一种带有固定翼的陆空两栖机器人，它涉及陆空两栖机器人技术领域。本发明专利技术解决了现有的陆空两栖机器人存在将复合移动平台与飞行平台结合后容易出现平台互为负载的情况，且在飞行模式下复合移动平台会破坏整体翼型的完整性及机器人整体的气动特性的问题。本发明专利技术的可倾转四旋翼飞行机构的四个旋翼组件分别两两相对地设置在机身两侧靠近机翼的前后两端处，地面移动平台为两轮腿式自平衡爬行机构，两轮腿式自平衡爬行机构的两个腿部组件分别对称安装在机身底部两侧的地面移动平台收纳槽中，飞行模式下能够将腿部组件完全回收至机身内部并通过四个旋翼组件实现飞行作业。本发明专利技术用于保证陆空两栖机器人在飞行模式下整体翼型的完整性及机器人整体的气动特性。的完整性及机器人整体的气动特性。的完整性及机器人整体的气动特性。
【技术实现步骤摘要】
一种带有固定翼的陆空两栖机器人
[0001]本专利技术涉及陆空两栖机器人
，具体涉及一种带有固定翼的陆空两栖机器人。
技术介绍
[0002]目前的陆空两栖机器人多以旋翼结合轮式移动的方式为主，实现了独立飞行与独立行走的功能，其模式切换主要采用人力控制或指令控制的方式，当然也有不少学者将多旋翼平台与足式、履带式等多种爬行机构进行融合实现了新的功能，主要包括飞行、行走功能的提升与平稳着陆等。基于上述现状可知，两栖平台未来的发展方向主要有以下几点：
[0003]首先从爬行机构的形式来讲，轮式、足式和履带式作为传统的地面移动模式均开展了与旋翼平台结合的相关研究，复合移动模式结合了单一移动模式的优点，极大地提升了平台的地面移动能力，但与旋翼平台结合的研究极少。将轮腿式复合移动爬行机构与飞行平台结合一方面可以使爬行机构具备足式的地面适应性，同时具备轮式的快速移动能力，并且摆脱飞行平台的辅助，实现独立行走，提升机器人的续航能力。
[0004]其次从飞行平台的角度来看，大部分的陆空两栖机器人采用四旋翼或多旋翼的飞行方式，可以实现垂直起降、平飞等功能，但少有具备固定翼飞行能力的两栖机器人。固定翼飞行模式可以在一定程度上减轻旋翼的负担，进而提升机器人的续航能力。
[0005]最后从平台间的协同作用来讲，如何实现飞行动力与地面移动动力间的协同作用，提升机器人的性能或续航能力，尽量避免平台互为负载的情况，提升驱动单元的能量利用率也是两栖平台发展的重要方向。
[0006]综上所述，现有的陆空两栖机器人存在将复合移动平台与飞行平台结合后容易出现平台互为负载的情况，且在飞行模式下复合移动平台会破坏整体翼型的完整性及机器人整体的气动特性的问题。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的是为了解决现有的陆空两栖机器人存在将复合移动平台与飞行平台结合后容易出现平台互为负载的情况，且在飞行模式下复合移动平台会破坏整体翼型的完整性及机器人整体的气动特性的问题，进而提供一种带有固定翼的陆空两栖机器人。
[0008]本专利技术的技术方案是：
[0009]一种带有固定翼的陆空两栖机器人，它包括飞行平台和地面移动平台，飞行平台包括可倾转四旋翼飞行机构和固定翼飞行机构，固定翼飞行机构包括机身3、尾翼支撑架4、尾翼5和两个机翼21，尾翼5位于机身3后方，尾翼5通过尾翼支撑架4与机身3后端固定连接，可倾转四旋翼飞行机构的四个旋翼组件分别两两相对地设置在机身3两侧靠近机翼21的前后两端处，地面移动平台为两轮腿式自平衡爬行机构，机身3底部两侧分别加工有地面移动平台收纳槽，两轮腿式自平衡爬行机构的两个腿部组件分别对称安装在机身3底部两侧的地面移动平台收纳槽中，飞行模式下能够将腿部组件完全回收至机身3内部并通过四个旋
翼组件实现飞行作业，地面移动模式下能够将腿部组件伸出机身3外部并通过两个腿部组件实现地面移动作业。
[0010]进一步地，每个旋翼组件包括倾转舵机1、旋翼驱动电机2、螺旋桨6和螺旋桨支撑架7，机身3两侧靠近机翼21的前后两端处分别设有支撑架连接套筒22，螺旋桨支撑架7一端固定插装在支撑架连接套筒22内，螺旋桨支撑架7另一端安装有倾转舵机1，所述倾转舵机1的摇臂与旋翼驱动电机2的壳体固定连接，旋翼驱动电机2的电机轴上安装有螺旋桨6。
[0011]进一步地，每个腿部组件包括腿部安装板8、大腿驱动电机9、大腿杆10、小腿杆11、小腿驱动电机13、小腿连杆A14、小腿连杆B15、小腿连杆C16、小腿连杆D17和轮部组件，腿部安装板8竖直安装在机身3的地面移动平台收纳槽内壁上，腿部安装板8一侧端面上分别安装有电机轴平行布置的大腿驱动电机9和小腿驱动电机13，腿部安装板8上加工有两个电机轴装配孔，大腿驱动电机9和小腿驱动电机13的电机轴分别穿过腿部安装板8的两个电机轴装配孔并延伸至腿部安装板8另一侧，小腿连杆A14一端与小腿驱动电机13的电机轴固定连接，小腿连杆C16一端通过轴承与大腿驱动电机9的电机轴同轴转动连接，小腿连杆B15两端分别通过销轴与小腿连杆A14和小腿连杆C16另一端转动连接，大腿杆10顶端与大腿驱动电机9的电机轴固定连接，大腿杆10底端通过销轴与小腿杆11顶端转动连接，小腿杆11底端安装有轮部组件，小腿连杆D17一端通过销轴与小腿杆11中上部转动连接，小腿连杆D17另一端通过销轴与小腿连杆C16另一端转动连接。
[0012]进一步地，腿部组件采用双四连杆式结构。
[0013]进一步地，小腿连杆A14、小腿连杆B15、小腿连杆C16和腿部安装板8构成了第一四连杆机构。
[0014]进一步地，第一四连杆机构为平行四连杆机构。
[0015]进一步地，小腿连杆C16、小腿连杆D17、大腿杆10和小腿杆11构成了第二四连杆机构。
[0016]进一步地，轮部组件包括轮部驱动电机18、轮毂19和轮胎20，小腿杆11底端安装有轮部驱动电机18，轮部驱动电机18的电机轴上安装有轮毂19，轮胎20安装在轮毂19上。
[0017]进一步地，每个腿部组件还包括被动轮12，小腿杆11上部远离大腿杆10一侧的端面上设有被动轮安装架，被动轮12安装在被动轮安装架上。
[0018]进一步地，腿部安装板8上加工有减重孔。
[0019]本专利技术与现有技术相比具有以下效果：
[0020]1、在飞行方面，本专利技术的陆空两栖机器人具备四旋翼与固定翼两种飞行方式，采用可倾转旋翼的飞行控制技术实现了机器人垂直起降、垂起转平飞等功能。同时固定翼和带有轮子的爬行机构使机器人具备了滑跑起飞的能力，采用固定翼飞行模式可以有效降低飞行能耗，提升机器人的续航能力。机器人起飞后，腿部可以完全回收至机身内部，舱门关闭后可以保证机身的整体翼型，保证整体的气动特性。
[0021]2、在地面移动方面，本专利技术的地面移动平台采用两轮腿复合移动模式，质量更轻并且运动更加灵活，更适合与负载能力有限的旋翼平台结合。通过轮部的自平衡控制算法实现了独立移动功能，通过腿部的控制算法使机器人可以穿过、跨过甚至是跃过障碍物，还可以在不平坦的路面上保证机身水平和稳定性，可以适应大部分地形。在膝关节处设置被动轮使机器人具备了四轮地面移动模式，在牺牲高度调整能力的情况下获得了极大的负载
能力和稳定性。
[0022]3、由于本专利技术的两轮腿式自平衡爬行机构采用串级控制算法进行控制，与旋翼飞行器的控制算法相似，因此可以将旋翼动力与爬行机构的驱动单元协同控制，二者的控制目标相同，协同作用下可以提升机器人的稳定性能和负载能力，同时还可以使机器人实现单腿移动，任意姿态稳定等效果，可以适应更复杂的应用场景。
[0023]4、爬行机构，即地面移动平台的腿部采用双四连杆式结构，具有两个自由度。大腿杆10由大腿驱动电机9直接驱动，小腿杆11通过两个四连杆传动，一方面相比于二连杆式的腿部结构，膝关节输出力矩可以减小一半；同时可以将驱动单元集成在机身处，降低了腿部结构的转动惯量，提升了机器人的控制性能。
附图说明...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种带有固定翼的陆空两栖机器人，其特征在于：它包括飞行平台和地面移动平台，飞行平台包括可倾转四旋翼飞行机构和固定翼飞行机构，固定翼飞行机构包括机身(3)、尾翼支撑架(4)、尾翼(5)和两个机翼(21)，尾翼(5)位于机身(3)后方，尾翼(5)通过尾翼支撑架(4)与机身(3)后端固定连接，可倾转四旋翼飞行机构的四个旋翼组件分别两两相对地设置在机身(3)两侧靠近机翼(21)的前后两端处，地面移动平台为两轮腿式自平衡爬行机构，机身(3)底部两侧分别加工有地面移动平台收纳槽，两轮腿式自平衡爬行机构的两个腿部组件分别对称安装在机身(3)底部两侧的地面移动平台收纳槽中，飞行模式下能够将腿部组件完全回收至机身(3)内部并通过四个旋翼组件实现飞行作业，地面移动模式下能够将腿部组件伸出机身(3)外部并通过两个腿部组件实现地面移动作业。2.根据权利要求1所述的一种带有固定翼的陆空两栖机器人，其特征在于：每个旋翼组件包括倾转舵机(1)、旋翼驱动电机(2)、螺旋桨(6)和螺旋桨支撑架(7)，机身(3)两侧靠近机翼(21)的前后两端处分别设有支撑架连接套筒(22)，螺旋桨支撑架(7)一端固定插装在支撑架连接套筒(22)内，螺旋桨支撑架(7)另一端安装有倾转舵机(1)，所述倾转舵机(1)的摇臂与旋翼驱动电机(2)的壳体固定连接，旋翼驱动电机(2)的电机轴上安装有螺旋桨(6)。3.根据权利要求1或2所述的一种带有固定翼的陆空两栖机器人，其特征在于：每个腿部组件包括腿部安装板(8)、大腿驱动电机(9)、大腿杆(10)、小腿杆(11)、小腿驱动电机(13)、小腿连杆A(14)、小腿连杆B(15)、小腿连杆C(16)、小腿连杆D(17)和轮部组件，腿部安装板(8)竖直安装在机身(3)的地面移动平台收纳槽内壁上，腿部安装板(8)一侧端面上分别安装有电机轴平行布置的大腿驱动电机(9)和小腿驱动电机(13)，腿部安装板(8)上加工有两个电机轴装配孔，大腿驱动电机(9)和小腿驱动电机(13)的电机轴分别...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵杰，高靖松，朱延河，高良，张俊明，金弘哲，臧希喆，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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