 端蓋(27)通過支撐軸承(25)套設(shè)在第一驅(qū)動(dòng)軸(28)上，支撐軸承(25)的一側(cè)設(shè)有套設(shè) 在第一驅(qū)動(dòng)軸(28)上的第一鎖緊螺母(24)，支撐軸承(25)的另一側(cè)設(shè)有套設(shè)在第一驅(qū)動(dòng) 軸(28)上的第一旋轉(zhuǎn)密封件(26)。
5. 按權(quán)利要求3所述輪槳腿一體化驅(qū)動(dòng)的水陸兩棲機(jī)器人，其特征在于所述輪槳腿 復(fù)合機(jī)構(gòu)(30)包括輪緣(45)、輪轂(46)及槳葉(47)，輪轂(46)為中空?qǐng)A柱、與第一驅(qū)動(dòng) 軸(28)鍵連接，在輪轂(46)的外圓周表面固接有多個(gè)均布的槳葉(47)，每個(gè)槳葉(47)的 外緣均固接有輪緣(45)。
6. 按權(quán)利要求5所述輪槳腿一體化驅(qū)動(dòng)的水陸兩棲機(jī)器人，其特征在于所述輪緣 (45)為圓弧形，各輪緣位于同一圓的圓周上，該圓的圓心在輪轂(45)的軸線上。
7. 按權(quán)利要求1或2所述輪槳腿一體化驅(qū)動(dòng)的水陸兩棲機(jī)器人，其特征在于所述輪 槳腿驅(qū)動(dòng)模塊(7)內(nèi)的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(9)包括回轉(zhuǎn)艙體(43)、回轉(zhuǎn)電機(jī)組件(42)、第一錐齒輪 (38)、第二錐齒輪(39)、過渡軸(37)及走線密封組件(44)，所述回轉(zhuǎn)艙體(43)安裝在框 架(6)上，回轉(zhuǎn)電機(jī)組件(42)固定在回轉(zhuǎn)艙體(43)的內(nèi)部，回轉(zhuǎn)電機(jī)組件(42)的輸出軸 與過渡軸(37)的一端相連接；所述輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(8)包括密封艙體(21)，密封艙體 (21)的兩側(cè)沿徑向?qū)ΨQ向外延伸，其中一側(cè)的延伸部可轉(zhuǎn)動(dòng)地與回轉(zhuǎn)艙體(43)相連接，在 過渡軸(37)上設(shè)有第一錐齒輪(38)、與安裝在密封艙體(21) —側(cè)的延伸部上的第二錐齒 輪(39)相嚙合，帶動(dòng)輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(8)轉(zhuǎn)動(dòng)；在回轉(zhuǎn)艙體(43)上設(shè)有走線密封組件 (44)，回轉(zhuǎn)電機(jī)組件(42)的電纜通過走線密封組件(44)與水密電子艙(3)內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動(dòng) 器組件(10)電連接。
8.按權(quán)利要求7所述輪槳腿一體化驅(qū)動(dòng)的水陸兩棲機(jī)器人，其特征在于所述回轉(zhuǎn)艙體(43)內(nèi)固接有回轉(zhuǎn)電機(jī)座(41)，回轉(zhuǎn)電機(jī)組件(42)安裝在回轉(zhuǎn)電機(jī)座(41)上；過渡軸 (37)的另一端設(shè)有旋轉(zhuǎn)電位計(jì)(35)，旋轉(zhuǎn)電位計(jì)(35)的電纜通過走線密封組件(44)與水 密電子艙(3)內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組件(10)電連接；所述回轉(zhuǎn)艙體(43)通過旋轉(zhuǎn)軸承(33)及 第二旋轉(zhuǎn)密封件(32)與密封艙體(21) —側(cè)的延伸部相連接，旋轉(zhuǎn)軸承(33)的上方設(shè)有套 設(shè)在延伸部上的第二鎖緊螺母(34)，在第二錐齒輪(39)的上方還設(shè)有套在密封艙體(21) 一側(cè)延伸部上的固定螺母(36)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及水陸兩棲機(jī)器人，具體地說是一種輪槳腿一體化驅(qū)動(dòng)的水陸兩棲機(jī)器人，包括前浮筒、中前浮筒、水密電子艙、中后浮筒、后浮筒、框架及輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊，框架上依次安裝有前浮筒、中前浮筒、水密電子艙、中后浮筒及后浮筒，在框架上設(shè)有多組輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊，每組由兩個(gè)輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊組成、對(duì)稱安裝在框架的兩側(cè)；輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊包括輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)及回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，輪槳腿直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)可轉(zhuǎn)動(dòng)地與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相連接。本實(shí)用新型采用三組對(duì)稱分布的輪槳腿驅(qū)動(dòng)模塊，滿足機(jī)器人在水陸兩棲條件的爬行和浮游多運(yùn)動(dòng)模式的需求，同時(shí)兼顧了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性、快速性和協(xié)調(diào)性；還具有運(yùn)動(dòng)靈活，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、越障能力突出等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B60F3/00GK201511768SQ200920266709
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者俞建成, 唐元貴, 張雪強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所