专利名称：一种基于轮桨-足板混合驱动的水陆两栖机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及水陆两栖机器人，具体地说是一种基于轮桨-足板混合驱动的水陆两 栖机器人。
背景技术：
随着世界各海洋强国对海洋科学研究和海洋开发战略的深化与发展，海洋与陆地 衔接的极浅水、碎浪带、拍岸浪区和滩涂地带成为近年来科学研究、环境监测、调查取样及 军事领域等方面应用和关注的重点区域之一。当前国内外研究的水下机器人主要包括浮游 式和爬行式，但这两种水下机器人的作业区域均存在一些局限性在浅水和深水海域，当前 的水下机器人具有一定的作业能力，而在极浅水、碎浪带和海滩区域作业能力较弱，甚至无 法作业；而陆上应用的机器人对极浅水和碎浪带区域更是束手无策。水陆两栖机器人是一 种集陆地和水中特定运动于一体的特种移动机器人，根据驱动机构和运动形式的不同，现 有的水陆两栖机器人大致可以分为单一驱动型和复合驱动型两大类。单一驱动方式的水陆 两栖机器人，无论是多足式、波动式、轮式、履带式等，都很难完全满足机器人在水中或者在 陆地上的速度、越障、机动性、稳定性等方面的要求。为了实现水陆两栖机器人分别在水中 和陆地上多种模式下的高性能运动，开发研制基于新型混合驱动装置的水陆两栖机器人成 为近年来两栖机器人的重要研究方向和发展趋势之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于轮桨-足板混合驱动的水陆两栖机器人，解决了 现有水陆两栖机器人在两栖环境下运动模式单一，作业能力较弱，快速性、机动性和稳定性 等方面不足的问题，为近海岸的海洋开发和利用提供一种有效的高技术手段。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的本发明包括前浮筒、中前浮筒、水密电子舱、中后浮筒、后浮筒、框架、轮桨驱动模 块和足板驱动模块，所述框架上依次安装有前浮筒、中前浮筒、水密电子舱、中后浮筒及后 浮筒，在框架的两侧对称设有多个轮桨驱动模块，两侧相邻的轮桨驱动模块之间设有安装 在框架上的足板驱动模块；所述轮桨驱动模块包括轮桨直接驱动关节及回转关节，轮桨直 接驱动关节可转动地与回转关节相连接。其中所述轮桨驱动模块为两对，对称分布于框架的前、后两端，四个轮桨驱动模 块结构相同；所述足板驱动模块为一对，对称分布于框架的中部，两个足板驱动模块结构相 同；所述轮桨驱动模块中的轮桨直接驱动关节包括密封舱体、直接驱动电机组件、密封舱 端盖、第一驱动轴、轮桨复合机构及桨毂，其中密封舱体的两侧沿径向对称向外延伸，一侧 的延伸部可转动地安装在回转关节上，另一侧的延伸部可转动地与固接在框架上的固定支 架相连接；所述直接驱动电机组件固定在密封舱体内、与水密电子舱内的电机驱动器组件 电连接，直接驱动电机组件的输出轴与第一驱动轴的一端相连接，第一驱动轴的另一端连 接有与其连动的轮桨复合机构，该轮桨复合机构中间的外侧设有连接于第一驱动轴另一端端部的桨毂；所述第一驱动轴上套设有与密封舱体密封连接的密封舱端盖；密封舱端盖通 过支撑轴承套设在第一驱动轴上，支撑轴承的一侧设有套设在第一驱动轴上的第一锁紧螺 母，支撑轴承的另一侧设有套设在第一驱动轴上的第一旋转密封件；轮桨复合机构包括轮 缘、桨叶及轮毂，轮缘为圆环形，其内壁均布有多个与轮毂固接的桨叶，轮毂套设在第一驱 动轴上；所述轮桨驱动模块中的回转关节包括回转舱体、回转电机组件、第一锥齿轮、第二 锥齿轮、过渡轴及第一走线密封组件，所述回转舱体安装在框架上，回转电机组件固定在回 转舱体的内部，回转电机组件的输出轴与过渡轴的一端相连接；所述轮桨直接驱动关节包 括密封舱体，密封舱体的两侧沿径向对称向外延伸，其中一侧的延伸部可转动地与回转舱 体相连接，在过渡轴上设有第一锥齿轮、与安装在密封舱体一侧的延伸部上的第二锥齿轮 相啮合，带动轮桨直接驱动关节转动；在回转舱体上设有第一走线密封组件，回转电机组件 的电缆通过第一走线密封组件与水密电子舱内的电机驱动器组件电连接；回转舱体内固接 有回转电机座，回转电机组件安装在回转电机座上；过渡轴的另一端设有旋转电位计，旋转 电位计的电缆通过第一走线密封组件与水密电子舱内的电机驱动器组件电连接；所述回转 舱体通过旋转轴承及第二旋转密封件与密封舱体一侧的延伸部相连接，旋转轴承的上方设 有套设在延伸部上的第二锁紧螺母，在第二锥齿轮的上方还设有套在密封舱体一侧延伸部 上的固定螺母；所述足板驱动模块包括足板复合机构、第二驱动轴、足板舱盖、联轴器、足板 驱动电机组件及足板舱体，其中足板舱体的一端安装在框架上，另一端密封连接有足板舱 盖；所述足板驱动电机组件固定在足板舱体的内部，足板驱动电机组件的输出轴通过联轴 器与第二驱动轴的一端相连接，第二驱动轴的另一端由足板舱盖穿出、与足板复合机构相 连接；在足板舱体上设有第二走线密封组件，足板驱动电机组件的电缆通过第二走线密封 组件与水密电子舱内的电机驱动器组件电连接；足板舱体内设有固定法兰，足板驱动电机 组件安装在固定法兰上，联轴器通过第一轴承与固定法兰相连，足板舱体内还设有套设在 第二驱动轴上的旋转变压器，旋转变压器的电缆通过第二走线密封组件与水密电子舱内的 电机驱动器组件电连接；足板复合机构包括足板骨架及柔性体，足板骨架及柔性体为扁平 状，足板骨架的一端与第二驱动轴的另一端相连接，足板骨架的另一端设有柔性体。本发明的优点与积极效果为1.本发明采用基于轮桨-足板混合驱动的一体化总体结构形式，充分利用轮桨和 足板在爬行和浮游运动中的双重作用，满足机器人在水陆两栖条件的爬行和浮游多运动模 式的需求，同时保障了机器人运动的稳定性、快速性和协调性。2.本发明采用两种不同运动机理的驱动装置，即轮桨驱动装置和足板驱动装置， 从其工作原理角度均可视为具有多种功效的复合式移动机构，使机器人在具备多样化的运 动形式和较好综合运动性能的同时，保障了系统结构的紧凑性和整体的小型化，减轻了机 器人载体的重量。3.本发明机器人的驱动装置采用模块化设计，各轮桨驱动单元和足板驱动单元分 别为独立的模块结构，彼此之间互不干扰，便于驱动装置的维护和更换。4.本发明运动灵活，环境适应能力强。
图1为本发明的结构原理图2为本发明的结构示意图；图3为图2的仰视图；图4为图2中轮浆驱动模块的结构示意图；图5为图2中足板驱动模块的结构示意图；图6为图4中轮桨复合机构的结构示意图；图7为图5中足板复合机构的结构示意图；图为本发明直线爬行运动实现原理图；图8b为本发明转向爬行运动实现原理图；图8c为本发明直线浮游运动实现原理图；图8d为本发明转向浮游运动实现原理图；其中1为前浮筒，2为中前浮筒，3为水密电子舱，4为中后浮筒，5为后浮筒，6为 框架，7为轮桨驱动模块，8为轮桨直接驱动关节，9为回转关节，10为足板驱动模块，11为 电机驱动器组件，12为二次锂离子电池组，13为脐带电缆水密接插件，14为GPS定位模块， 15为无线数传模块，16为航行姿态传感器，17为控制计算机，18为深度传感器，19为接收 天线，20为天线，21为固定支架，22为密封舱体，23为直接驱动电机组件，24为第一紧定螺 钉，25为第一锁紧螺母，沈为支撑轴承，27为第一旋转密封件，观为密封舱端盖，29为第一 驱动轴，30为第一平键，31为轮桨复合机构，32为桨毂，33为第二旋转密封件，34为旋转轴 承，35为第二锁紧螺母，36为旋转电位计，37为固定螺母，38为过渡轴，39为第一锥齿轮，40 为第二锥齿轮，41为第二紧定螺钉，42为回转电机座，43为回转电机组件，44为回转舱体， 45为第一走线密封组件，46为足板复合机构，47为第二平键，48为第二驱动轴，49为足板 舱盖，50为旋转变压器，51为固定法兰，52为联轴器，53为足板驱动电机组件，M为足板舱 体，55为第二走线密封组件，56为第三平键，57为第一轴承，58为第二轴承，59为0型密封 圈，60为第三旋转密封件，61为轮缘，62为桨叶，63为轮毂，64为足板骨架，65为柔性体。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详述。如图1 3所示，本发明包括前浮筒1、中前浮筒2、水密电子舱3、中后浮筒4、后 浮筒5、框架6、轮桨驱动模块7和足板驱动模块10，其中前浮筒1、中前浮筒2、水密电子舱 3、中后浮筒4及后浮筒5依次通过螺钉固定安装在框架6上；在框架6的两侧对称设有多 个轮桨驱动模块7，两侧相邻的轮桨驱动模块7之间设有安装在框架6上的足板驱动模块 10。本实施例的轮桨驱动模块7共两对、四个，对称分布于框架6的前、后两端，四个轮桨驱 动模块7结构相同，均包括轮桨直接驱动关节8及回转关节9，轮桨直接驱动关节8及回转 关节9分别通过螺钉固定在框架6上，轮桨直接驱动关节8可转动地与回转关节9相连接。 本实施例的足板驱动模块10为一对、两个，对称分布于框架6的中部，两个足板驱动模块10 结构相同，通过螺钉与框架6固连。本发明的水密电子舱3为现有技术，包括电机驱动器组件11、二次锂离子电池组 12、脐带电缆水密接插件13、GPS定位模块14、无线数传模块15、航行姿态传感器16、控制计 算机17及深度传感器18，其中二次锂离子电池组12位于水密电子舱3的中部，用于保持机 器人整体的平衡；脐带电缆水密接插件13固连在水密电子舱3的盖板上；航行姿态传感器16水平安装在水密电子舱3的底板上；深度传感器18位于水密电子舱3的前侧面，通过水 密处理固连在水密电子舱3的侧板上；电机驱动器组件11、GPS定位模块14及无线数传模 块15分别设置在水密电子舱3内。在中前浮筒2的顶部安装有GPS定位模块14的接收天 线19，中后浮筒4的顶部安装有无线数传模块15的天线20。控制计算机17的采集信号输 入端通过航行姿态传感器16及深度传感器18采集航行姿态数据及航行深度数据，卫星信 号输入端通过GPS定位模块14及其接收天线19接收卫星定位信号；控制计算机17的控制 输出端接至电机驱动器组件11的控制回路，信号输出端通过无线数传模块15及其天线20 与上位机进行无线通讯。本发明的电机驱动器组件11为市购产品，购置于苏州钧和伺服科技有限公司(生 产商瑞士 Maxon公司)、型号为4QEC DECV 50/5 ；二次锂离子电池组12为市购产品，购置 于潍坊威能环保电源有限公司、型号为WA3610 ；GPS定位模块14为市购产品，购置于北京合 众思壮科技有限责任公司(生产商美国GARMIN公司)、型号为GARMI NGPS15 ；无线数传 模块15为市购产品，购置于深圳友迅达科技发展有限公司、型号为FC-203/SA ；控制计算机 17为市购产品，购置于广州周立功单片机有限公司、型号为ARM7LPC2^4。如图4所示，轮桨驱动模块7中的轮桨直接驱动关节8包括密封舱体22、直接驱动 电机组件23、第一锁紧螺母25、支撑轴承沈、第一旋转密封件27、密封舱端盖观、第一驱动 轴四、轮桨复合机构31及桨毂32，其中密封舱体22为中空的圆筒状结构，其两侧沿径向对 称向外延伸、两侧延伸部的中心线共线，一侧的延伸部为中空圆柱、可转动地安装在回转关 节9上，另一侧的延伸部通过轴承与固接在框架6上的固定支架21相连接。直接驱动电机 组件23固定在密封舱体22内、与水密电子舱3内的电机驱动器组件11电连接，直接驱动 电机组件23的输出轴与第一驱动轴四的一端通过第一紧定螺钉M固接，第一驱动轴四 的另一端通过第一平键30与轮桨复合机构31实现连接，该轮桨复合机构31中间的外侧设 有桨毂32，轮桨复合机构31通过桨毂32在旋紧螺钉的作用下紧固于第一驱动轴四另一 端的端部。在密封舱体22靠近轮桨复合机构31的一端设有密封舱端盖观，密封舱端盖观 通过螺钉连接实现与密封舱体22的固定；密封舱端盖观通过支撑轴承沈套设在第一驱动 轴四上，支撑轴承26的一侧设有套设在第一驱动轴四上的第一锁紧螺母25，用于支撑轴 承26的轴向固定限位，支撑轴承沈的另一侧设有套设在第一驱动轴四上的第一旋转密封 件27，第一旋转密封件27外侧由压盖压紧，压盖通过螺钉与密封舱端盖固定。当直接驱动 电机组件23工作时，可驱动第一驱动轴四转动，进而带动轮桨复合机构转动。直接驱动电 机组件23为市购产品，购置于苏州钧和伺服科技有限公司(生产商瑞士 Maxon公司)、型 号为 MAXON EC32。如图6所示，轮桨复合机构31集驱动轮和螺旋桨运动特点和功能于一体，包括轮 缘61、桨叶62及轮毂63，轮缘61为圆环形，其内壁均布有多个与轮毂63固接的桨叶62，轮 毂63中间开有通孔、套设在第一驱动轴四上，通过第一平键30与第一驱动轴四连动；桨 毂32上的旋转螺钉由所述通孔穿入、通过螺纹连接在第一驱动轴四的端部，对轮桨复合机 构轴向定位。如图4所示，轮桨驱动模块7中的回转关节9包括回转舱体44、回转电机组件43、 第一锥齿轮39、第二锥齿轮40、过渡轴38、第一走线密封组件45、固定螺母37、旋转电位计 36、第二锁紧螺母35、旋转轴承34及第二旋转密封件33，所述回转舱体44固接在框架6上，回转舱体44内通过螺钉固定有回转电机座42，回转电机组件43固定在回转电机座42上， 过渡轴38上套设有第一锥齿轮39，第二紧定螺钉41将第一锥齿轮39与过渡轴38 —并固 连在回转电机组件43的输出轴上，过渡轴38的另一端通过轴承安装在回转电机座42上、 并由回转电机座42穿过，然后与旋转电位计36相连，旋转电位计36还固连在回转电机座 42上。密封舱体22—侧的延伸部(作为回转轴)由回转舱体44插入穿过回转电机座42、 并通过旋转轴承34实现与回转舱体44的连接；旋转轴承34的下方设有套在该延伸部上的 第二旋转密封件33，上方设有套在该延伸部上的第二锁紧螺母35，回转电机座42及第二锁 紧螺母35分别使旋转轴承34的内、外圈定位，密封舱体22的垂向定位通过旋转轴承34、 第二锁紧螺母35及回转电机座42共同实现。该延伸部上设有第二锥齿轮40，第二锥齿轮 40的上方还设有固定螺母37，第二锥齿轮40通过固定螺母37固连在该延伸部上、并与第 一锥齿轮39啮合，实现轮桨直接驱动关节8回转换向；在回转舱体44上设有第一走线密 封组件45，直接驱动电机组件23、旋转电位计36及回转电机组件43的电缆通过第一走线 密封组件45与水密电子舱3内的电机驱动器组件11电连接。回转电机组件43工作，驱动 过渡轴38转动，过渡轴38通过第一、二锥齿轮39、40的啮合带动整个轮桨直接驱动关节8 回转换向。旋转电位计36为市购产品，购置于上海祥树欧茂机电设备有限公司(生产商 N0V0TECHNIK)、型号为WAL300 ；回转电机组件43为市购产品，购置于苏州钧和伺服科技有 限公司(生产商瑞士 Maxon公司)、型号为MAXON EC max 30。如图5所示，足板驱动模块10包括足板复合机构46、第二驱动轴48、足板舱盖49、 旋转变压器50、固定法兰51、联轴器52、足板驱动电机组件53、足板舱体M及第二走线密 封组件55，其中足板舱体M为中空圆柱，其一端固定在框架6上，另一端通过螺钉密封连 接有足板舱盖49，足板舱盖49与足板舱体M接触面之间设有0型密封圈59 ；在足板舱体 54内设有通过螺钉固接在足板舱盖49上的固定法兰51，旋转变压器50安装在固定法兰51 的空腔内；足板驱动电机组件53通过螺钉固连在固定法兰51上，足板驱动电机组件53的 输出轴通过联轴器52在两个第三平键56传动下与第二驱动轴48的一端实现连接，第二驱 动轴48的另一端穿过旋转变压器50的内环、再由足板舱盖49穿出、与足板复合机构46通 过第二平键47固连，旋转变压器50的转子与第二驱动轴48共同旋转；联轴器52通过第一 轴承57与固定法兰51相连，并通过联轴器外表面的止口及固定法兰内壁的止口实现限位； 第二驱动轴48上套设有位于足板舱盖49内腔的第二轴承58及第三旋转密封件60，第二驱 动轴48与足板舱盖49之间的动密封通过第三旋转密封件60实现，足板舱盖49与足板舱 体M之间的静密封通过0型密封圈59来实现。在足板舱体M上设有第二走线密封组件 55,旋转变压器50及足板驱动电机组件53的电缆通过第二走线密封组件55与水密电子舱 3内的电机驱动器组件11电连接。旋转变压器50为市购产品，购置于沈阳艾瑞特自动化 设备有限公司(生产商日本多摩川)、型号为TS^40N321E64 ；足板驱动电机组件52为市 购产品，购置于苏州钧和伺服科技有限公司(生产商瑞士 Maxon公司)、型号为MAXON EC 40。如图7所示，足板复合机构46集爬行腿和摆动鳍运动特点和功能于一体，包括足 板骨架64及柔性体65，足板骨架64及柔性体65为扁平状，足板骨架64的一端通过第二平 键47与第二驱动轴48的另一端固接，足板骨架64的另一端设有柔性体65，柔性体65可由 橡胶制成。
本发明的工作原理为本发明的水陆两栖机器人可以实现水陆两栖环境下的陆地爬行运动和水中浮游 或水底爬行运动两种模式。爬行运动模式在爬行运动模式下，本发明的机器人可进行图8a所示的直线爬行 运动或如图8b所示的转向爬行运动，直接驱动电机组件23工作，驱动第一驱动轴四旋转， 再由第一驱动轴四带动轮桨复合机构31旋转，实现机器人的直线前进或后退；当机器人 需要转向时，回转电机组件43工作，驱动过渡轴38及其上的第一锥齿轮39旋转，再通过第 一、二锥齿轮39、40的啮合，带动整个轮桨直接驱动关节8绕延伸部的中心线转动，实现转 向；在爬行运动模式下，轮桨复合机构31主要发挥驱动轮的功能，保障机器人的运动具备 快速性和可控性。而足板驱动模块10可以辅助轮式爬行，足板驱动电机组件53工作，驱动 第二驱动轴48转动，通过第二驱动轴48带动足板复合机构46摆动，在足板驱动电机组件 53的周期性圆周摆动下发挥支撑和平衡机器人载体的作用。水中浮游或水底爬行运动模式在水中，通过调整浮力，机器人可以分别实现水中 浮游运动和水底爬行运动，水底爬行运动与陆地爬行具有相同的工作原理；通过轮桨驱动 模块7中回转关节9的驱动，机器人可实现如图8c所示的直航浮游运动或如图8d所示的 转向浮游运动，在浮游运动模式下，回转电机组件43工作，使轮桨复合机构31转动，直到第 一驱动轴四与过渡轴38垂直，在直接驱动电机组件23的驱动下产生推力，同时足板驱动 电机组件53工作，使足板复合机构46以水平面为对称面，以一定的摆幅做周期性的摆动， 可以产生机器人前进所需的推力，实现在水中的直航浮游运动，轮桨复合机构31主要发挥 螺旋桨的作用；当在水中需要转向时，框架6两侧的轮桨复合机构31中的桨叶旋向相反，两 侧的足板驱动模块10中的足板复合机构46摆动方向相反，即可实现机器人在水中的转向 浮游运动。本发明的水陆两栖机器人可以实现陆地爬行和水中浮游两种运动模式，且无需更 换驱动装置即可实现两种运动模式的自主切换。爬行状态下，轮桨主要发挥轮式移动机构 的特点，足板则可视为具有单自由度的腿式移动机构；浮游时，轮桨作为螺旋桨使用，而足 板可发挥摆动鳍的功能；通过轮桨驱动模块7中的轮桨直接驱动关节8和回转关节9以及 足板驱动模块10的协调运动，可以实现机器人水陆两栖环境下的多运动模式。
权利要求
1.一种基于轮桨-足板混合驱动的水陆两栖机器人，其特征在于包括前浮筒(1)、中 前浮筒O)、水密电子舱(3)、中后浮筒G)、后浮筒(5)、框架(6)、轮桨驱动模块(7)和足 板驱动模块(10)，所述框架(6)上依次安装有前浮筒(1)、中前浮筒O)、水密电子舱(3)、 中后浮筒(4)及后浮筒(5)，在框架(6)的两侧对称设有多个轮桨驱动模块(7)，两侧相邻 的轮桨驱动模块(7)之间设有安装在框架(6)上的足板驱动模块(10)；所述轮桨驱动模块 (7)包括轮桨直接驱动关节(8)及回转关节(9)，轮桨直接驱动关节(8)可转动地与回转关 节(9)相连接。
2.按权利要求1所述基于轮桨-足板混合驱动的水陆两栖机器人，其特征在于所述 轮桨驱动模块(7)为两对，对称分布于框架(6)的前、后两端，四个轮桨驱动模块(7)结 构相同；所述足板驱动模块(10)为一对，对称分布于框架(6)的中部，两个足板驱动模块 (10)结构相同。
3.按权利要求1或2所述基于轮桨-足板混合驱动的水陆两栖机器人，其特征在于 所述轮桨驱动模块(7)中的轮桨直接驱动关节(8)包括密封舱体(22)、直接驱动电机组件 (23)、密封舱端盖( )、第一驱动轴(四)、轮桨复合机构(31)及桨毂(32)，其中密封舱体(22)的两侧沿径向对称向外延伸，一侧的延伸部可转动地安装在回转关节(9)上，另一侧 的延伸部可转动地与固接在框架(6)上的固定支架相连接；所述直接驱动电机组件(23)固定在密封舱体02)内、与水密电子舱(3)内的电机驱动器组件(11)电连接，直接驱 动电机组件(2 的输出轴与第一驱动轴09)的一端相连接，第一驱动轴09)的另一端连 接有与其连动的轮桨复合机构(31)，该轮桨复合机构(31)中间的外侧设有连接于第一驱 动轴09)另一端端部的桨毂(3 ；所述第一驱动轴09)上套设有与密封舱体0 密封 连接的密封舱端盖08)。
4.按权利要求3所述基于轮桨-足板混合驱动的水陆两栖机器人，其特征在于所述 密封舱端盖08)通过支撑轴承06)套设在第一驱动轴09)上，支撑轴承06)的一侧设 有套设在第一驱动轴09)上的第一锁紧螺母(25)，支撑轴承06)的另一侧设有套设在第 一驱动轴09)上的第一旋转密封件07)。
5.按权利要求3所述基于轮桨-足板混合驱动的水陆两栖机器人，其特征在于所述 轮桨复合机构(31)包括轮缘(61)、桨叶(6 及轮毂(63)，轮缘(61)为圆环形，其内壁均 布有多个与轮毂(6 固接的桨叶(62)，轮毂(6 套设在第一驱动轴09)上。
6.按权利要求1或2所述基于轮桨-足板混合驱动的水陆两栖机器人，其特征在于所 述轮桨驱动模块(7)中的回转关节(9)包括回转舱体(44)、回转电机组件(43)、第一锥齿 轮(39)、第二锥齿轮00)、过渡轴(38)及第一走线密封组件(45)，所述回转舱体04)安装 在框架(6)上，回转电机组件G3)固定在回转舱体G4)的内部，回转电机组件G3)的输 出轴与过渡轴(38)的一端相连接；所述轮桨直接驱动关节(8)包括密封舱体(22)，密封舱 体0 的两侧沿径向对称向外延伸，其中一侧的延伸部可转动地与回转舱体G4)相连接， 在过渡轴(38)上设有第一锥齿轮(39)、与安装在密封舱体0 —侧的延伸部上的第二锥 齿轮GO)相啮合，带动轮桨直接驱动关节(8)转动；在回转舱体04)上设有第一走线密封 组件(45)，回转电机组件的电缆通过第一走线密封组件0 与水密电子舱(3)内的 电机驱动器组件(11)电连接。
7.按权利要求6所述基于轮桨-足板混合驱动的水陆两栖机器人，其特征在于所述回转舱体G4)内固接有回转电机座(42)，回转电机组件安装在回转电机座0 上； 过渡轴(38)的另一端设有旋转电位计(36)，旋转电位计(36)的电缆通过第一走线密封组 件0 与水密电子舱(3)内的电机驱动器组件(11)电连接；所述回转舱体G4)通过旋转 轴承(34)及第二旋转密封件(3 与密封舱体0 —侧的延伸部相连接，旋转轴承(34) 的上方设有套设在延伸部上的第二锁紧螺母(35)，在第二锥齿轮00)的上方还设有套在 密封舱体0 —侧延伸部上的固定螺母(37)。
8.按权利要求1或2所述基于轮桨-足板混合驱动的水陆两栖机器人，其特征在于 所述足板驱动模块(10)包括足板复合机构(46)、第二驱动轴(48)、足板舱盖(49)、联轴器 (52)、足板驱动电机组件(5 及足板舱体64)，其中足板舱体(54)的一端安装在框架(6) 上，另一端密封连接有足板舱盖G9)；所述足板驱动电机组件(5 固定在足板舱体(54) 的内部，足板驱动电机组件(5 的输出轴通过联轴器(5 与第二驱动轴08)的一端相连 接，第二驱动轴G8)的另一端由足板舱盖G9)穿出、与足板复合机构G6)相连接；在足板 舱体(54)上设有第二走线密封组件(55)，足板驱动电机组件(5 的电缆通过第二走线密 封组件(55)与水密电子舱(3)内的电机驱动器组件(11)电连接。
9.按权利要求8所述基于轮桨-足板混合驱动的水陆两栖机器人，其特征在于所述 足板舱体(54)内设有固定法兰(51)，足板驱动电机组件(5 安装在固定法兰(51)上，联 轴器(5 通过第一轴承(57)与固定法兰(51)相连，足板舱体(54)内还设有套设在第二 驱动轴G8)上的旋转变压器(50)，旋转变压器(50)的电缆通过第二走线密封组件(55)与 水密电子舱(3)内的电机驱动器组件(11)电连接。
10.按权利要求8所述基于轮桨-足板混合驱动的水陆两栖机器人，其特征在于所述 足板复合机构G6)包括足板骨架(64)及柔性体(65)，足板骨架(64)及柔性体(6 为扁 平状，足板骨架(64)的一端与第二驱动轴G8)的另一端相连接，足板骨架(64)的另一端 设有柔性体(65)。
全文摘要
本发明涉及水陆两栖机器人，具体地说是一种基于轮桨-足板混合驱动的水陆两栖机器人，包括前浮筒、中前浮筒、水密电子舱、中后浮筒、后浮筒、框架、轮桨驱动模块和足板驱动模块，框架上依次安装有前浮筒、中前浮筒、水密电子舱、中后浮筒及后浮筒，在框架的两侧对称设有多个轮桨驱动模块，两侧相邻的轮桨驱动模块之间设有安装在框架上的足板驱动模块；所述轮桨驱动模块包括轮桨直接驱动关节及回转关节，轮桨直接驱动关节可转动地与回转关节相连接。本发明采用基于轮桨-足板混合驱动的一体化总体结构形式，满足机器人在水陆两栖条件的爬行和浮游多运动模式的需求，同时保障了机器人运动的稳定性、快速性和协调性；运动灵活，环境适应能力强。
文档编号B60F3/00GK102059927SQ20091022248
公开日2011年5月18日 申请日期2009年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者俞建成, 唐元贵, 张艾群, 张雪强, 郭威, 马秀云 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所