一种无人驾驶的水陆两栖机器人

1.本实用新型涉及清洁车的技术领域，尤其涉及一种无人驾驶的水陆两栖机器人。


背景技术：

2.据中国生物多样性保护与绿色发展基金会发布的消息，“每年都有多达1200万吨塑料垃圾最终流入海洋，预计至2040年将增加两倍。”海洋垃圾影响海洋景观，威胁航行安全，并对海洋生态系的健康产生影响，进而对海洋经济产生负面效应。对海面垃圾的清理工作越来越重要。人们也发明出了各式各样的海面清洁工具，利用水陆两栖车可对近海滨线的水域进行垃圾清理，但是现有的水陆两栖车，车体较为庞大笨重，由履带驱动，在水中行进时无法灵活控制转向，且在整个过程中需要人员进行实时操控，不能做到解放人力。


技术实现要素：

3.为此，需要提供一种无人驾驶的水陆两栖机器人，来解决海滨线水面垃圾清理困难的问题。
4.为实现上述目的，发明人提供了一种无人驾驶的水陆两栖机器人，包括：车体以及连接于车体上的驱动机构以及作业机构，
5.所述驱动机构包括转向组件以及两组驱动轮，所述转向组件连接于车体的前端或后端，所述两组驱动轮设置于车体的前、后两端，所述驱动轮为桨叶轮，所述桨叶轮的桨叶可开合；
6.所述作业机构包括垃圾箱、机械臂以及机械手，所述垃圾箱设置于车体的上方，所述机械臂的下端连接于车体上方，所述机械臂的上端连接机械手。
7.进一步地，所述转向组件包括螺旋叶片、叶片电机以及转向电机，所述螺旋叶片传动连接于叶片电机的输出轴，所述叶片电机的外壳连接于转向电机的输出轴。
8.进一步地，所述螺旋叶片外设置有叶片保护架，所述叶片保护架为中空圆柱状结构，所述叶片保护架罩设于螺旋叶片外。
9.进一步地，所述叶片电机外设置有电机保护壳，所述电机保护壳通过连接件连接于车体的下方。
10.进一步地，所述转向电机通过升降机构与车体的底座相连。
11.进一步地，所述桨叶轮包括行走轮。
12.进一步地，所述桨叶轮包括曲柄摇杆，所述曲柄摇杆包括环形本体以及均匀连接于环形本体外环面的多个摇杆，所述环形本体套设于行走轮的轮轴上，各所述摇杆的长度相同，各所述摇杆远离环形本体的一端通过连杆与对应的桨叶轮叶片相连，所述连杆与摇杆、桨叶轮叶片之间均铰接，且所述连杆与桨叶轮叶片的铰接处与行走轮相固定，所述曲柄摇杆转动可带动桨叶轮叶片在第一位置与第二位置之间转动；
13.所述第一位置为桨叶轮叶片突出行走轮轮冠外，所述第二位置为桨叶轮叶片收缩至行走轮轮冠内。
14.进一步地，所述无人驾驶的水陆两栖机器人还包括无线充电线圈以及蓄电池，所述无线充电线圈以及蓄电池电连接。
15.进一步地，所述无人驾驶的水陆两栖机器人还包括气箱，所述气箱设置于车体的上端。
16.进一步地，所述无人驾驶的水陆两栖机器人还包括gps定位系统。
17.区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：转向组件用于驱动该无人驾驶的水陆两栖机器人完成转向，释放人力。桨叶轮式的驱动轮使得该无人驾驶的水陆两栖机器人在水深较深的海域可打开桨叶，转动桨叶轮则可以驱动该无人驾驶的水陆两栖机器人行进或后退，在水深较浅的近海滨线可关闭桨叶，桨叶轮可直接行走在海滨陆地上。该无人驾驶的水陆两栖机器人通过可开合的桨叶能够实现在深海区域或浅海区域或海滨陆地上清洁垃圾，实现水陆两用，通过转向组件还能够灵活地在海面上改变行进方向；通过机械臂与机械手能够灵活捡拾垃圾，提高作业效率。
附图说明
18.图1为本实施例一种无人驾驶的水陆两栖机器人的转向组件的结构示意图；
19.图2为本实施例一种无人驾驶的水陆两栖机器人的桨叶轮的桨叶轮叶片合上的示意图；
20.图3为本实施例一种无人驾驶的水陆两栖机器人的桨叶轮的桨叶轮叶片打开的示意图；
21.图4为本实施例一种无人驾驶的水陆两栖机器人的机械臂的结构示意图；
22.图5为本实施例一种无人驾驶的水陆两栖机器人的俯视图；
23.图6为本实施例一种无人驾驶的水陆两栖机器人的立体图。
24.附图标记说明：
25.1、车体；
26.2、深度相机；
27.3、激光雷达；
28.4、机械臂；
29.5、垃圾箱；
30.7、桨叶轮；
31.8、气箱；
32.9、机械手；
33.10、桨叶轮叶片；
34.11、曲柄摇杆；
35.12、连杆；
36.13、螺旋叶片；
37.14、叶片保护架；
38.15、电机保护壳；
39.16、叶片电机；
40.17、转向电机；
41.18、蜗轮；
42.19、无线充电线圈；
43.20、行走轮；
44.24、蓄电池；
45.25、gps定位系统；
46.28、蜗杆。
具体实施方式
47.为详细说明本技术可能的应用场景，技术原理，可实施的具体方案，能实现目的与效果等，以下结合所列举的具体实施例并配合附图详予说明。本文所记载的实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
48.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本技术中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。
49.除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本技术所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本技术。
50.在本技术的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，表示：存在a，存在b，以及同时存在a和b这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。
51.在本技术中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。
52.在没有更多限制的情况下，在本技术中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。
53.与《审查指南》中的理解相同，在本技术中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本技术实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。
54.在本技术实施例的描述中，所使用的与空间相关的表述，诸如“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“垂直”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等，所指示的方位或位置关系是基于具体实施例或附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术的具体实施例或便于读者理
解，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的位置、特定的方位、或以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。
55.除非另有明确的规定或限定，在本技术实施例的描述中，所使用的“安装”“相连”“连接”“固定”“设置”等用语应做广义理解。例如，所述“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体设置；其可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通信连接；其可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；其可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本技术所属技术领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语在本技术实施例中的具体含义。
56.据中国生物多样性保护与绿色发展基金会发布的消息，“每年都有多达1200万吨塑料垃圾最终流入海洋，预计至2040年将增加两倍。”海洋垃圾影响海洋景观，威胁航行安全，并对海洋生态系的健康产生影响，进而对海洋经济产生负面效应。对海面垃圾的清理工作越来越重要。人们也发明出了各式各样的海面清洁工具，利用水陆两栖车可对近海滨线的水域进行垃圾清理，但是现有的水陆两栖车，车体较为庞大笨重，由履带驱动，在水中行进时无法灵活控制转向，且在整个过程中需要人员进行实时操控，不能做到解放人力。
57.请参阅图1至图6，本实施例一种无人驾驶的水陆两栖机器人，包括：车体1以及连接于车体1上的驱动机构以及作业机构，
58.所述驱动机构包括转向组件以及两组驱动轮，所述转向组件连接于车体1的前端或后端，所述两组驱动轮设置于车体1的前、后两端，所述驱动轮为桨叶轮7，所述桨叶轮7的桨叶可开合；
59.所述作业机构包括垃圾箱5、机械臂4以及机械手9，所述垃圾箱5设置于车体1的上方，所述机械臂4的下端连接于车体1上方，所述机械臂4的上端连接机械手9。
60.桨叶轮7处于打开状态时，桨叶轮7可用于拨动海水完成驱动，桨叶轮7处于关闭状态时，桨叶轮7的外表面为环状结构，
61.转向组件用于驱动该无人驾驶的水陆两栖机器人完成转向，释放人力。桨叶轮7式的驱动轮使得该无人驾驶的水陆两栖机器人在水深较深的海域可打开桨叶，转动桨叶轮7则可以驱动该无人驾驶的水陆两栖机器人行进或后退，在水深较浅的近海滨线可关闭桨叶，桨叶轮7可直接行走在海滨陆地上。
62.该无人驾驶的水陆两栖机器人通过可开合的桨叶能够实现在深海区域或浅海区域或海滨陆地上清洁垃圾，实现水陆两用，通过转向组件还能够灵活地在海面上改变行进方向；通过机械臂4与机械手9能够灵活捡拾垃圾，提高作业效率。
63.在某些优选的实施例中，所述转向组件包括螺旋叶片13、叶片电机16以及转向电机17，所述螺旋叶片13传动连接于叶片电机16的输出轴，所述叶片电机16的外壳连接于转向电机17的输出轴。
64.叶片电机16用于为螺旋叶片13提供转动动力，转向电机17用于为叶片电机16以及螺旋叶片13提供转向动力，用于调节、改变该无人驾驶的水陆两栖机器人的行进方向。
65.当该无人驾驶的水陆两栖机器人用于清洁海面垃圾时，螺旋叶片13通常设置于水面以下，螺旋叶片13在水下转动后，通过水的反作用力推进该无人驾驶的水陆两栖机器人。
66.在某些优选的实施例中，所述螺旋叶片13外设置有叶片保护架14，所述叶片保护架14为中空圆柱状结构，所述叶片保护架14罩设于螺旋叶片13外。
67.设置叶片保护架14的作用在于能够保护叶片免受塑料袋、海草、海带、绳子或其他海面垃圾的缠绕。
68.在某些优选的实施例中，所述叶片电机16外设置有电机保护壳15，所述电机保护壳15通过连接件连接于车体1的下方。
69.叶片电机16通常是设置在水面以下，通过电机保护壳15的设置能够有效降低鱼类、塑料袋、海草、海带、绳子或其他海面垃圾对叶片电机16造成破坏。
70.在某些优选的实施例中，所述转向电机17通过升降机构与车体1的底座相连。具体的，可以通过蜗轮18蜗杆28或伸缩杆等调节转向电机17与车体1底座之间的距离。当该无人驾驶的水陆两栖机器人用于海面清洁时，可通过升降机构将螺旋叶片13放入水中，当该无人驾驶的水陆两栖机器人用于路面清洁时，可通过升降机构将螺旋叶片13收回。
71.在某些优选的实施例中，所述桨叶轮7包括行走轮20。行走轮为圆形的轮架，或行走轮包括圆形轮架以及包覆于轮架外环面的橡胶胎。行走轮能够满足该无人驾驶的水陆两栖机器人在路面上行走的需求。
72.在某些优选的实施例中，所述桨叶轮7包括曲柄摇杆11，所述曲柄摇杆11包括环形本体以及均匀连接于环形本体外环面的多个摇杆，所述环形本体套设于行走轮的轮轴上，各所述摇杆的长度相同，各所述摇杆远离环形本体的一端通过连杆12与对应的桨叶轮叶片10相连，所述连杆与摇杆、桨叶轮叶片10之间均铰接，且所述连杆与桨叶轮叶片10的铰接处与行走轮相固定，所述曲柄摇杆11转动可带动桨叶轮叶片10在第一位置与第二位置之间转动；
73.所述第一位置为桨叶轮叶片10突出行走轮轮冠外，桨叶轮7用于在水中驱动；所述第二位置为桨叶轮叶片10收缩至行走轮轮冠内，桨叶轮7用于在路面行走。
74.当曲柄摇杆11转动可带动桨叶轮叶片10转动至第二位置时，各桨叶轮叶片10的最外缘不超出行走轮轮冠。
75.在某些优选的实施例中，所述无人驾驶的水陆两栖机器人还包括无线充电线圈19以及蓄电池24，所述无线充电线圈19以及蓄电池24电连接。通过无线充电线圈19可向蓄电池24进行无线充电，提高该无人驾驶的水陆两栖机器人的充电灵活性。
76.在某些优选的实施例中，所述无人驾驶的水陆两栖机器人还包括气箱8，所述气箱8设置于车体1的上端。气箱8的作用是储气，放置该无人驾驶的水陆两栖机器人因垃圾载量过大而导致水面作业时下沉。
77.在某些优选的实施例中，所述无人驾驶的水陆两栖机器人还包括gps定位系统25。
78.在某些优选的实施例中，所述无人驾驶的水陆两栖机器人还包括深度相机2。
79.在某些优选的实施例中，所述无人驾驶的水陆两栖机器人还包括激光雷达3。
80.发明人还认为：本实用新型的车体1外形设计仿照船体呈流线型，每个桨叶轮7通过旋转轴连接车体1，由车体1内的舵机控制，以实现该清洁车在陆地或水面上的行进与转向。同时，桨叶轮7可以根据小车的所处环境，通过内部单片机控制曲柄摇杆11转动，实现桨叶轮叶片10的开合。清洁车内部的单片机控制电机驱动蜗杆28，蜗杆28与蜗轮18连接，实现转向组件的升降，为小车提供水面作业能力。结合桨叶轮7，可使该作品作业范围延申至海滨低潮线。能源部分包括无线充电线圈19及蓄电池24。无线充电线圈19置于车体1内部，通过单片机控制，在低电量时可以自行寻找充电桩进行充电。蓄电池24则持续为小车提供动
力源，使其能够正常作业。控制部分由单片机组成，对小车进行编程，使其通过处理分析各传感器的数据，自主控制小车作业。定位部分由深度相机2、激光雷达3、gps定位系统25组成。深度相机2及激光雷达3可为小车提供自主避障以及扫描周围环境的作用，同时还可以用于小车的作业。gps定位系统25则可以通定位，确定小车的实时位置。单片机控制机械臂4上的舵机的运动，与深度相机2相互配合进行拾取活动，深度相机2和激光雷达3确定垃圾的位置，让机械手9进行抓取。通过单片机扫描识别垃圾，从而获得垃圾的相关信息，将垃圾进行分类，放置于替换式垃圾箱5中，完成一次作业。辅助部分由气箱8、气阀组成。气箱8作用是储气，防止小车因载量过高而导致在水面作业时下沉。气阀则实时控制气源为气箱8充气，防止气箱8气压不足。
81.最后需要说明的是，尽管在本技术的说明书文字及附图中已经对上述各实施例进行了描述，但并不能因此限制本技术的专利保护范围。凡是基于本技术的实质理念，利用本技术说明书文字及附图记载的内容所作的等效结构或等效流程替换或修改产生的技术方案，以及直接或间接地将以上实施例的技术方案实施于其他相关的技术领域等，均包括在本技术的专利保护范围之内。