一种陆空两用机器人的制作方法
【专利摘要】一种陆空两用机器人，包括骨架、电源模块、飞行模块、陆地行走模块和控制模块；其中，陆地行走模块包括前、后、左、右车轮，每个车轮配备有一个直流电机；每个直流电机输出转轴连接一组传动齿轮，通过传动齿轮与车轮轮辋内壁上的齿槽啮合控制车轮转动；飞行模块包括前、后、左、右四个螺旋桨，每个螺旋桨配备一个航模电机和一个电子调速器；螺旋桨的桨叶连接点落在车轮所在平面的圆心上，桨叶长度小于车轮内半径，桨叶的旋转面垂直于对应车轮所在平面并将车轮所在平面均分为上下两部分；控制模块连接直流电机和航模电机，通过调整电机的转速来控制机器人做出相应动作。本发明可实现陆空两用且能够很好的完成陆空行走模式之间的转换。
【专利说明】
一种陆空两用机器人
技术领域
[0001]本发明涉及机器人及无人机技术领域，尤其是一种陆空两用机器人。
【背景技术】
[0002]目前四轴飞行器在搜救，侦查领域发挥着越来越巨大的作用，多功能四轴飞行器一般具备航拍，GPS定位等功能，可实现远距离控制等，在地震，洪水等自然灾害的抢险中发挥着越来越大的作用。但一般的四旋翼无人机并不具备陆空两用功能，一般无人机在遭遇强风一类的恶劣天气时，无法使用。同时在无人机降落时，容易与地面碰撞，损坏无人机机架或桨叶，由于桨叶旋转速度极快，容易发生伤人或者损坏其他物品。
【发明内容】
[0003]发明目的:为解决上述技术问题，提供一种即可以航空飞行又可以地面行走，且能够很好的完成陆空行走模式之间的转换的机器人，本发明提出一种陆空两用机器人。
[0004]技术方案:为实现上述技术效果，本发明提出的技术方案为:
[0005]—种陆空两用机器人，包括:骨架、电源模块、飞行模块、陆地行走模块和控制模块;其中，
[0006]陆地行走模块包括前、后、左、右车轮，每个车轮配备有一个直流电机;所述车轮包括轮辋和轮辐，轮辐为空心圆环板，轮辋套设在轮辐上且内壁上均匀设有齿槽，轮辐外圆周上间隔均匀的设有一组与轮辋上的齿槽相匹配的传动齿轮;直流电机的输出端与对应车轮上的传动齿轮转轴相连，通过传动齿轮与轮辋齿槽啮合将直流电机输出的转速传递给轮辋；
[0007]所述飞行模块包括前、后、左、右四个螺旋桨，每个螺旋桨配备一个航模电机和一个电子调速器;航模电机的输出端与对应螺旋桨的转轴相连，输入端与对应的电子调速器相连;前、后、左、右螺旋桨的桨叶连接点分别落在前、后、左、右车轮的圆心上，螺旋桨桨叶长度小于轮辐内半径，螺旋桨桨叶的旋转面垂直于对应车轮所在平面并将车轮所在平面均分为上下两部分；
[0008]所述控制模块包括主控制器、遥控器接收机和遥控器;主控制器的输出端分别与直流电机和电子调速器相连，输入端与遥控器接收机相连;遥控者通过遥控器发出指令，主控制器通过遥控器接收机接收指令并根据指令调整直流电机和航模电机的转速来控制机器人做出相应动作。
[0009]进一步的，所述陆空两用机器人还包括数据传输机；主控制器内置姿态传感器模块，数据传输机与主控制器相连，将主控制器内姿态传感器模块采集到的所述陆空两用机器人的运动姿态数据传送给遥控者，为遥控者发出指令提供参考;所述运动姿态数据包括倾斜角数据和运动方向数据。
[0010]具体的，所述数据传输机为3DR433型数据传输机。
[0011]所述陆空两用机器人还包括GPS模块，GPS模块通过数据传输机将GPS信号和所述陆空两用机器人的高度数据传递到地面站，用于所述陆空两用机器人进行定位。
[0012]进一步的，所述陆空两用机器人还包括摄像头，摄像头固定在骨架上，实施采集所述陆空两用机器人周围环境信息并通过数据传输机发送给地面下位机。
[0013]有益效果:与现有技术相比，本发明具有以下优势:
[0014]本发明提供的陆空两用机器人以四旋翼作为飞行模块，通过改变4个航模电机的转速来控制在空中的各种姿态；以独立四轮驱动作为陆地行走模块。此机器人能完成实时图像传输，GPS定位，自动返航等功能。地面模式运用4个直流电机对四轮独立驱动，改变电机转速实现差速转向，由于四轮套住了桨叶，避免了桨叶在前后及垂直方向的碰撞，能有效的保护桨叶及降低危险性，同时能很好的完成陆空行走模式之间的转换，能够适应各种复杂的地势，依据周围坏境选择最合适的工作模式。该陆空两用机器人能在帮助有关人员进行探测，搜救过程中发挥重大作用，减轻搜救人员的工作量。同时由于该陆空两用机器人灵活性高，稳定性好，同时具备陆空模式，能够在快递运输行业中发挥巨大作用。
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例的结构图；
[0016]图2为实施例的主视图；
[0017]图3为实施例的左视图；
[0018]图4为实施例的俯视图；
[0019]图中:1、骨架，2、机臂，3、电子调速器，4、航模电机，5、数据传输机，6、直流电机，7、电机固定座，8、传动齿轮，9、轮辋，10轮辐，11、主控制器，12、遥控器接收机，13、螺旋桨，14、GPS模块，15、GPS支架，16、摄像头，17电池。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0021]实施例:如图1至4所述为本实施例的结构图，包括:骨架1、机臂2、电子调速器3、航模电机4、数据传输机5、直流电机6、电机固定座7、传动齿轮8、轮辋9、轮辐1、主控制器11、遥控器接收机12、螺旋桨13、GPS模块14、GPS支架15、摄像头16、电池17。该陆空两用机器人分为骨架1、电源模块、飞行模块、陆地行走模块和控制模块。
[0022]骨架I使用3K碳纤维板制作而成，骨架I上共有4个呈X形分布的机臂2。
[0023]所述陆地行走模块包括前、后、左、右车轮，每个车轮配备有一个直流电机6，直流电机6通过电机固定座7固定在骨架I上;所述车轮包括轮辋9和轮辐10，轮辐10为空心圆环板，轮辋9套设在轮辐上且内壁上均匀设有齿槽，轮辐10外圆周上间隔均匀的设有一组与轮辋9上的齿槽相匹配的传动齿轮8;直流电机6的输出端与对应车轮上的传动齿轮8输入转轴相连，通过传动齿轮与轮辋齿槽啮合将直流电机输出的转速传递给轮辋。种单电机齿轮啮合整体轮辐传动的传动方式，一来减少了类似履带传动机构所增加的重量，二来可以减小整体模型的尺寸。
[0024]所述飞行模块包括前、后、左、右四个螺旋桨13，每个螺旋桨13配备一个航模电机4和一个电子调速器3;4个电子调速器3分别绑在四个机臂2上，4个航模电机4分别固定在四个机臂2尾部，航模电机4的输出转轴上设有螺旋桨13，航模电机4的输入端与对应的电子调速器3相连;前、后、左、右螺旋桨的桨叶连接点分别落在前、后、左、右车轮的圆心上，螺旋桨13桨叶长度小于轮辐10的内半径，螺旋桨13的桨叶旋转面垂直于对应车轮所在平面并将车轮所在平面均分为上下两部分。由于四轮套住了桨叶，避免了桨叶在前后及垂直方向的碰撞，能有效的保护桨叶及降低危险性。并且车轮对陆空转换引起的震动有缓冲作用，车轮套住螺旋桨13，对螺旋桨起一定的保护作用。
[0025]所述控制模块包括主控制器11、遥控器接收机12和遥控器;控制模块以主控制器11作为控制中心进行编程控制，主控制器11通过遥控器接受机接受遥控器发出的信号。主控制器11的输入端与遥控器接收机12相连，主控制器11的输出端分别与直流电机6和电子调速器3相连;遥控者通过遥控器发出指令，主控制器11通过遥控器接收机12接收指令并根据指令调整直流电机和航模电机的转速来控制机器人做出相应动作。当处于陆地模式时，通过改变4个直流电机6的转速，实现机器人在地面上的移动与转向；当处于飞行模式时，通过改变航模电机4的转速，带动4个在骨架I上呈X分布的螺旋桨13使陆空两用机器人完成空中模式的飞行及姿态变换。
[0026]数据传输机5固定在骨架I上，其型号为3DR433。数据传输机5的输入端与主控制器11相连，用于与地面的下位机进行数据交互。数据传输机5将机器人姿态特别是飞行过程中的方位、自身倾斜状态、高度等实时传送回手机或者电脑地面站，以便操作者能够及时控制。GPS模块14放置在GPS支架15上，可通过数据传输机5将GPS信号传递到地面站，便于对此机器人定位。摄像头16固定在整体骨架I上，实时传递图像至显示屏，当操作者远离机器人时，便于操作者观察同时使机器人具有探测及侦察能力。电池17固定在整体骨架I上，为整个机器人提供动力。
[0027]本发明提供的陆空两用机器人不仅可以航空飞行，还加入了地面行走这一模块，在未知领域的探索，克服崎岖地势起着重要作用。陆空两用相结合，两者互补，地面模块可以对飞行模块起一定的保护作用，可以最大程度的发挥飞行器的优势，同时保护桨叶，降低危险性。使得飞行器的应用范围更加广泛并将越来越市场化，因此，陆空两用机器人有着非常美好的发展前景。
[0028]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种陆空两用机器人，其特征在于，包括:骨架、电源模块、飞行模块、陆地行走模块和控制模块;其中， 陆地行走模块包括前、后、左、右车轮，每个车轮配备有一个直流电机;所述车轮包括轮辋和轮辐，轮辐为空心圆环板，轮辋套设在轮辐上且内壁上均匀设有齿槽，轮辐外圆周上间隔均匀的设有一组与轮辋上的齿槽相匹配的传动齿轮;直流电机的输出端与对应车轮上的传动齿轮转轴相连，通过传动齿轮与轮辋齿槽啮合将直流电机输出的转速传递给轮辋； 所述飞行模块包括前、后、左、右四个螺旋桨，每个螺旋桨配备一个航模电机和一个电子调速器;航模电机的输出端与对应螺旋桨的转轴相连，输入端与对应的电子调速器相连；前、后、左、右螺旋桨的桨叶连接点分别落在前、后、左、右车轮的圆心上，螺旋桨桨叶长度小于轮辐内半径，螺旋桨桨叶的旋转面垂直于对应车轮所在平面并将车轮所在平面均分为上下两部分； 所述控制模块包括主控制器、遥控器接收机和遥控器;主控制器的输出端分别与直流电机和电子调速器相连，输入端与遥控器接收机相连;遥控者通过遥控器发出指令，主控制器通过遥控器接收机接收指令并根据指令调整直流电机和航模电机的转速来控制机器人做出相应动作。2.根据权利要求1所述的一种陆空两用机器人，其特征在于，还包括数据传输机;主控制器内置姿态传感器模块，数据传输机与主控制器相连，将主控制器内姿态传感器模块采集到的所述陆空两用机器人的运动姿态数据传送给遥控者，为遥控者发出指令提供参考；所述运动姿态数据包括倾斜角数据和运动方向数据。3.根据权利要求2所述的一种陆空两用机器人，其特征在于，所述数据传输机为3DR433型数据传输机。4.根据权利要求2所述的一种陆空两用机器人，其特征在于，还包括GPS模块，GPS模块通过数据传输机将GPS信号和所述陆空两用机器人的高度数据传递到地面站，用于所述陆空两用机器人进行定位。5.根据权利要求2所述的一种陆空两用机器人，其特征在于，还包括摄像头，摄像头固定在骨架上，实施采集所述陆空两用机器人周围环境信息并通过数据传输机发送给地面下位机。
【文档编号】B60F5/02GK106004285SQ201610384073
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】吴宣勇, 张康, 朱婷, 柏硕
【申请人】东南大学