一种微小型四旋翼六足仿生飞爬机器人的制作方法

本发明涉及移动机器人领域，尤其涉及一种微小型四旋翼六足仿生飞爬机器人。

背景技术

移动机器人是机器人中的一个分支，其特点是没有固定的位置，可以根据任务的需求自由移动。在科技的推动下，移动机器人逐渐由单一功能、单一环境向多功能、强环境适应性发展，特别在侦察、搜救、军事应用等领域。

现有机器人通常使用单一移动方式，例如地面运动或者空中运动，使用环境受到局限：地面机器人通常有轮式机器人、履带式机器人、多足爬行或步行机器人，这些机器人紧贴地面运动，受到地形较大的限制，遇到较大的障碍物或者沟壑就无能为力。空中机器人根据飞行原理一般分为固定翼机器人、旋翼机器人以及扑翼机器人。固定翼一般不能够原地悬停，只能执行侦察、打击、运输等有限任务，而旋翼和扑翼机器人虽然可以在固定位置保持，但是能量利用效率较低，无法长时间的工作。

文献thrust-assistedperchingandclimbingforabioinspireduav(popemtetal.biomimeticandbiohybridsystems.springerinternationalpublishing，2016)公开了一种基于四旋翼的机器人，具有飞行以及粗糙墙面爬行的能力，并能自主在两种工况间切换。专利文献cn103192987a公开了一种飞行和爬壁两栖机器人及其控制方法，发明了一种具有飞行和光滑壁面爬行的机器人，结合了四旋翼飞行以及真空吸附爬行。文献陆空两栖侦察机器人结构设计(庞在祥等，长春工业大学学报，2015(3)：270-273)以及文献陆空两栖机器人飞行系统设计(马建所，北京理工大学，2015)中，分别公开了结合四旋翼以及轮式地面运动的陆空两栖移动机器人。

以上文献所述机器人，均具有两栖运动能力，但是都难以适应复杂的地面环境，在建筑废墟、自然丛林等环境下的适应性较弱。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种移动机器人，能够兼具空中飞行和地面运动功能，并能够在复杂地面环境下运动。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提高陆空两栖移动机器人对复杂地面环境的适应性。

为实现上述目的，本发明提供了一种微小型四旋翼六足仿生飞爬机器人，包括机体、旋翼组件、腿部机构，所述腿部机构设置于所述机体外侧周围，所述旋翼组件设置于所述腿部机构上。

进一步地，机体包括下主结构板、上主结构板、上位pc机、飞行控制模块、爬行控制模块、动力电池、电池框架、分电板、电调，所述下主结构板通过腿部机构与上主结构板相连接，所述上位pc机、飞行控制模块、爬行控制模块固定位于上下主结构板之间，并设置于下主结构板上，所述电池框架、分电板、电调位于下主结构板下方，并固定设置于下主结构板上，所述动力电池通过电池框架固定设置于下主结构板下方。

进一步地，所述腿部机构包括第一驱动舵机、十字轴转接件、基节、股节、二连杆、胫节，所述基节包括第二驱动舵机、基节连接板、第三驱动舵机、基节中心轴、杆端轴承限位，所述二连杆包括第一杆端轴承、螺纹杆、第二杆端轴承，所述胫节包括胫节结构件、胫节连杆轴、橡胶足。

进一步地，所述第一驱动舵机通过所述十字轴转接件与所述第二驱动舵机相连接；所述第二驱动舵机与所述第三驱动舵机通过所述基节连接板固定连接；所述基节中心轴固定设置于所述基节连接板中心，所述第一杆端轴承通过所述杆端轴承限位固定设置于所述基节中心轴上；所述螺纹杆两端固定设置有所述第一杆端轴承及所述第二杆端轴承，所述第二杆端轴承通过所述胫节连杆轴与所述胫节相连接；所述股节一端与所述第二驱动舵机相连接，另一端所述胫节结构件相连接；所述橡胶足固定设置于所述胫节结构件末端。

进一步地，所述下主结构板通过腿部机构的第一驱动舵机与上主结构板相连接。

进一步地，所述旋翼组件包括旋转电机座、旋转电机、旋翼，所述旋转电机座固定设置于腿部机构的胫节结构件上，所述旋转电机固定设置于旋转电机座上，所述旋翼固定设置于旋转电机上。

进一步地，所述腿部机构共有六组，其中四组上分别设置有旋翼组件，并分别对称设置于于机体两侧，其余两组设置于机体前部。

进一步地，所述基节、股节、二连杆、胫节构成平行四连杆机构。

进一步地，所述上位pc机可输出数字信号，用以控制爬行控制模块及飞行控制模块；所述爬行控制模块输出数字信号，控制第一、第二、第三驱动舵机；所述飞行控制模块输出数字信号，通过电调控制旋转电机。

进一步地，所述第一、第二、第三驱动舵机、所述旋转电机、爬行控制模块、飞行控制模块、上位pc机均由所述动力电池供电。

进一步地，所述电池框架的位置可以调整，用以调节飞爬机器人的重心。

本发明兼具空中飞行和地面运动功能，并能够在复杂地面环境下运动。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例三维图；

图2是本发明一个较佳实施例的机体三维分解图；

图3是本发明一个较佳实施例的腿部机构与旋翼组件的三维图。

其中：1-机体，2-腿部机构，3-旋翼组件，101-下主结构板，102-上主结构板,103-上位pc机，104-飞行控制模块，105-爬行控制模块，106-动力电池，107-电池框架，108-分电板，109-电调，201-第一驱动舵机，202-十字轴转接件，203-基节，204-股节，205-二连杆，206-胫节，2031-第二驱动舵机，2032-基节连接板，2033-第三驱动舵机，2034-基节中心轴，2035-杆端轴承限位，2051-第一杆端轴承，2052-螺纹杆，2053-第二杆端轴承，2061-胫节结构件，2062-胫节连杆轴，301-旋转电机座，302-旋转电机，303-旋翼。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，本发明一个较佳实施例微小型四旋翼六足仿生飞爬机器人，包括机体1、腿部机构2和旋翼组件3。

如图2所示，机体1包括下主结构板101、上主结构板102、上位pc机103、飞行控制模块104、爬行控制模块105、动力电池106、电池框架107、分电板108、电调109。

如图3所示，腿部机构包括第一驱动舵机201、十字轴转接件202、基节203、股节204、二连杆205、胫节206。基节包括第二驱动舵机2031、基节连接板2032、第三驱动舵机2033、基节中心轴2034、杆端轴承限位2035；二连杆205包括第一杆端轴承2051、螺纹杆2052、第二杆端轴承2053；胫节包括胫节结构件2061、胫节连杆轴2062。旋翼组件3包括旋转电机座301、旋转电机302、旋翼303。

其中下主结构板101与上主结构板102通过第一驱动舵机201连接；上位pc机103、飞行控制模块104、爬行控制模块105固定于下主结构板101上，位于下主结构板101上方，即与上主结构板102之间；电池框架107、分电板108、电调109固定于下主结构板101上，位于下主结构板101下方；动力电池106通过电池框架107固定在下主结构板101下方。

第一驱动舵机201输出轴通过十字轴转接件202与第二驱动舵机2031输出轴连接；第二驱动舵机2031与第三驱动舵机2033通过基节连接板2032连接固定；基节中心轴2034固定于基节连接板2032中心，第一杆端轴承2051通过杆端轴承限位2035约束固定在基节中心轴2034上；螺纹杆2052两端固定第一杆端轴承2051及第二杆端轴承2053，第二杆端轴承2053通过胫节连杆轴2062与胫节结构件2061连接；股节204一端连接在第二驱动舵机2031输出轴上，另一端连接在胫节结构件2061上；旋转电机302通过旋转电机座301固定在胫节结构件2061上，其上固定旋翼303。

在本实施例中，基节203、股节204、二连杆205、胫节206构成平行四连杆机构。腿部机构2共有六组，其中四组上分别设置有旋翼组件3，并分别对称设置于于机体1两侧，其余两组设置于机体1前部。上位pc机103输出数字信号，控制爬行控制模块105及飞行控制模块104。爬行控制模块105输出数字信号，控制第一、第二、第三驱动舵机201、2031、2033。飞行控制模块104输出数字信号，通过电调109控制旋转电机2065。第一、第二、第三驱动舵机201、2031、2033，旋转电机2064，爬行控制模块105，飞行控制模块104，上位pc机103均由动力电池106供电。动力电池框架107可以在固定滑槽内调整位置以调节飞爬机器人的重心。

上述发明实施例，与现有技术相比，能够实现移动机器人在空中以及地面两种环境下的运动，且能够在复杂的地面环境下运动，可应用于灾后救援、建筑检测、军事侦察等领域。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。