一种陆空两栖移动机器人的制作方法

本发明属于移动机器人技术领域，特别涉及一种可自行将旋翼转换为轮子的陆空两栖移动机器人。

背景技术：

为弥补当前地面侦察机器人视角和活动范围有限、四旋翼无人侦察机续航时间有限的不足，陆空两栖机器人的概念在近几年得到较好的发展，但现有技术中的陆空两栖机器人的结构多为在四旋翼无人机上直接加四个轮子，或者仍依靠旋翼的旋转推动空气前行，这些机器人存在控制和机械结构复杂、地面行走效率低等缺陷。

现有技术中存在直接利用旋翼作为陆地行驶轮子使用的技术方案，如申请号为201510251452.1的中国专利申请公开了一种空陆两用四旋翼飞行器，该飞行器包括四组执行机构和驱动变形机构，驱动变形机构包括驱动电机、两个主动轴和两个从动轴，主动轴和从动轴设置在支撑座上，驱动电机设有两个电机输出轴，每个电机输出轴均通过联轴器与一个主动轴连接，每个主动轴均通过齿轮副与一个从动轴连接，其中两组执行机构的旋翼支架分别与两个主动轴连接，另外两组执行机构的旋翼支架分别与两个从动轴连接。该申请案中的四旋翼飞行器在空中飞行时旋翼位于水平方向，提供飞行动力，在陆地行驶时，直接转动旋翼，使其作为轮子可在路面行驶，但这种飞行器只能依靠操作者手动扶持进行转换，无法自行转换，智能化程度低，因此需要进一步改进。

技术实现要素：

本发明的目的是：为解决四旋翼飞行器中的旋翼不能自行转换为轮子的问题，提供一种智能程度高的陆空两栖移动机器人。

所述的陆空两栖移动机器人包括：底板、一个以上设置有旋翼的前轮机构、一个以上设置有旋翼的后轮机构和陆空变形机构；

所述陆空变形机构包括：位于所述底板中心处的安装板，安装在所述安装板中心处的电机，与所述电机输出轴连接的中心齿轮以及与所述前轮机构和所述后轮机构一一对应的传动机构，所述传动机构包括：锥齿轮a、锥齿轮b以及安装在底板上的传力齿轮、转轴b、轴承座；

所述传力齿轮与所述中心齿轮啮合；所述传力齿轮中心固接有转轴a，所述转轴a上端安装有同步带轮a，所述转轴b上设有同步带轮b，所述同步带轮b通过同步带和与之最近的所述同步带轮a相连形成带传动；所述转轴b的下端与锥齿轮a同轴固接；所述锥齿轮b安装在轴承座上，所述锥齿轮a与所述锥齿轮b啮合；

当所述锥齿轮a转动时，所述前轮机构与所述后轮机构随与之相连的所述锥齿轮b转动，实现所述前轮机构和所述后轮机构在竖直方向和水平方向的转换，即实现所述机器人在陆地行驶状态和飞行状态的转换。

所述前轮机构包括：两个同轴设置并在轴向进行支撑定位的前轮车架，位于两个所述前轮车架中心处的旋翼电机，与所述旋翼电机输出轴相连的旋翼；与所述前轮车架相连的前轮连接架，所述前轮连接架与所述锥齿轮b固定连接，所述锥齿轮b通过所述前轮连接架带动所述前轮车架在竖直方向和水平方向转换；所述旋翼的旋转面为前轮车架所在平面；

所述前轮机构还包括陆地行驶驱动装置，所述陆地行驶驱动装置包括设置在所述前轮连接架内的陆地行驶电机，与所述陆地行驶电机输出轴同轴固接的第一齿轮，设置在两个所述前轮车架之间带有内齿轮的齿圈；所述第一齿轮依次通过第二齿轮、第三齿轮将运动传递到所述齿圈。

有益效果：

(1)本发明利用电机通过齿轮副驱动同步带传动进而控制锥齿轮转动进行旋转变形，使车轮在水平和竖直方向转换，与现有技术相比不仅提高了自主性，以便自主灵活地执行陆地任务和空中任务。

(2)本发明在安装板上对称的设有传力齿轮，同一直线上的传力齿轮旋转方向一致，变形时车轮绕锥齿轮轴线顺(或逆)时针旋转90°即可完成。

附图说明

图1是本发明中陆空变形机构上部结构示意图；

图2是本发明中陆空变形机构底部结构示意图；

图3是本发明中前轮机构的结构示意图；

图4是本发明中前轮机构内部的结构示意图；

图5是本发明在陆地行驶状态下结构示意图；

图6是本发明在飞行状态下结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

参见附图5、6，陆空两栖移动机器人，它包括：底板5、前轮机构、后轮机构、陆空变形机构；本例中，前轮机构与后轮机构中各有两个轮子；

参见附图1、2，陆空变形机构包括：位于底板5中心处的安装板12，安装在安装板12中心处的电机1，与电机1输出轴连接的中心齿轮10，安装在安装板12四个对角处的传力齿轮11，安装在底板5四角处的转轴b4、轴承座7；中心齿轮10一方面与一条对角线上的传力齿轮11直接啮合，另一方面通过两个小齿轮9与另一条对角线上的传力齿轮11啮合；小齿轮9底部靠e型挡圈定位；传力齿轮11中心处设有转轴a8，转轴a8上端安装有同步带轮a2，转轴b4上设有同步带轮b，相近的同步带轮a2与同步带轮b之间通过同步带3连接；转轴b4的下端安装有锥齿轮a6；轴承座7用于连接前轮机构、后轮机构与底板5，轴承座7上设有锥齿轮b，锥齿轮a6与锥齿轮b之间45°啮合；

参见附图3、4，前轮机构包括：两个通过双通六角螺柱17支撑定位的前轮车架16，位于两个前轮车架16中心处的旋翼电机14，连接旋翼电机14与前轮车架16的前轮连接架15，与旋翼电机14输出相连的旋翼13(旋翼13的旋转面为平面前轮车架16所在平面，即旋翼电机14输出轴与前轮车架16同轴)；前轮连接架15内设有陆地行驶电机，陆地行驶电机的输出轴上套结有第一齿轮18，前轮车架16之间设有齿圈21，第一齿轮18通过第二齿轮19、第三齿轮20将运动和力传递到齿圈21；齿圈21外圈贴有橡胶带可起到隔振的作用，陆地行驶时前轮车架16相对不动，依靠与前轮车架16有一定间隙的齿圈21转动完成；前轮连接架15与锥齿轮b固定连接，当锥齿轮b随锥齿轮a6转动时，前轮机构随所述锥齿轮b一起旋转，在水平和竖直方向转换。

后轮机构为从动轮，与前轮机构结构基本相同，区别仅在于，后轮机构内不设置陆地行驶驱动装置，即后轮连接架内不设置陆地行驶电机及传力齿轮。

进一步的，为在保证强度前提下减轻重量，锥齿轮a6、小齿轮9、中心齿轮10、传力齿轮11的材料为pom，底板5为碳纤维材料。

当该机器人在陆地行驶时，前轮机构和后轮机构作为正常的车轮使用，如图5所示；当需要调整到飞行状态时，启动陆空变形机构中的电机1，通过锥齿轮b带动前轮机构和后轮机构绕锥齿轮b的轴向顺(或逆)时针旋转90°，使前轮机构和后轮机构呈水平状态位于底板5上方，如图6所示；然后再通过旋翼电机14带动旋翼13旋转，提供飞行动力。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明属于移动机器人技术领域，特别涉及一种可自行将旋翼转换为轮子的陆空两栖移动机器人。陆空两栖移动机器人，它包括：底板、带有旋翼的前轮机构、带有旋翼的后轮机构、陆空变形机构；陆空变形机构包括：安装板，电机中心齿轮，传力齿轮，转轴B，轴承座；传力齿轮中心处设有转轴A，转轴A上端安装有同步带轮A，转轴B上设有同步带轮B，同步带轮A与同步带轮B之间通过同步带连接；转轴B的下端安装有锥齿轮A；轴承座上设有锥齿轮B，锥齿轮A与锥齿轮B之间45°啮合；前轮机构与后轮机构分别与锥齿轮B连接，本发明利用电机通过齿轮副驱动同步带传动进而控制锥齿轮转动进行旋转变形，使车轮在水平和竖直方向转换，与现有技术相比提高了转换的自主性。

技术研发人员：施家栋;王鹤;王建中;曹洺赫;赵鹏
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2017.06.21
技术公布日：2017.11.07