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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108819631A(43)申请公布日2018.11.16(21)申请号201810616826.9(22)申请日2018.06.15(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市玄武区孝陵卫200号(72)发明人刘永刘彧菲闫瑾(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人薛云燕(51)Int.Cl.B60F3/00(2006.01)B60F5/02(2006.01)B64C27/20(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图5页(54)发明名称一种两旋翼平衡车水陆空多栖机器人及其控制方法(57)摘要本发明公开了一种两旋翼平衡车水陆空多栖机器人及其控制方法。该多栖机器人包括旋翼轮组件、转动旋翼组件和本体,左右个旋翼轮组件分别通过转动旋翼组件与本体连接,且旋翼轮组件通过转动旋翼组件在本体上转动。控制方法为:若在地面工作模式,遇到障碍则决策切换为飞行工作模式;越过障碍后,决策从飞行工作模式切换为地面工作模式;若遇到水坑或者湖面,则决策从地面工作模式或者飞行工作模式切换到水面工作模式;若在飞行过程中遇到强风的情形,则决策从飞行工作模式切换到地面工作模式。本发明采用轮模式和旋翼模式共享设计,实现了地面移动、空中飞行以及水面冰面滑行三栖机器人,提升了空中机器人的续航时间和单一域机器人的运动范围。CN108819631ACN108819631A权利要求书1/3页1.一种两旋翼平衡车水陆空多栖机器人,其特征在于,包括旋翼轮组件(1)、转动旋翼组件(2)和本体(3),左右2个旋翼轮组件(1)分别通过转动旋翼组件(2)与本体(3)连接,且旋翼轮组件(1)通过转动旋翼组件(2)在本体(3)上转动;所述旋翼轮组件(1)中的旋翼嵌入在轮中,用于实现轮模式和旋翼模式;所述转动旋翼组件(2)用于切换地面工作模式、空中工作模式、水面工作模式下旋翼轮组件(1)的转动,以及在空中工作模式、水面工作模式下旋翼轮组件(1)的俯仰运动;所述本体(3)用于连接旋翼轮组件(1)和转动旋翼组件(2),并提供运动的控制命令。2.根据权利要求1所述的两旋翼平衡车水陆空多栖机器人,其特征在于,所述地面工作模式、空中工作模式、水面工作模式分别如下:1)地面工作模式通过转动旋翼组件(2)旋转,将旋翼轮组件(1)旋转至本体(3)的左右两侧,旋翼轮组件(1)的旋翼轮垂直立于地面,旋翼轮组件(1)切换到轮模式,本体(3)基于两轮平衡车原理控制左右旋翼轮组件(1),实现地面移动;2)空中工作模式通过转动旋翼组件(2)旋转,将旋翼轮组件(1)旋转至本体(3)的左右上方,旋翼轮组件(1)的旋翼面平行于地面,旋翼轮组件(1)切换到旋翼模式,本体(3)基于两旋翼原理控制左右旋翼轮组件(1)的旋翼和舵机,实现空中飞行;3)水面工作模式本体(3)工作在水面、冰面的表面上,依靠本体(3)的浮力提供重力方向的支撑力,通过转动旋翼组件(2)旋转,将旋翼轮组件(1)旋转至本体(3)的左右上方,旋翼轮组件(1)的旋翼面前后倾斜于地面,旋翼轮组件(1)切换到旋翼模式,本体(3)控制左右旋翼轮组件(1)的旋翼和舵机,实现水面工作模式的牵引力和姿态控制。3.根据权利要求1或2所述的两旋翼平衡车水陆空多栖机器人,其特征在于,所述旋翼轮组件(1)包括旋翼轮(4)、旋翼(5)、旋翼座(6)、小轴承挡片(7)、小轴承(8)、旋翼传动套(9)、大轴承轴挡(10)、大轴承孔挡(11)、轮座(12)、大轴承孔挡垫片(13)、大轴承(14)、轮座连接套(15)、传动环(16)、两位离合器(17)、变速箱(18)、电机(19)、轴座(20);所述旋翼轮(4)与旋翼(5)共轴安装在旋翼座(6),其中旋翼轮(4)通过轮座(12)安装在大轴承(14)上,旋翼(5)通过旋翼座(6)安装在小轴承(8)上;小轴承挡片(7)将小轴承(8)外圈固定在轴座(20)上,大轴承轴挡(10)和大轴承孔挡(11)将大轴承(14)内圈固定在轴座(20)上;小轴承(8)内圈与旋翼传动套(9)固定,大轴承(14)外圈与轮座连接套(15)固定;两位离合器(17)通过变速箱(18)安装在电机(19)上,传动环(16)固定在两位离合器(17)上,传动环(16)的前、后端两侧都有啮合齿,前端与旋翼传动套(9)啮合,后端与轮座连接套(15)啮合;所述电机(19)通过变速箱(18)带动两位离合器(17)转动,飞行工作模式时,变速箱(18)输出转速加快,传动环(16)后部固定在两位离合器(17)上,且传动环(16)前后端两侧都有啮合齿,前端啮合齿与旋翼传动套(9)啮合,从而带动旋翼(5)旋转速度加快,即旋翼模式;地面工作模式时,变速箱(18)输出转速减慢,经两位离合器(17)后传动