[发明专利]一种三旋翼轮式水陆空三栖机器人

说明书

本发明公开了一种三旋翼轮式水陆空三栖机器人。该机器人包括旋转翼组件、驱动轮组件、本体、调节翼组件、调压组件、万向轮、控制系统及传感器；所述旋转翼组件、调节翼组件均安装在本体上；驱动轮组件安装在本体左右两侧；调压组件安装在本体底部，通过控制本体体积的变化调节浮力大小；万向轮设置在本体末端；所述控制系统及各种传感器安装在本体上，用于多栖机器人的环境采集及控制；地面模式时三旋翼的两个旋翼自动折叠，另一个旋翼通过变结构提供地面辅助牵引力；水中模式时通过调压组件和其中两个旋翼控制潜水深度；空中模式时通过三个旋翼和两个舵机实现空中飞行。本发明能够在空中、地面以及水中不同栖息环境中运动，并能够实现跨域环境的过渡。

技术领域

本发明涉及多栖机器人技术领域，特别是一种三旋翼轮式水陆空三栖机器人。

背景技术

各类单栖机器人，都有各自的优势和局限性，尤其是在战争环境或者自然灾害现场，地面常常受到严重破坏，地面机器人越障能力有限，移动速度很可能因为地形而受到限制，但在执行任务时稳定性最好；空中机器人移动速度快,但能耗较高,续航能力有限,安全性差；水下机器人隐蔽性更佳，但水声信号噪声大，水声传感器普遍精度较差，不适用精度要求较高的作业。因此，设计和研发具备上述多种能力的多栖平台逐渐成为研究热点。

近年来陆空两栖机器人系统也出现各种创新的平台：如伊利诺理工大学的ArashKalantari等人于2013年提出的混合型陆空飞行器；2014年法国发布的Parrot RollingSpider；美国明尼苏达大学的分布式机器人中心于2009年提出的同轴双桨式陆空混合机器人，及受自然界动物的启发，研究者设计出生物多功能飞行行走机器人和微型陆空无人机(MALV)等。

水空两栖机器人也有相应的研究：美国奥克兰大学研发的水空两栖无人机Loon，其整体机械结构仿照四旋翼飞机，当Loon落在水面上，可以通过桨叶的转动直接悬停或在水面上滑行；进入潜水模式时，将内置的浮箱蓄水使机身下沉入水，再倾斜机身，通过螺旋桨的拉力实现水中航行；当Loon需要浮出水面时，只需放掉浮箱中的蓄水即可，从而实现了水陆两栖模式之间的切换。

目前，以上陆空、水空两栖机器人依然存在运动局限性，机动能力和作业能力差，无法同时满足水、陆、空的多栖要求，存在续航时间短、运动范围小的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够适应在空中、地面以及水中三种环境运动并实现跨域过程的三旋翼轮式水陆空三栖机器人。

实现本发明目的的技术方案为：一种三旋翼轮式水陆空三栖机器人，包括旋转翼组件、驱动轮组件、本体、调节翼组件、调压组件、万向轮、控制系统及传感器；

所述旋转翼组件、调节翼组件均安装在所述本体上；所述驱动轮组件安装在所述本体左右两侧；所述调压组件安装在所述本体底部，通过控制本体体积的变化调节浮力大小；万向轮设置在本体末端；所述控制系统及各种传感器安装在所述本体上，用于多栖机器人的环境采集及控制。

进一步地，包括地面模式、水中模式、空中模式，具体如下：

地面模式时，采用两轮驱动提供主牵引力，两个旋翼自动折叠，另一个尾旋翼通过变结构提供地面辅助牵引力；

水中模式时，通过调压组件和两个旋翼控制潜水深度，该两个旋翼通过反扭来控制方向，另一个旋翼变结构后提供水下牵引力航行；

空中模式时，采用三旋翼飞行原理，通过三个旋翼和舵机实现空中飞行；

跨域过渡过程，即机器人在地面、水中及空中三种模式的切换过渡过程，通过两侧旋转翼组件和尾翼调节翼组件变结构来实现。

进一步地，所述旋转翼组件包括第一旋转座、第一舵机座、桨叶旋转轴、第一舵机、轴连接套、第一连接杆、第一桨叶、第一电机座、第一电机、编码器；