該發(fā)明涉及特種救援機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

多用途的機(jī)器人一直是機(jī)器人技術(shù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是機(jī)器人智能化的最終目的。傳統(tǒng)的機(jī)器人只能實(shí)現(xiàn)小部分的功能，目前市面上還沒(méi)有一種簡(jiǎn)單實(shí)用的機(jī)器人能同時(shí)實(shí)現(xiàn)陸地，水面，甚至是潛水作業(yè)。實(shí)現(xiàn)機(jī)器人適用于各種環(huán)境和地形一直是機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，因此我們改進(jìn)一些機(jī)器人的不足，使機(jī)器人能完成水陸作業(yè)，使其自身功能更加強(qiáng)大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種輪式多功能車(chē)以及水陸兩用機(jī)器人，首要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自行走式的多功能車(chē)，次要技術(shù)問(wèn)題是，提供一種救援機(jī)器人。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：

輪式多功能車(chē)，包括車(chē)架部分以及安裝在車(chē)架部分上的前輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、后輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)械臂總成，其特征在在于，

所述前輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括安裝塊、多功能車(chē)輪和彈性組件，其中，所述安裝塊樞接在車(chē)架部分的前端，并在驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下安裝塊相對(duì)車(chē)架部分進(jìn)行左右方位的擺動(dòng)；

所述多功能車(chē)輪通過(guò)彈性組件安裝在安裝塊上，其中，彈性組件包括兩端分別與多功能車(chē)輪和安裝塊鉸接連接的框架，并在框架和車(chē)架部分之間通過(guò)彈簧組件進(jìn)行彈性連接；

多功能車(chē)輪通過(guò)軸承安裝在框架上，通過(guò)安裝在框架上的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)多功能車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)；

位于車(chē)架部分后側(cè)的后輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)軸、軸承座、阻尼組件、履帶輪組件和一號(hào)電機(jī)，其中，所述傳動(dòng)軸穿過(guò)四組軸承座并在傳動(dòng)軸的兩端端部安裝履帶輪組件，所述傳動(dòng)軸通過(guò)鏈條傳動(dòng)由一號(hào)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；

車(chē)架部分的中央部分安裝一機(jī)械臂總成。

所述機(jī)械臂總成包括安裝立柱、旋轉(zhuǎn)盤(pán)、機(jī)械臂和機(jī)械爪，其中，在安裝立柱內(nèi)設(shè)置二號(hào)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)盤(pán)，在旋轉(zhuǎn)盤(pán)上安裝一個(gè)機(jī)械臂，所述機(jī)械臂采用平行四邊形的連桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的變形，在機(jī)械臂的遠(yuǎn)端安裝一個(gè)機(jī)械爪，機(jī)械爪在三號(hào)電機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)抓取和釋放的動(dòng)作。

多功能車(chē)輪，由

外殼，圓柱狀的所述外殼中具有一個(gè)空腔，以及與空腔貫通的縫隙，若干所述縫隙沿外殼的圓柱面周向均勻布置；

滑水板，每一所述縫隙中滑動(dòng)的安裝一滑水板，所述滑水板與縫隙之間設(shè)有密封件；

以及位于空腔中的連桿、轉(zhuǎn)盤(pán)、主軸和四號(hào)電機(jī)組成，所述四號(hào)電機(jī)的動(dòng)力輸出軸通過(guò)主軸連接兩個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)，所述連桿兩端分別鉸接連接轉(zhuǎn)盤(pán)和滑水板，電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑水板沿縫隙滑動(dòng)。

所述外殼包括端蓋和橡膠塊的復(fù)合結(jié)構(gòu)，中間的橡膠塊和兩側(cè)的端蓋之間采用粘接、鉚接或者螺栓連接的方式進(jìn)行連接，并在連接處進(jìn)行水封密封。

在左、右的端蓋上分別設(shè)有用于和車(chē)架上的軸承座進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)配合的轉(zhuǎn)軸，并在其中一個(gè)轉(zhuǎn)軸上設(shè)置花鍵槽，通過(guò)鍵鏈接和驅(qū)動(dòng)動(dòng)力進(jìn)行動(dòng)力連接。

水陸兩用機(jī)器人，包括輪式多功能車(chē)，以及安裝在車(chē)架部分上的傳感器模塊，所述傳感器模塊為距離傳感器、雷達(dá)、攝像頭或/和生命探測(cè)傳感器中的一種或多種的組合。

本發(fā)明的有益效果是：

1.前輪部分采用一種新型水陸兩用輪，解決水面上動(dòng)力問(wèn)題。

2.后輪部分加有簡(jiǎn)單實(shí)用的彈簧減震，遇到凹凸地形照樣平穩(wěn)。

3.該機(jī)器人可執(zhí)行陸地，水面，潛水的任務(wù)，從用途上更加廣。

附圖說(shuō)明

圖1為水陸兩用機(jī)器人立體圖。

圖2為水陸兩用機(jī)器人主視圖。

圖3為水陸兩用機(jī)器人剖視圖。

圖4為車(chē)架部分的俯視圖。

圖5為車(chē)架部分的剖視圖。

圖6為機(jī)械臂總成的立體圖。

圖7為履帶輪組件的結(jié)構(gòu)圖。

圖8為多功能車(chē)輪的剖視圖。

圖9為多功能車(chē)輪的軸向剖視圖。

具體實(shí)施方式

參考圖1至圖9。

水陸兩用機(jī)器人。主體結(jié)構(gòu)是是一個(gè)輪式行走機(jī)構(gòu)，也就是車(chē)架部分，在車(chē)架部分400上安裝有前輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)000，后輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)200，機(jī)械臂總成300，以及傳感器模塊(圖上未安裝)構(gòu)成，其中傳感器模塊為選裝件，根據(jù)情況選擇安裝，形成不同功能的救援機(jī)器人。

車(chē)架部分400采用整體3d打印技術(shù)整體成型，為輕質(zhì)豎直材質(zhì)，在車(chē)架部分的大部分閑置空間中設(shè)置有空腔，為水環(huán)境下提供浮力支持。

車(chē)架部分400的前、中、后分別安裝前輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)000、機(jī)械臂總成300和后輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)200。

前輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)000，包括安裝塊010、多功能車(chē)輪100和彈性組件020，其中，安裝塊010通過(guò)轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的樞接在車(chē)架部分的前端，并在第一電機(jī)011和錐齒輪組傳動(dòng)012的驅(qū)動(dòng)下，使得安裝塊010可以相對(duì)于車(chē)架部分進(jìn)行左右方位的擺動(dòng)，即，通過(guò)第一電機(jī)011驅(qū)動(dòng)安裝塊調(diào)整角度。

多功能車(chē)輪100通過(guò)彈性組件020安裝在安裝塊上，其中，彈性組件包括兩端分別與多功能車(chē)輪和安裝塊鉸接連接的框架021，并在框架和車(chē)架部分之間通過(guò)彈簧組件022進(jìn)行彈性連接，上述的彈簧組件022、框架021和安裝塊010之間形成一個(gè)三角形的連接關(guān)系，且在彈簧組件的作用下，發(fā)生變形，形成彈性安裝。

多功能車(chē)輪100整體上由外殼110、滑水板120、連桿130、轉(zhuǎn)盤(pán)140、主軸150和第二電機(jī)160組成，下面分別就其結(jié)構(gòu)和詳細(xì)的構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。

外殼110，該外殼優(yōu)先選用鋁合金鑄件的端蓋111和橡膠塊112的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中的端蓋111包括兩端的圓盤(pán)部位，中間部位為橡膠塊112組合形成的圓筒形的橡膠車(chē)輪，中間的橡膠塊112和兩側(cè)的端蓋之間采用粘接、鉚接或者螺栓連接的方式進(jìn)行連接，連成一體，并在連接處進(jìn)行水封密封。上述的橡膠塊112共五塊，均勻布置，此處，是一種最佳的布置方式，并非對(duì)本發(fā)明的限制。在兩兩相鄰的橡膠塊112之間形成一個(gè)縫隙，該縫隙為寬度均勻一致的縫隙。在左右的端蓋111上分別設(shè)有一個(gè)轉(zhuǎn)軸113，轉(zhuǎn)軸用于和框架上的軸承座進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)配合，并在其中一個(gè)轉(zhuǎn)軸113上設(shè)置花鍵槽，通過(guò)鏈條傳動(dòng)和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力進(jìn)行動(dòng)力連接，即，車(chē)輪(外殼)整體在第三電機(jī)170驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。

兩個(gè)端蓋和五塊橡膠塊之間形成一個(gè)圓柱形的空腔，且在兩兩橡膠塊之間形成一個(gè)縫隙，縫隙共五個(gè)。

在其中一個(gè)端蓋111的軸心處安裝一個(gè)微型的第二電機(jī)160，該微型的第二電機(jī)160選用步進(jìn)電機(jī)，且動(dòng)力輸出軸連接一根主軸150，在主軸的另一端與另一個(gè)端蓋進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)配合。在主軸150上套裝設(shè)置兩個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)盤(pán)140與主軸之間為花鍵配合，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。

在轉(zhuǎn)盤(pán)140上均勻布置有五個(gè)圓孔，分別通過(guò)連桿130鉸接連接一個(gè)滑水板120，即，連桿130的兩端分別與滑水板和轉(zhuǎn)盤(pán)上的圓孔進(jìn)行鉸接連接。

滑水板120滑動(dòng)的安裝在兩兩橡膠塊之間的縫隙中，并在與滑水板接觸的橡膠塊上設(shè)置有水封條，上述的水封條的作用在于防水，防止外側(cè)的水進(jìn)入到外殼內(nèi)部。

多功能車(chē)輪的轉(zhuǎn)軸113的兩端通過(guò)軸承安裝在框架021上，在框架021的中部固定一個(gè)第三電機(jī)170，第三電機(jī)170通過(guò)鏈條傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)多功能車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

具有兩種狀態(tài)，

狀態(tài)一，道路行走功能，滑水板收縮并隱藏于車(chē)輪的內(nèi)部，成為一個(gè)普通的輪子，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力來(lái)自第三電機(jī)。

狀態(tài)二，水路滑動(dòng)功能，第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤(pán)通過(guò)連桿帶動(dòng)滑水板探出至外側(cè)，形成劃水漿，通過(guò)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，滑水板作用于水面，這樣在水面上旋轉(zhuǎn)一樣能夠前進(jìn)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力來(lái)自第三電機(jī)。

上述滑水板在第二電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下可以進(jìn)行伸縮，從而實(shí)現(xiàn)了水陸兩用的功能的切換，快速有效。并在第三電機(jī)170的驅(qū)動(dòng)下車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行水路或者陸地的行走。本結(jié)構(gòu)采用一種新型水陸兩用輪，解決水面上動(dòng)力問(wèn)題。

后輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)200,位于車(chē)架部分400的后側(cè)，包括傳動(dòng)軸210、軸承座220、阻尼組件230、履帶輪組件240和第四電機(jī)250，其中，傳動(dòng)軸210穿過(guò)四組軸承座220，并在傳動(dòng)軸的兩端端部安裝履帶輪組件240，每一組軸承座分別通過(guò)前、中、后三組阻尼組件安裝在車(chē)架部分的后端，形成彈性連接，具有一定的減震和懸掛效果。在傳動(dòng)軸的中部設(shè)置有一個(gè)鏈輪，通過(guò)鏈條傳動(dòng)由第四電機(jī)驅(qū)動(dòng)，形成行走的驅(qū)動(dòng)力。

通過(guò)四組阻尼組件的使用，減震效果好，遇到凹凸地形照樣平穩(wěn)。

車(chē)架部分400的中央部分為機(jī)械手功能安裝區(qū)域，在該部分設(shè)置一個(gè)高出的安裝立柱410，在安裝立柱內(nèi)設(shè)置第五電機(jī)310和旋轉(zhuǎn)盤(pán)320，其中的第五電機(jī)安裝在安裝柱內(nèi)，固定，第五電機(jī)310的動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，可以在360范圍內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)盤(pán)320上安裝一個(gè)機(jī)械臂330，該機(jī)械臂采用平行四邊形的連桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)第六電機(jī)340驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)的變形，形成上下方位的空間位置調(diào)整，在機(jī)械臂的遠(yuǎn)端安裝一個(gè)機(jī)械爪350，機(jī)械爪在第七電機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)抓取和釋放的動(dòng)作，其中該機(jī)械爪的可以為現(xiàn)有的任何樣式的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并不局限于本實(shí)施例中的樣式，只要能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)抓取和釋放的機(jī)械爪結(jié)構(gòu)都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

進(jìn)一步地，以此輪式機(jī)器人為硬件載體，該機(jī)器人可以選擇性的裝有距離傳感器，雷達(dá)，攝像頭，生命探測(cè)傳感器等，通過(guò)控制中心控制可執(zhí)行陸地，水面，潛水的任務(wù)，從用途上更加廣。

根據(jù)需要在車(chē)架部分的合適外側(cè)固定充氣輪胎500，作為緩沖部件，對(duì)車(chē)架部分整體進(jìn)行防護(hù)。

在陸地上行駛可以克服多種障礙，適用于多種復(fù)雜地形，遇到河流時(shí)，切換驅(qū)動(dòng)任然可以繼續(xù)前進(jìn)。通過(guò)攝像頭傳回來(lái)的信息，再通過(guò)對(duì)機(jī)械臂，機(jī)械抓的控制從而達(dá)到人們想要的目的，例如探索危險(xiǎn)區(qū)域，清理障礙物，水上救援等。在機(jī)械臂上安裝超聲波傳感器來(lái)控制抓取物品，避免碰撞。在前輪驅(qū)動(dòng)架上安裝雷達(dá)，探測(cè)與前方障礙物距離，避免發(fā)生碰撞。例如，在車(chē)身上裝上人體生命傳感器，當(dāng)機(jī)器人進(jìn)行搜救時(shí)能最快的找到落難者，車(chē)身上還裝有2.4g無(wú)線模塊，將攝像采集到的信息傳至2.4g無(wú)線接收模塊，將2.4g無(wú)線接收模塊與單片機(jī)連接實(shí)現(xiàn)人機(jī)傳輸控制。

上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)擴(kuò)如本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。