动舵机20与横向旋转舵机23之间通过第六U型架21与舵机支架22固连，两个U型架的安装角度为 90。ο
[0028]普通轮机构包括减速电机33、普通轮34、联轴器35、紧定螺钉36、爬行足27，减速电机33与爬行足27连接，减速电机轴与普通轮34通过联轴器35连接，普通轮34与联轴器35通过紧定螺钉36固连；
[0029]内嵌螺旋桨轮机构包括螺旋桨轮24、螺旋桨25、直流电机26、轴套28、挡圈29、螺旋桨轴30、固定螺母31、套筒联轴器32，螺旋桨轮24作为从动轮通过挡圈29和固定螺母31安装在轴套28上，直流电机26、爬行足27与轴套28通过螺栓连接，直流电机26输出轴与螺旋桨轴通过套筒联轴器32连接。
[0030]壳体为八边棱形结构，上表面与底面、前端面与后端面、左侧面与右侧面分别平行安装，上表面固连有法兰盘，法兰盘上端面靠近内缘处有圆形沟槽，沟槽内放置O型圈，法兰盘与盖板通过螺栓固连。
[0031]可变形结构的水陆两栖机器人运动模式:
[0032]本实例机器人可实现陆地轮式快速移动、陆地仿生爬行、水面航行三种运动模式。
[0033]陆地轮式移动模式:
[0034]当机器人的腿部机构在程序控制作用下，左前腿4，左中腿5，左后腿6，右后腿7，右中腿8，右前腿9六个轮子的轮面与平整地面相切的状态。此时，横向摆动舵机13与第二 U型架15之间呈180°，第一纵向摆动舵机17与第四U型架18之间呈45°，第二纵向摆动舵机20与第六U型架21之间呈135°，横向旋转舵机23的输出轴与地面垂直，各个电机的输出轴与地面平行。在此模式下，机器人将处于陆地轮式移动模式，机器人的运动速度取决于电机的转速，该模式适合较平整路面上机器人的快速移动。机器人的前进、倒退功能通过程序控制每个腿上的电机的正转与反转完成，转向功能由程序根据转弯半径控制每个腿上的横向旋转舵机23输出轴旋转一定的角度，同时电机旋转实现转弯。
[0035]在该运动模式中，当遇到地面平坦，没有障碍物时，机器人的变形腿部机构处于伺服状态，不做任何变形动作；当遇到较小的障碍物时，机器人通过人工遥控，腿部机构根据障碍物大小，横向摆动舵机13，第一纵向摆动舵机17，第二纵向摆动舵机20，横向旋转舵机23转动一定角度，结构变形通过障碍；当遇到具有一定高度，即机器人腿部变形高度极限范围内的台阶式的障碍时，通过改变相应腿部变形结构的状态，可爬上台阶，具体变形过程是:左前腿4和右前腿9首先变形，第一纵向摆动舵机17和第二纵向摆动舵机20各旋转一定角度，过程中保持电机输出轴与地面平行，当达到台阶高度后，左后腿6、右后腿7电机转动，机器人向前运动，使机器人两前腿登上台阶，之后通过同样的方式使两条中腿和两条后腿登上台阶；当遇到比较狭窄的空间时，通过改变相应腿部变形结构的状态，即使横向摆动舵机13向左或向右旋转90°，将机器人宽度调整为最小，可使机器人通过较狭窄的空间。
[0036]陆地仿生爬行模式:
[0037]当机器人的腿部机构在程序控制作用下，爬行足27接触地面的状态时，机器人实现陆地仿生爬行模式。横向摆动舵机13与第二 U型架15之间呈180°，第一纵向摆动舵机17与第四U型架18之间呈90°，第二纵向摆动舵机20与第六U型架21之间呈90°，横向旋转舵机23的输出轴与地面平行，各个电机的输出轴与地面垂直。机器人的运动采用仿生的三角步态，当机器人运动时，由程序控制横向摆动舵机13、第一纵向摆动舵机17和第二纵向摆动舵机20联合运动，两个纵向摆动舵机先动作，使腿先抬起来，横向摆动舵机再向前摆动一定角度，然后两个纵向摆动舵机再动作，使腿放下接触地面，在需要动作的三条腿的横向摆动舵机摆动时，其余三条腿的横向摆动舵机也需要摆动一定的角度以保证机器人的中心位置不发生偏移，有三条腿就向前运动了一个步长；该模式适合不平整，障碍物较多的地面上机器人的运动。机器人的前进、转向、倒退运动功能可通过程序控制六个可变形腿部机构完成。
[0038]水面航行运动模式:
[0039]当机器人的可变形腿部结构在程序控制作用下，螺旋桨25转向机器人运动方向的状态，机器人的前后四条腿通过变形收起，中间两条腿中横向摆动舵机13与第二 U型架15之间呈180°，第一纵向摆动舵机17与第四U型架18之间呈45°，第二纵向摆动舵机20与第六U型架21之间呈45°，两台直流电机的输出轴通过横向旋转舵机23旋转指向机器人运动的反方向，机器人依靠左中腿5、右中腿8中的内嵌螺旋桨旋转提供推力，实现水面航行模式。通过两侧螺旋桨差速旋转实现水下转向动作，通过横向旋转舵机23的旋转实现机器人的水面推进动作，机器人水面前进、后退、转弯动作可由两个电机等速正转、等速反转、差速旋转完成。
【主权项】
1.一种可变形结构的水陆两栖机器人，其特征在于:包括壳体、轮腿机构、上盖板、天线、视镜、LED灯，轮腿机构位于壳体的两侧对称安装，天线固连在壳体的后盖板上，壳体前端部有视镜，两个LED灯位于视镜的两侧，上盖板与壳体的发兰盘固连；所述轮腿机构包括左前腿、左中腿、左后腿、右后腿、右中腿、右前腿，六个轮腿分别由腿部机构和轮部机构组成，六个腿部机构相同，轮部机构分为普通轮机构和内嵌螺旋桨轮机构，其中，两个中腿的轮部为内嵌螺旋桨轮机构；所述腿部包括第一 U型架、横向摆动舵机、舵盘、第二 U型架、第三U型架、第一纵向摆动舵机、第四U型架、第五U型架、第二纵向摆动舵机、第六U型架、舵机支架、横向旋转舵机，第一 U型架与横向摆动舵机固连，第二 U型架与两个舵盘连接，且与横向摆动舵机连接，横向摆动舵机与第一纵向摆动舵机通过第二 U型架与第三U型架固连，两个U型架的安装角度为90° ;第一纵向摆动舵机与第二纵向摆动舵机通过第四U型架与第五U型架固连，两个U型架的安装角度为0° ;第二纵向摆动舵机与横向旋转舵机通过第六U型架与舵机支架固连，两个U型架的安装角度为90° ; 所述普通轮机构包括减速电机、普通轮、联轴器、紧定螺钉、爬行足，减速电机与爬行足连接，减速电机轴与普通轮通过联轴器连接，普通轮与联轴器通过紧定螺钉固连； 所述内嵌螺旋桨轮机构包括螺旋桨轮、螺旋桨、直流电机、轴套、挡圈、螺旋桨轴、固定螺母、套筒联轴器，螺旋桨轮作为从动轮通过挡圈和固定螺母安装在轴套上，直流电机、爬行足与轴套通过螺栓连接，直流电机输出轴与螺旋桨轴通过套筒联轴器连接。
2.根据权利要求1所述的可变形结构的水陆两栖机器人，其特征在于:所述壳体为八边棱形结构，上表面与底面、前端面与后端面、左侧面与右侧面分别平行，上表面有法兰盘，法兰盘上端面靠近内缘处有圆形沟槽，沟槽内放置O型圈，法兰盘与盖板通过螺栓固连。
【专利摘要】本发明公开了一种可变形结构的水陆两栖机器人，采用六足可变形结构，使机器人运动方式灵活多变，实现轮式快速移动、仿生爬行运动以及水面航行运动的功能，三种功能分别适用于平整路面、崎岖路面和水面航行条件；水陆两栖机器人环境适应能力强，实现在水陆环境中的平稳过渡，并且满足水陆两栖环境对于机器人陆上运动和水面中运动的多运动模式连续变换的需求，保证了机器人运动的快速性和协调性。水陆两栖机器人采用嵌入式螺旋桨轮，解决了机器人从陆地到水面转换过程中动力转换问题，既能在陆地运动中有效保护螺旋桨桨叶，又能够为机器人的水中运动提供动力，避免增加额外的水下推进设备，实现在水陆变换介质中持续稳定工作。
【IPC分类】B62D57-028, B60F3-00
【公开号】CN104773042
【申请号】CN201510157435
【发明人】孙斌, 徐念, 王世丰, 崔航, 赵海瑞, 其他发明人请求不公开姓名
【申请人】西北工业大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月3日