一種陸空兩棲雙環(huán)變形機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陸空兩棲雙環(huán)變形機器人，具體是一種可折疊變形以改變其陸地上行走姿態(tài)和空中飛行姿態(tài)的多用途機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]陸空雙棲機器人在環(huán)境探測、安保探測、救生探測、航拍偵察等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，目前陸空兩棲機器人大都無法變形以滿足在不同狹窄空間中的行走之需，亦無法通過在空中變形改變其飛行姿態(tài)。
[0003]如中國發(fā)明專利申請(CN104260605A)公開的一種基于變胞原理的陸空兩棲球形變胞機器人，這款機器人準備飛行時，上半球殼通過向上運動來讓位于折疊機架的支撐臂，待支撐臂展開到位后，上半球殼再向下運動歸位，即通過上半球殼和下半球殼對合定位伸出球殼的四個支撐臂，然后打開支撐臂外端的電機帶動旋翼高速轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)四旋翼機器人的飛行；行走時，上半球殼通過向上運動來讓位于折疊機架的支撐臂，支撐臂水平回擺縮進到球殼內(nèi)，上半球殼再向下運動歸位，即把旋翼收納于球殼內(nèi)，再把四連桿的腿部展出，變成四足爬行機器人；機器人起飛后，需要把腿部回縮小使下部變成一完整的半球殼，降低飛行時的阻力。這款機器人所存在的問題有:①飛行和爬行模式切換時，安裝旋翼電機的支撐臂需要伸縮出入球殼，四連桿的腿部需要伸縮進出球殼，這復(fù)雜的機構(gòu)設(shè)計使該機器人的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，操控非常不便；②遇到如高窄或低寬的陸地行進空間時，由于球殼無法縮小變形，因而無法通過高窄或低寬的狹窄空間四旋翼飛行時，由于自身體積無法變形，因此遇到狹窄的飛行空間時，該款機器人無法飛行穿越通過；④采用四足爬行，陸上行走速度慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述陸空兩棲機器人所存在的問題，本發(fā)明旨在提出一種陸空兩棲雙環(huán)變形機器人，使其在陸地移動時可全方位自動適應(yīng)地形、可以折疊狀態(tài)在陸上狹窄空間中前后移動、左右移動、翻轉(zhuǎn)或原地打轉(zhuǎn)；使其在空中飛行時通過改變折疊狀態(tài)來調(diào)節(jié)飛行姿態(tài)，以此通過狹窄的飛行空間。
[0005]為達上述目的，本發(fā)明提供一種陸空兩棲雙環(huán)變形機器人，其特征在于其包括:相套并在一徑向上的兩端鉸接以旋轉(zhuǎn)配合的一外圓環(huán)和一內(nèi)圓環(huán)，外圓環(huán)的外徑面上至少套接一可繞其軸向轉(zhuǎn)動的外輪圈，內(nèi)圓環(huán)的外徑面上至少套接一可繞其軸向轉(zhuǎn)動的內(nèi)輪圈；內(nèi)圓環(huán)的環(huán)內(nèi)還固定有:一用于改變外圓環(huán)和內(nèi)圓環(huán)相對折疊角度的夾角電機、一用于驅(qū)動連接外輪圈轉(zhuǎn)動的外圈電機、一用于驅(qū)動連接內(nèi)輪圈轉(zhuǎn)動的內(nèi)圈電機；一航模用電調(diào)模塊，內(nèi)圓環(huán)環(huán)內(nèi)中心軸向的電調(diào)模塊上固定有兩飛控電機，兩飛控電機驅(qū)動連接兩旋向相反的旋翼。
[0006]所述的夾角電機的轉(zhuǎn)軸穿過內(nèi)圓環(huán)與外圓環(huán)固接，外圈電機的轉(zhuǎn)軸穿過內(nèi)圓環(huán)與外圓環(huán)后固接一外圈齒輪驅(qū)動外輪圈；夾角電機的轉(zhuǎn)軸和外圈電機的轉(zhuǎn)軸作為上述徑向上的兩鉸接端；通過夾角電機的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動帶動外圓環(huán)，以控制內(nèi)圓環(huán)和外圓環(huán)的折疊角度，以使本發(fā)明在陸地行進中改變形狀而可穿過狹窄空間；當(dāng)折疊角度為零時，內(nèi)圓環(huán)完全套在外圓環(huán)內(nèi)，便于本發(fā)明收納及攜帶；外圈電機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動外圈齒輪轉(zhuǎn)動帶動外輪圈在外圓環(huán)外表面轉(zhuǎn)動，使外圓環(huán)可移動。
[0007]所述固定在內(nèi)圓環(huán)環(huán)內(nèi)的內(nèi)圈電機轉(zhuǎn)軸穿過內(nèi)圓環(huán)后固接一內(nèi)圈齒輪驅(qū)動內(nèi)輪圈；內(nèi)圈電機帶動內(nèi)圈齒輪驅(qū)動內(nèi)輪圈在內(nèi)圓環(huán)表面轉(zhuǎn)動，使內(nèi)圓環(huán)可移動。
[0008]所述的外圓環(huán)上設(shè)置有若干與外輪圈內(nèi)表面的轉(zhuǎn)動配合的滾輪；內(nèi)圓環(huán)上設(shè)置與內(nèi)輪圈的內(nèi)表面轉(zhuǎn)動配合的滾輪。滾輪設(shè)置有目的在于支撐外輪圈，并且使外輪圈轉(zhuǎn)動帶加靈活。
[0009]所述的外輪圈內(nèi)環(huán)表面設(shè)置有與外圈齒輪嗤合的第一內(nèi)齒環(huán)；外圈齒輪致動第一內(nèi)齒環(huán)，以實現(xiàn)外輪圈轉(zhuǎn)動。
[0010]所述的內(nèi)輪圈內(nèi)徑表面設(shè)置有與內(nèi)圈齒輪嚙合的第二內(nèi)齒環(huán)；以實現(xiàn)內(nèi)圈齒輪帶動內(nèi)輪圈轉(zhuǎn)動。
[0011 ] 所述的電調(diào)模塊兩端固定連接在夾角電機和外圈電機之間；所述的電調(diào)模塊位于兩旋翼的旋轉(zhuǎn)面之間；如此設(shè)計使兩旋翼處于內(nèi)圓環(huán)環(huán)內(nèi)，且電調(diào)模塊可固定于環(huán)內(nèi)中間對稱位置。
[0012]所述的內(nèi)圓環(huán)環(huán)內(nèi)還固定一用于控制內(nèi)圓環(huán)轉(zhuǎn)向的導(dǎo)流裝置，導(dǎo)流裝置包括一導(dǎo)向電機，導(dǎo)向電機的轉(zhuǎn)軸上固定一導(dǎo)流片；通過導(dǎo)流片擺動角度對通過內(nèi)圓環(huán)環(huán)內(nèi)的氣流導(dǎo)向，氣流反作用于導(dǎo)流片而致動內(nèi)圓環(huán)傾斜，實現(xiàn)本發(fā)明的傾斜側(cè)飛功能。
[0013]所述的內(nèi)圓環(huán)環(huán)內(nèi)四周還固定有用于安裝電池或電路板的電控盒；電控盒中的電池可為本發(fā)明提供電源電力，電控盒中的電路板可用于對本發(fā)明的夾角電機、外圈電機、內(nèi)圈電機和導(dǎo)向電機進行控制。
[0014]所述的外圓環(huán)和內(nèi)圓環(huán)的徑向外表面均固定有若干傳感器和攝像頭；攝像頭用于雙棲運動中拍攝影像，傳感器可以是紅外線傳感器或是其它偵測用的傳感器。
[0015]本發(fā)明的有益效果如下:
①陸地行進中全方位自動適應(yīng)地形、可折疊以在狹窄空間中前后移動，亦具有左右移動、翻轉(zhuǎn)或原地打轉(zhuǎn)之功能，以滿足環(huán)境、安保測、救生等探測之需要；
②空中飛行中可通過折疊變形內(nèi)圓環(huán)風(fēng)道方向以調(diào)節(jié)飛行姿態(tài)，通過改變兩旋翼扭矩可改變飛行方向，并可在較為狹窄的空間中飛行偵察；
③本發(fā)明零部件少、結(jié)構(gòu)簡單、移動及飛行功能可靠，折疊收納或攜帶便捷。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明折疊角度為0°的立體結(jié)構(gòu)示意圖(內(nèi)、外圓環(huán)套合)。
[0017]圖2為本發(fā)明折疊角度為90°的立體結(jié)構(gòu)示意圖(內(nèi)、外圓環(huán)展開)。
[0018]圖3為本發(fā)明內(nèi)、外輪圈與內(nèi)、外圓環(huán)裝配的立體結(jié)構(gòu)分解示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明外圈電機驅(qū)動連接外輪圈的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5為本發(fā)明內(nèi)、外圈電機分別驅(qū)動連接內(nèi)、外輪圈的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖6為本發(fā)明陸棲運動中穿過標準空間時的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖7為本發(fā)明陸棲運動中穿過狹窄或低矮空間時的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖8為本發(fā)明空棲起飛狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖9為本發(fā)明空棲飛行慢飛狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖10為本發(fā)明空棲飛行快飛狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖11為本發(fā)明空棲飛行轉(zhuǎn)向狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中附圖標識為:A.徑向；10.外圓環(huán)；11.外輪圈；12.外滾輪；20.內(nèi)圓環(huán)；21.內(nèi)輪圈；22.內(nèi)滾輪；30.夾角電機；31.夾角電機的轉(zhuǎn)軸；40.外圈電機；41.外圈電機的轉(zhuǎn)軸；42.外圈齒輪；50.內(nèi)圈電機；51.內(nèi)圈齒輪；60.電調(diào)模塊；70.飛控電機；71.旋翼；80.導(dǎo)向電機；81.導(dǎo)流片；90.電控盒；100.傳感器；200.攝像頭。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0029]如圖1和圖2所示的一種陸空兩棲雙環(huán)變形機器人，其包括:相套并在一徑向A上的兩端鉸接以旋轉(zhuǎn)配合的一外圓環(huán)10和一內(nèi)圓環(huán)20，外圓環(huán)10的外徑面上套接兩個可繞其軸向轉(zhuǎn)動的外輪圈11，內(nèi)圓環(huán)20的外徑面上套接兩個可繞其軸向轉(zhuǎn)動的內(nèi)輪圈21 ;內(nèi)圓環(huán)20的環(huán)內(nèi)還固定有一用于改變外圓環(huán)10和內(nèi)圓環(huán)20相對折疊角度的夾角電機30、一用于驅(qū)動連接外輪圈11轉(zhuǎn)動的外圈電機40、一用于驅(qū)動連接內(nèi)輪圈21轉(zhuǎn)動的內(nèi)圈電機50和一航模用電調(diào)模塊60 ;內(nèi)圓環(huán)20環(huán)內(nèi)中心軸向的電調(diào)模塊60上固定有兩飛控電機70，各飛控電機70驅(qū)動連接一旋翼71，兩旋翼71旋向相反，本發(fā)明的電調(diào)模塊60兩端固定連接在夾角電機30和外圈電機40之間，且電調(diào)模塊60位于兩旋翼71的旋轉(zhuǎn)面之間；內(nèi)圓環(huán)20環(huán)內(nèi)還固定一用于控制內(nèi)圓環(huán)20轉(zhuǎn)向的導(dǎo)流裝置，導(dǎo)流裝置包括一導(dǎo)向電機80，導(dǎo)向電機80的轉(zhuǎn)軸上固定一導(dǎo)流片81，本發(fā)明的導(dǎo)向電機80與內(nèi)圈電機50處于內(nèi)圓環(huán)20環(huán)內(nèi)的同一徑向兩端；內(nèi)圓環(huán)10環(huán)內(nèi)四周壁的電機之間分別安裝有四個用于安裝電池或電路板的電控盒90 ;電控盒90中的電池可為本發(fā)明提供電力，電控盒90中的電路板可用于本發(fā)明陸棲近控制信號的處理。
[0030]如圖2?圖5所示，本發(fā)明夾角電機30的轉(zhuǎn)軸31穿過內(nèi)圓環(huán)20與外圓環(huán)10固接，通過夾角電機30的轉(zhuǎn)軸31帶動外圓環(huán)10，可調(diào)節(jié)與外圓環(huán)10與內(nèi)圓環(huán)20之間的折疊角度；外圈電機40的轉(zhuǎn)軸41穿過內(nèi)圓環(huán)20與外圓環(huán)10后固接一外圈齒輪42驅(qū)動外輪圈1