遥控电动水上行走机器人制造技术

遥控电动水上行走机器人属于水上机器人技术领域。其特征是，含有两条驱动腿，位于支撑板相对的两侧，支撑腿粘贴在支撑板相对的另两侧，与驱动腿位置垂直；还含有一块方形控制板本体，位于支撑板上方，在控制板本体上方固定两个纽扣电池，机器人控制器和红外接收头；控制板本体下方固定两个小型直流电机，其输出轴分别连接两条驱动腿；纽扣电池分别为机器人控制器和小型直流电机供电；电机、机器人控制器、红外接收头和纽扣电池在控制板本体上的布局是重心在控制板本体的几何中心，使前后左右平衡的布局；还含有一个遥控器，其含有红外发光二极管、遥控器控制器、遥控器电池和按键。本发明专利技术具有重量轻、体积小，能够自由转向，控制灵活等优点。

【技术实现步骤摘要】

遥控电动水上行走机器人属于水上机器人
，尤其涉及仿生水黾的机器人技术。
技术介绍
目前，在地面上运动和在水面下游动的仿生机器人非常多，但是能真正行走在水 面上的机器人并不多见，水上行走机器人因其特殊的运动方式，不会在浅水区搁浅，运动过 程对液体的扰动也非常小，因此在侦察勘测、水质监控、液面清污等领域具有十分重要的应 用前景。关于水上机器人的研究，中国专利“水上漂浮仿生水黾机器人”(公开号 CN100404371C，公开日2008年7月23日)中提出了一种体积小、重量轻的仿生水黾机器 人，该机器人采用纽扣电池提供能量，单电机驱动，三级微型齿轮传动机构，能够通过表面 张力实现水面站立，与水面接触部分为丝材腿状结构，动力由驱动腿在水表面划动产生。该专利技术不足之处为无法对机器人进行运动控制，机器人没有转向和调速能力。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的缺陷，设计了一种重量轻、体积小、功耗低的遥控电动水 上行走机器人，能够在水面转向，并能够调速的遥控水上行走机器人。本专利技术含有方形支撑板、驱动腿和支撑腿，其特征在于，所述驱动腿有两条，位于所述支撑板相对的两侧，所述支撑腿粘贴在所述支撑板 相对的另两侧，与所述驱动腿位置垂直；还含有一块方形控制板本体，所述控制板本体位于所述支撑板上方，在所述控制 板本体上方固定有两个钮扣电池，一个机器人控制器和一个红外接收头；在所述控制板本 体的下方固定两个小型直流电机，该两个小型直流电机的输出轴分别连接所述两条驱动 腿；所述一个纽扣电池为机器人控制器供电，另一个纽扣电池为所述两个小型直流电机供 电；所述两个小型直流电机、机器人控制器、红外接收头和两个纽扣电池布置在所述 控制板本体上的布局是重心在控制板本体的几何中心，使前后左右平衡的布局；还含有一个遥控器，所述遥控器含有红外发光二极管、遥控器控制器、遥控器电池 和按键。所述两个纽扣电池分别固定在所述控制板本体上表面相对的两侧，与驱动腿位置 同侧；所述机器人控制器固定在所述控制板本体上表面与驱动腿位置垂直的一侧中间；所 述红外接收头固定在所述控制板本体上表面与驱动腿位置垂直的另一侧中间；所述两个小 型直流电机分别固定在控制板本体下表面的纽扣电池下方，输出轴分别与所述两条驱动腿 相连。所述支撑板和控制板本体形状为方形，大小一样，材料均采用桐木。所述机器人控制器的型号为MSP430F1121A。所述遥控器采用经过一次调制的38KHz的红外光信号作为载波。所述红外接收头的型号为38B。所述支撑腿有纩10条，分别粘贴在所述支撑板上，所述支撑腿和驱动腿与水面接触部分由金属丝材弯制成，且支撑腿和驱动腿位于同一水平面上。实验证明，本专利技术具有重量轻、体积小，能够自由转向，控制灵活等优点，达到了预 期的目的。附图说明图1机器人总体主视图；图2机器人总体侧视图；图3控制板主视图；图4控制板侧视图；图5支撑腿示意图；图6驱动腿示意图；图7遥控器示意图。在图1-图7中1-支撑腿，2-驱动腿，3-支撑板，4-控制板本体，5-红外接收头，6_纽扣电池， 7-小型直流电机，8-机器人控制器，9-红外发光二极管，10-LED指示灯，11-遥控控制器， 12-按键，13-电源开关，14-遥控器电池，15-电池盒。具体实施例方式下面结合附图说明本专利技术的具体实施方式。如图1和图2所示，遥控电动水上行走机器人分为底座和控制板两部分。底座包 含支撑板和支撑腿，支撑腿等间距地固定在支撑板前后边缘上，并且两侧对称，构成机器人 的底座部分。控制板含有控制板本体，电池、电机、红外接收头、控制器均集成在控制板本体 上，构成机器人控制模块。红外接收头、控制器、电池固定在控制板上表面，其中红外接收头 固定在控制板前端中间，控制器固定在控制板后端中间，两个电池分别固定在控制板左右 两端中间偏后位置；两个电机分别固定在控制板下表面左右两端正中间。两个电机的输出 轴分别连接两个驱动腿，驱动退的安装的位置与支撑腿垂直，两个驱动腿的位置也对称，驱 动腿可以在电机的驱动下同时(/不同时)的正向(/反向)转动，从而带动机器人前行、后 退、左转或右转等动作。上述元件的安装位置总体上使机器人的重心位于中心位置。整个系统的设计要考虑到重量轻，功耗低，方便安装调试并且美观大方。底座(支 撑板)完成对整个系统重量的承载，本专利技术采用30mm*30mm*lmm木片作为支撑板，将10条 支撑腿粘贴在支撑板上，如图1和图2。在设计支撑板底座时应考虑到整个系统总重量对支 撑腿数量的要求；安装时要考虑所有支撑腿的弯曲的一致性问题和最大支撑力与支撑腿的 弯曲形状的关系问题，支撑腿的弯曲的形状和弯曲的一致性等问题为现有技术，不再叙述。控制板完成红外信号的接收和机器人运行状态的控制，包括控制板本体、机器人 控制器、红外接收模块、电机驱动模块和指示灯，这些元器件安装在30mm*30mm*lmm木片(控制板本体)上，布局方案见图3所示。为了能使机器人可以左右转向，采用两个驱动腿， 可以分开控制，通过控制左右驱动腿的运行状态来实现机器人直行、转向和调速功能，本发 明两个电机布置在支撑板和控制板本体之间，将两个驱动腿分别粘贴在两个电机轴上。机 器人直行时两个电机同时转动；左转时右边电机转动左边电机停止；右转时左边电机转动 右边电机停止；采用PWM方式调整两边电机的转速从而控制机器人的行进速度。还应考虑 到电机的输出转矩与驱动腿的宽度的关系，使电机输出转矩能够克服机器人行进阻力。 机器人控制器选取一种封装小、功耗低、重量轻的控制芯片，固定在控制板本体上 表面中间偏后方，完成红外控制指令的接收和两侧电机的控制。本专利技术中的机器人控制器 采用 MSP430F1121A 芯片。为了使机器人控制器供电不受电机运行的影响，应采用电源隔离措施，本专利技术采 用两块纽扣电池分别为电机和机器人制器供电。控制板的整体布局应考虑到重心在控制板 的几何中心，使前后左右平衡。在控制板本体上还布置有红外接收头，用于接收遥控器发来的红外信号，并将信 号输入机器人控制器，机器人控制器将控制命令输出到驱动电机。如图7，遥控器完成用户指令的输入和信号的发射，由遥控器控制器、红外发射装 置(红外发光二极管)、电池盒、遥控器电池、按键等组成。在进行红外通信设计时应考虑到 相应的抗干扰措施以减小环境光源的干扰，本专利技术采用经过一次调制的38KHz的红外光信 号作为载波，很好地解决了环境光源的干扰问题；此外，还应考虑信号的传输距离与发射功 率的关系。总结本专利技术中所用主要部件技术特征如下1.支撑板和控制板本体，同样大小方形木片，分上下两层布置，支撑板在下层，控 制板本体在上层；2.支撑腿，有8-12条，由不锈钢钢丝制作而成，已根据最大承载力对其弯曲形状 进行了优化；3.驱动腿，有2条，由不锈钢丝制作而成，固定在电机输出轴上，可以分开控制；4.机器人控制器，选取一种封装小、功耗低、重量轻的控制芯片，固定在控制板本 体上表面中间偏后方，完成红外控制指令的接收和左右电机的控制；5.纽扣电池，2块氧化银电池，固定在本体上表面的两侧，一块向机器人控制器供 电，一块向电机供电；6.电机，2个小型直流电机，固定在控制板本体下表面的两侧，输出轴与驱动腿相 连；7.遥控器采用经过调制的38本文档来自技高网...

【技术保护点】
遥控电动水上行走机器人，含有方形支撑板、驱动腿和支撑腿，其特征在于，所述驱动腿有两条，位于所述支撑板相对的两侧，所述支撑腿粘贴在所述支撑板相对的另两侧，与所述驱动腿位置垂直；还含有一块方形控制板本体，所述控制板本体位于所述支撑板上方，在所述控制板本体上方固定有两个钮扣电池，一个机器人控制器和一个红外接收头；在所述控制板本体的下方固定两个小型直流电机，该两个小型直流电机的输出轴分别连接所述两条驱动腿；所述一个纽扣电池为机器人控制器供电，另一个纽扣电池为所述两个小型直流电机供电；所述两个小型直流电机、机器人控制器、红外接收头和两个纽扣电池在所述控制板本体上的布局是重心在控制板本体的几何中心，使前后左右平衡的布局；还含有一个遥控器，所述遥控器含有红外发光二极管、遥控器控制器、遥控器电池和按键。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙富春，吴立成，王淑慧，连志鹏，吴云松，袁海斌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]