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

背景技術(shù)：

目前，移動機器人主要采用輪式、履帶式和腿式三種運動方式。輪式機器人具有高速高效的特點，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。履帶式機器人適應(yīng)能力強，設(shè)計緊湊，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。腿式機器人機動性好、越障能力強，但是移動速度緩慢。

搜救機器人的出現(xiàn)時間相對較晚，雖然現(xiàn)在機器人的應(yīng)用領(lǐng)域不斷的擴廣，技術(shù)不斷的進步，但是搜救領(lǐng)域的機器人，很多依然處于實驗室的仿真與理念階段，同時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)用于的搜救機器人很少，而輪腿復(fù)合式移動機器人就更加少見了；

現(xiàn)有的機器人與操作者之間一般有無線通訊、有線通訊和語音互動三種方式，針對于搜救機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器人進行通電，達到持續(xù)續(xù)航的要求，能夠更加方便的控制搜救機器人的工作，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器人有太遠的距離，距離太大，傳輸線很容易纏繞或者卡住會對影響機器人的行走，過長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)場的情況無線傳輸還是能達到要求的；語音的播報是搜集機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)具有很快的移動速度；同時，在一些極端環(huán)境下，為增加對救災(zāi)人員的安全性，對搜救機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和飛行運動方式的輪腿復(fù)合式兩棲機器人。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種具有地面移動和飛行運動方式的輪腿復(fù)合式兩棲機器人，包括：主體支架、四個輪系裝置和六個三關(guān)節(jié)仿生肢裝置和一個六翼飛行裝置；

所述六個三關(guān)節(jié)仿生肢裝置分布在主體支架兩側(cè)，每側(cè)三個；每個三關(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、第二舵機、第三舵機；所述第一舵機緊固在主體支架上，第一舵機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緊固連接，第二舵機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緊固連接，第三舵機和支足緊固連接，形成仿生肢的第三關(guān)節(jié)；

所述四個輪系裝置分別安裝在六個三關(guān)節(jié)仿生肢裝置中的兩個前三關(guān)節(jié)仿生肢裝置和兩個后三關(guān)節(jié)仿生肢裝置上；輪系裝置由車輪、聯(lián)軸器、電機組成，電機通過聯(lián)軸器連接車輪，所述電機通過電機支架固定在三關(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)動板，所述驅(qū)動板分為電機驅(qū)動板和舵機驅(qū)動板，電機驅(qū)動板與輪系裝置的減速電機電連接，舵機驅(qū)動板分別與舵機連接，且電機驅(qū)動板和舵機驅(qū)動板均與第一控制主板進行電信號連接；

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傳送至遠程控制終端；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行通訊，一方面遠程控制終端通過數(shù)據(jù)傳輸通訊模塊向第一控制主板發(fā)送控制機器人進行地面移動的控制信號；另一方面，第一控制主板通過數(shù)據(jù)傳輸通訊模塊向遠程控制終端發(fā)送各傳感器的檢測數(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行單獨控制，六翼飛行裝置的第二控制主板上集成了遠程遙控通訊模塊，從而實現(xiàn)遠程控制終端對六翼飛行裝置的遠程遙控。

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，四個支撐板之間均由銅柱進行緊固連接；進一步，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優(yōu)選為減速電機。

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的受力。

本發(fā)明的具有地面移動和飛行運動方式的輪腿復(fù)合式兩棲機器人的運行方法如下：

使用時，本機器人具有爬行和車輪行進兩種地面移動方式，以及飛行運動方式；兩種地面移動方式可以根據(jù)路面的狀況進行自由地切換，當(dāng)在崎嶇不平路況下，第一主控制板通過舵機驅(qū)動板驅(qū)動六個三關(guān)節(jié)仿生肢裝置的舵機運動，實現(xiàn)機器人爬行移動；當(dāng)在平整路面時，第一主控制板控制六個三關(guān)節(jié)仿生肢裝置的第二舵機和第三舵機動作，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，從而實現(xiàn)機器人的車輪行進方式，車輪行進時，通過控制輪系裝置的減速電機實現(xiàn)前進，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，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向；當(dāng)需要開啟飛行運動方式時，遠程控制終端通過第二控制主板啟動六翼飛行裝置即可實現(xiàn)機器人的飛行；

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

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

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為：

(1)本發(fā)明具有爬行和車輪行進兩種地面移動方式，以及飛行運動方式；可以適應(yīng)不同的工作環(huán)境，三種運動方式可以根據(jù)路況和使用者的使用需求進行任意切換，大大增加了機器人的機動性和工作效率。(2)本發(fā)明每一個仿生肢均由三個雙軸舵機構(gòu)成，構(gòu)成肢體的三個關(guān)節(jié)，因此具有很好的行走，越障，攀爬的能力；有效的提高了機器人的靈活度；(3)在仿生肢的下肢部分，連接有舵機和全向輪，通過輪腿的變形，能實現(xiàn)輪腿復(fù)合式行走方式；同時選用的是全向輪，一個是滿足輪式行走的方式，另一個是在變形的過程中能很好的減少舵機的受力；(4)本發(fā)明使用超聲波傳感模塊檢測機器人周圍障礙物，實現(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的檢測到生命氣息，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搜救現(xiàn)場的環(huán)境情況，便于搜救人員時事的了解情況，做到隨時的應(yīng)對情況；(7)本發(fā)明帶有GPS定位模塊裝置，能實時的做好定位工作，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。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實施例一：參見附圖，本發(fā)明的具有地面移動和飛行運動方式的輪腿復(fù)合式兩棲機器人主要包括：主體支架、四個輪系裝置和六個三關(guān)節(jié)仿生肢裝置和一個六翼飛行裝置；

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4，四個支撐板之間均由銅柱5進行緊固連接；采用的四個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；每個三關(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9、第二舵機10、第三舵機11；所述第一舵機9通過兩個舵機舵盤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9通過一個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10緊固連接，第二舵機10通過另一個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11緊固連接，第三舵機11通過舵機支架15和支足8緊固連接，形成仿生肢的第三關(guān)節(jié)；通過三個舵機構(gòu)成仿生肢的三個關(guān)節(jié)(第一舵機實現(xiàn)前進與后退，第二舵機控制第二連接臂7和支足8抬高與下落，第三舵機控制支足實現(xiàn)左右移動)，能達到很好的越障和攀爬能力。

所述四個輪系裝置分別安裝在六個三關(guān)節(jié)仿生肢裝置中的兩個前三關(guān)節(jié)仿生肢裝置和兩個后三關(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18組成，減速電機18通過聯(lián)軸器17連接車輪16，所述減速電機18通過電機支架固定在支足8上。

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

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傳送至遠程控制終端；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行通訊(一方面遠程控制終端通過數(shù)據(jù)傳輸通訊模塊向第一控制主板發(fā)送控制機器人進行地面移動的控制信號；另一方面，第一控制主板通過數(shù)據(jù)傳輸通訊模塊向遠程控制終端發(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)的檢測數(shù)據(jù))。

所述六翼飛行裝置20包括六個飛行螺旋槳，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)，對于六翼飛行裝置20的控制采用第二控制主板進行單獨控制，六翼飛行裝置20的第二控制主板上集成了遠程遙控通訊模塊，從而實現(xiàn)遠程控制終端對六翼飛行裝置20的遠程遙控。

使用時，本機器人具有爬行和車輪行進兩種地面移動方式，以及飛行運動方式。兩種地面移動方式可以根據(jù)路面的狀況進行自由地切換，當(dāng)在崎嶇不平路況下，第一主控制板通過舵機驅(qū)動板驅(qū)動六個三關(guān)節(jié)仿生肢裝置的舵機運動，實現(xiàn)機器人爬行移動；當(dāng)在平整路面時，第一主控制板控制六個三關(guān)節(jié)仿生肢裝置的第二舵機10和第三舵機11動作，調(diào)整第二連接臂7和支足8至合適的位置(調(diào)整時，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，從而實現(xiàn)機器人的車輪行進方式，車輪行進時，通過控制輪系裝置的減速電機實現(xiàn)前進，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9，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向；當(dāng)需要開啟飛行運動方式時，遠程控制終端通過第二控制主板控制六翼飛行裝置20即可實現(xiàn)機器人的飛行。

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

本發(fā)明的具有地面移動和飛行運動方式的輪腿復(fù)合式兩棲機器人可以應(yīng)用于救災(zāi)排險，防爆反恐、考古探測等。

以上對本發(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，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護范圍。