水陆空三栖类轮式移动机器人.pdf

(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(10)申请公布号CNCN103522855103522855A(43)申请公布日2014.01.22(21)申请号201310513176.2(22)申请日2013.10.25(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号天津大学(72)发明人孙涛宋轶民高浩梁栋连宾宾(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人张金亭(51)Int.Cl.B60F5/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图2页附图2页(54)发明名称水陆空三栖类轮式移动机器人(57)摘要本发明公开了一种水陆空三栖类轮式移动机器人，包括机体，其特征在于，在机体的左右两侧设有对称布置的类轮结构，在机体上设有左右对称布置的旋翼；每个旋翼均由一电机驱动，电机安装在机体上，同侧相邻设置的两个旋翼的旋向相反，异侧相邻设置的两个旋翼的旋向相同；每个类轮结构均安装在一驱动轴上，驱动轴安装在机体上；类轮结构设有套装在对应驱动轴上的轮轴座、周向均布固定在轮轴座上的3～5个轮辐和对应固定在每个轮辐外端的轮缘段，相邻的两个轮缘段之间设有跨距；所有轮辐采用螺旋桨桨叶结构。本发明结构简单紧凑，机动性能好，可快速行进于较为崎岖的路面，可低空飞越难以攀越的障碍物，还可游动前行于河流、湖泊等涉水环境。CN103522855ACN103528ACN103522855A权利要求书1/1页1.一种水陆空三栖类轮式移动机器人，包括机体，其特征在于，在所述机体的左右两侧设有对称布置的类轮结构，在所述机体上设有左右对称布置的旋翼；每个所述旋翼均由一电机驱动，所述电机安装在所述机体上，同侧相邻设置的两个所述旋翼的旋向相反，异侧相邻设置的两个所述旋翼的旋向相同；每个所述类轮结构均安装在一驱动轴上，所述驱动轴安装在所述机体上；所述类轮结构设有套装在对应所述驱动轴上的轮轴座、周向均布固定在所述轮轴座上的3～5个轮辐和对应固定在每个所述轮辐外端的轮缘段，相邻的两个所述轮缘段之间设有跨距；所有所述轮辐采用螺旋桨桨叶结构。2.根据权利要求1所述的水陆空三栖类轮式移动机器人，其特征在于，在行进过程中，至少有三个不同侧的所述轮缘段与地面接触。3.根据权利要求1所述的水陆空三栖类轮式移动机器人，其特征在于，所述轮缘段上设有凹凸不平的花纹。2CN103522855A说明书1/4页水陆空三栖类轮式移动机器人技术领域[0001]本发明涉及移动机器人领域，具体是一种具有水陆空三栖越障能力的类轮式移动机器人。背景技术[0002]移动机器人因具有较强的环境适应与感知、动态决策与规划、行为控制与执行等能力而在军事侦察、扫雷排险、防核化污染等危险与恶劣环境以及民用物料搬运等领域具有广泛的应用前景。目前，移动机器人主要有轮式、履带式、腿式、蠕动式、跳跃式和复合式六大类。[0003]轮式移动机器人的速度快、效率高、运动噪声低，但其地形适应能力差，对崎岖度大的复杂地形无能为力，基本无越障能力。如申请号为201110177875.5名称为“一种全方位轮式移动机器人”的发明专利，使车轮轮体呈空心结构并放置轴向旋转电机，通过改变车轮的旋转方向使移动机器人实现3自由度全方位回转，然而该移动机器人只适用于平坦地面，无法应对崎岖地形，更无越障能力。[0004]履带式移动机器人越障能力与地形适应能力强，履带与地面接触面积大，运动较平稳，但缺陷是移动速度相对较小、效率低、机动性差，不能处理高度落差较大的地形，且崎岖地面对履带磨损较大。如申请号为201010535194.7名称为“机器人履带运动模块”的发明专利，采用齿向向外的同步带作为履带，具备转弯和障碍检测功能，但在越障过程中同步带易磨损甚至磨断，寿命低。[0005]腿式移动机器人虽然能够适应复杂地形、机动性及能效性高，但由于其结构自由度多、机构复杂，导致控制困难、移动速度慢、功耗大。如申请号为200580001117.0名称为“腿式移动机器人”的发明专利，在脚部设置地面反作用力探测器及弹簧构件以减小惯性力和高速运动时的冲击影响，然而机器人结构与控制系统复杂，成本增加。[0006]蛇行式和跳跃式移动机器人在复杂环境适应性方面具有优越性，但其承载能力较差，运动平稳性不高。如申请号为201210041454.4名称为“一种多功能蛇形机器人”的发明专利，具有跨越沟槽与台阶、攀爬杆等功能，地形适应能力较强，然而该机器人由多个基本节通过具有三转动能力的接头连接而成，结构较为复杂，越障时由接头转动抬起基本节，需要较大的转动力矩，承载能力与运动稳定性较差。[0007]复合式移动机器人由上述五类移动机器人组合而成，如复合轮式、轮-腿式、轮-腿-履带式等。复合式移动机器人虽结合了各