推進(jìn)力來實(shí)現(xiàn)其水平前進(jìn)運(yùn)動(dòng)；
[0073]當(dāng)機(jī)器人在水中水平后退運(yùn)動(dòng)時(shí)，控制裝置控制組1、組2、組3、組4每組驅(qū)動(dòng)裝置中的防水伺服舵機(jī)I 4、防水伺服舵機(jī)II 21空間上保持垂直狀態(tài)并且使得每組驅(qū)動(dòng)裝置中的噴管15保持與水面成水平狀態(tài)，機(jī)器人采用組I和組3中噴水電機(jī)14噴水產(chǎn)生的推進(jìn)力來實(shí)現(xiàn)其水平后退運(yùn)動(dòng)；
[0074]當(dāng)機(jī)器人在水中垂直上升或下潛運(yùn)動(dòng)時(shí)，控制裝置控制組1、組2、組3、組4每組驅(qū)動(dòng)裝置中的防水伺服舵機(jī)I 4、防水伺服舵機(jī)II 21空間上保持垂直狀態(tài)并且使得每組驅(qū)動(dòng)裝置中的噴管15保持與水面成垂直狀態(tài)，控制裝置通過改變機(jī)器人組1、組2、組3和組4每組驅(qū)動(dòng)裝置中噴水電機(jī)14噴水量來實(shí)現(xiàn)其垂直上升或下潛運(yùn)動(dòng)；
[0075]當(dāng)機(jī)器人在水中水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過控制裝置改變每組驅(qū)動(dòng)裝置中噴水電機(jī)14噴水產(chǎn)生的推進(jìn)力，利用推進(jìn)力的差值來實(shí)現(xiàn)；
[0076]5、機(jī)器人的水陸運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的改變可通過控制四組驅(qū)動(dòng)裝置中防水伺服舵機(jī)I 4和防水伺服舵機(jī)II 21的偏轉(zhuǎn)角度變化來實(shí)現(xiàn)的。
[0077]6、控制四組驅(qū)動(dòng)裝置中防水伺服舵機(jī)I 4和防水伺服舵機(jī)II 21的偏轉(zhuǎn)角度、直流電機(jī)12的轉(zhuǎn)速以及噴水電機(jī)14噴水的推力大小是通過控制裝置輸出的PWM占空比來實(shí)現(xiàn)。
[0078]所述控制裝置采用型號(hào)為aTmega2560的單片機(jī)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型球形兩棲機(jī)器人，其特征在于它包括上、下兩部分，其中上半部分包括半圓球殼和圓盤，下半部分包括至少3組驅(qū)動(dòng)裝置和攝像頭；所述半圓球殼和圓盤連接構(gòu)成殼體，所述殼體內(nèi)部有安裝供電電池、控制裝置和液位傳感器，所述液位傳感器鑲嵌在圓盤上；所述圓盤上安裝驅(qū)動(dòng)裝置和用于采集周圍環(huán)境信息的攝像頭，所述至少3組驅(qū)動(dòng)裝置呈中心對(duì)稱分布在圓盤上，所述攝像頭安裝在圓盤的中心位置；所述驅(qū)動(dòng)裝置、攝像頭、供電電池、液位傳感器均與控制裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型球形兩棲機(jī)器人，其特征在于所述每組驅(qū)動(dòng)裝置包括防水伺服舵機(jī)1、防水伺服舵機(jī)I1、噴水電機(jī)、噴管、直流電機(jī)以及車輪；所述防水伺服舵機(jī)1、防水伺服舵機(jī)II在空間上垂直擺放；所述防水伺服舵機(jī)I與圓盤連接，所述防水伺服舵機(jī)II安裝于多功能舵機(jī)支架上； 所述直流電機(jī)與噴水電機(jī)安裝在防水殼中，防水殼通過L形支架固定在多功能舵機(jī)支架上； 所述車輪與直流電機(jī)連接；所述噴管與噴水電機(jī)連接； 所述防水伺服舵機(jī)1、防水伺服舵機(jī)I1、噴水電機(jī)及直流電機(jī)均與控制裝置連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種新型球形兩棲機(jī)器人，其特征在于所述防水伺服舵機(jī)I通過垂直安裝的一字型舵機(jī)支架和長(zhǎng)U形舵機(jī)支架與防水伺服舵機(jī)II連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種新型球形兩棲機(jī)器人，其特征在于所述防水伺服舵機(jī)1、防水伺服舵機(jī)I1、直流電機(jī)以及車輪構(gòu)成陸地運(yùn)動(dòng)時(shí)采用的輪式結(jié)構(gòu)；所述防水伺服舵機(jī)1、防水伺服舵機(jī)I1、噴水電機(jī)及噴管構(gòu)成陸地運(yùn)動(dòng)時(shí)采用的腿式結(jié)構(gòu)以及水下運(yùn)動(dòng)時(shí)采用的噴水推進(jìn)結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述一種新型球形兩棲機(jī)器人，其特征在于所述防水伺服電機(jī)I通過銅柱和螺絲II固定在圓盤上；所述伺服舵機(jī)I與一字型舵機(jī)支架通過金屬舵盤II連接；所述防水伺服舵機(jī)II通過軸承與金屬舵盤I與長(zhǎng)U形支架連接；所述長(zhǎng)U形支架與一字型舵機(jī)支架通過螺絲III連接；所述車輪通過軸安裝在直流電機(jī)的一側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型球形兩棲機(jī)器人，其特征在于所述半圓球殼與圓盤通過螺絲I固定在一起構(gòu)成密閉的殼體；所述半圓球殼與圓盤通過防水膠進(jìn)行防水密封；所述圓盤上設(shè)置用于穿過各個(gè)器件與控制裝置相連所用導(dǎo)線的圓孔；所述半圓球殼采用3D打印機(jī)打印，所述防水殼采用3D打印機(jī)打印。
7.一種權(quán)利要求1所述新型球形兩棲機(jī)器人的工作方法，其特征在于它包括以下步驟: (1)控制裝置通電后，機(jī)器人通過殼體內(nèi)部鑲嵌在圓盤上的液位傳感器判斷自身所處的環(huán)境，反饋到控制裝置，自主完成水陸自身姿態(tài)的切換； (2)經(jīng)液位傳感器判斷在陸地上時(shí)，通過安裝在圓盤上的攝像頭判斷周圍的環(huán)境，根據(jù)地形的狀況選擇輪式結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)或是腿式結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng): ①選擇采用輪式結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，控制裝置控制每組驅(qū)動(dòng)裝置中的防水伺服舵機(jī)1、防水伺服舵機(jī)II空間上保持垂直狀態(tài)并且使得每組驅(qū)動(dòng)裝置中的車輪保持與地面成垂直狀態(tài)；通過每組直流電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)每組車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩棲機(jī)器人在陸地上的運(yùn)動(dòng)，提高其在平坦地形下的運(yùn)動(dòng)速度； 選擇采用輪式結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人的轉(zhuǎn)向通過改變每組直流電機(jī)輸出的不同轉(zhuǎn)速，利用車輪之間的轉(zhuǎn)速差來實(shí)現(xiàn)； ②選擇采用腿式結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過控制裝置調(diào)節(jié)每組驅(qū)動(dòng)裝置中噴水電機(jī)和噴管的方向與角度偏轉(zhuǎn)以及控制每組噴水電機(jī)和噴管的運(yùn)動(dòng)順序來改變球形兩棲機(jī)器人在陸地上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及調(diào)節(jié)機(jī)器人的行走速度，提高了機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)能力； (3)經(jīng)液位傳感器判斷在水下運(yùn)動(dòng)時(shí)，采用噴水推進(jìn)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，通過調(diào)節(jié)噴水電機(jī)噴水推力的大小以及噴水方向?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人在水中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； (4)通過控制每組驅(qū)動(dòng)裝置中防水伺服舵機(jī)I和防水伺服舵機(jī)II的偏轉(zhuǎn)角度改變機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種新型球形兩棲機(jī)器人的工作方法，其特征在于所述步驟(2)在陸地上運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)攝像頭判斷處于平坦地形時(shí)選擇采用輪式結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)攝像頭判斷處于陸地地形較為嚴(yán)苛的情況時(shí)選擇采用腿式結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。 所述步驟(2)中選擇采用輪式結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人的轉(zhuǎn)向通過改變每組直流電機(jī)輸出的不同轉(zhuǎn)速，利用車輪之間的轉(zhuǎn)速差來實(shí)現(xiàn)； 選擇采用腿式結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，控制裝置通過控制每組驅(qū)動(dòng)裝置中防水伺服舵機(jī)I和防水伺服舵機(jī)II的角度的偏轉(zhuǎn)帶動(dòng)每組噴水電機(jī)和噴管的方向與角度偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。 所述步驟(3)中當(dāng)機(jī)器人在水下運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)水平前進(jìn)或后退運(yùn)動(dòng)的方法為:控制裝置控制每組驅(qū)動(dòng)裝置中的防水伺服舵機(jī)1、防水伺服舵機(jī)II空間上保持垂直狀態(tài)并且使得每組驅(qū)動(dòng)裝置中的噴管保持與水面成水平狀態(tài)；機(jī)器人采用后側(cè)或前側(cè)噴水電機(jī)中噴水產(chǎn)生的推進(jìn)力來實(shí)現(xiàn)其水平前進(jìn)或后退運(yùn)動(dòng)； 所述實(shí)現(xiàn)垂直上升或下潛運(yùn)動(dòng)的方法為:控制裝置控制每組驅(qū)動(dòng)裝置中的防水伺服舵機(jī)1、防水伺服舵機(jī)II空間上保持垂直狀態(tài)并且使得每組驅(qū)動(dòng)裝置中的噴管保持與水面成垂直狀態(tài)；控制裝置通過改變每組驅(qū)動(dòng)裝置中噴水電機(jī)噴水量來實(shí)現(xiàn)其垂直上升或下潛運(yùn)動(dòng)； 所述實(shí)現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方法為:通過控制裝置改變每組驅(qū)動(dòng)裝置中噴水電機(jī)噴水產(chǎn)生的推進(jìn)力，利用推進(jìn)力的差值來實(shí)現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種新型球形兩棲機(jī)器人的工作方法，其特征在于所述機(jī)器人從地面進(jìn)入水中或者從水中進(jìn)入地面時(shí)，機(jī)器人采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)水陸的切換，以提高其切換的平穩(wěn)性。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種新型球形兩棲機(jī)器人的工作方法，其特征在于所述控制裝置控制驅(qū)動(dòng)裝置中防水伺服舵機(jī)I和防水伺服舵機(jī)II的偏轉(zhuǎn)角度、直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及噴水電機(jī)噴水的推力大小是通過控制裝置輸出的PWM占空比來實(shí)現(xiàn)。
【專利摘要】一種新型球形兩棲機(jī)器人，其特征在于它包括上、下兩部分，其中上半部分包括半圓球殼和圓盤，下半部分包括至少3組驅(qū)動(dòng)裝置和攝像頭；其工作方法包括：通電、傳感器判斷、選擇運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變；其優(yōu)越性在于：水陸兩種環(huán)境中運(yùn)動(dòng)；同時(shí)能夠完成在陸地上多種運(yùn)動(dòng)；機(jī)器人靈活性好；噪聲低；適應(yīng)性強(qiáng)；體積小易操作。
【IPC分類】B60F3-00, B60K7-00, B63H11-02, B62D57-028
【公開號(hào)】CN104527352
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410817125
【發(fā)明人】郭書祥, 李利國(guó), 郭健, 魏巍, 畢霖
【申請(qǐng)人】天津理工大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月24日