本發(fā)明涉及水陸兩棲無人平臺(tái)，具體涉及一種可變構(gòu)型履帶式水陸兩棲無人平臺(tái)及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、水陸兩棲平臺(tái)是一種既可以在陸上行駛又可以在水中航行的跨域特種裝備，相比常規(guī)的無人車、無人船及無人潛航器，其可靈活實(shí)現(xiàn)水陸跨介質(zhì)環(huán)境下的移動(dòng)，介于其卓越的環(huán)境適應(yīng)能力，在救災(zāi)搶險(xiǎn)、資源探測(cè)、軍事等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

2、現(xiàn)有常規(guī)的輪/履式水陸兩棲無人平臺(tái)在結(jié)構(gòu)上通常是由全地形車輛或無人艇演化而來，通常只具備陸地-水底或陸地-水面兩棲運(yùn)動(dòng)能力，運(yùn)動(dòng)模式單一，水陸兩棲環(huán)境的適應(yīng)能力有限，難以滿足復(fù)雜水陸兩棲環(huán)境下搜索探測(cè)等任務(wù)的作業(yè)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種可變構(gòu)型履帶式水陸兩棲無人平臺(tái)及系統(tǒng)，該無人平臺(tái)在陸地與水底時(shí)的行走通過履帶實(shí)現(xiàn)，在水中游動(dòng)采用螺旋槳驅(qū)動(dòng)，具備陸地、水中、水底環(huán)境下的移動(dòng)能力，并可實(shí)現(xiàn)陸地水底履帶行駛模式與水中的游泳模式的切換。

2、本發(fā)明采用以下具體技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種可變構(gòu)型履帶式水陸兩棲無人平臺(tái)，該無人平臺(tái)包括機(jī)架、控制倉、前置驅(qū)動(dòng)倉、后置驅(qū)動(dòng)倉、前側(cè)履帶輪、后側(cè)履帶輪、履帶、后置螺旋槳以及攝像頭模組；

4、該無人平臺(tái)在水下具備履帶行駛模式與游動(dòng)模式兩種運(yùn)動(dòng)模式；所述控制倉固定安裝于所述機(jī)架，兩側(cè)對(duì)稱分布有所述后置動(dòng)力艙與所述前置動(dòng)力艙；所述后置動(dòng)力艙與所述前置動(dòng)力艙能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于所述機(jī)架；所述前置動(dòng)力艙固定連接于所述后置動(dòng)力艙的前端，所述后置動(dòng)力艙的后端安裝有所述后置螺旋槳；所述前置動(dòng)力艙的外側(cè)均安裝有前側(cè)履帶輪；所述后置動(dòng)力艙的外側(cè)安裝有后側(cè)履帶輪；所述履帶安裝于所述前側(cè)履帶輪和所述后側(cè)履帶輪的外周側(cè)；所述前側(cè)履帶輪內(nèi)安裝有同軸的前側(cè)螺旋槳；所述后側(cè)履帶輪內(nèi)安裝有同軸的后側(cè)螺旋槳；所述攝像頭模組安裝于所述控制倉；

5、所述控制倉內(nèi)安裝有微型計(jì)算機(jī)、主控制器、電力載波通信模塊及電池；所述微型計(jì)算機(jī)與所述攝像頭模組和所述主控制器相連，用于處理所述攝像頭模組發(fā)送的圖像信息，并在具有障礙物時(shí)生成避障指令發(fā)送至所述主控制器，以控制無人平臺(tái)躲避障礙物；所述電力載波通信模塊與所述微型計(jì)算機(jī)連接，用于對(duì)外通信；

6、所述后置動(dòng)力艙內(nèi)安裝有履帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和后螺旋槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述履帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述后側(cè)履帶輪或所述后置螺旋槳旋轉(zhuǎn)；所述后螺旋槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述后側(cè)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)；

7、所述前置動(dòng)力艙內(nèi)安裝有旋轉(zhuǎn)電機(jī)和前螺旋槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述前螺旋槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述前側(cè)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)；所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)與所述主控制器連接，用于根據(jù)接收的所述主控制器的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述前置動(dòng)力艙和所述后置動(dòng)力艙轉(zhuǎn)動(dòng)以改變所述前側(cè)螺旋槳和所述后側(cè)螺旋槳的推力方向，同時(shí)配合所述前側(cè)螺旋槳和所述后側(cè)螺旋槳的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制無人平臺(tái)在水下游動(dòng)模式時(shí)實(shí)現(xiàn)俯仰、橫滾、偏航和平移運(yùn)動(dòng)。

8、更進(jìn)一步地，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一離合器、行星減速器、輸出錐齒輪、輸入錐齒輪、長(zhǎng)軸、聯(lián)軸器以及第二離合器；

9、所述后側(cè)螺旋槳固定安裝于所述后螺旋槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸；

10、所述后側(cè)履帶輪中心的后履帶輪軸穿過所述后螺旋槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與所述后螺旋槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)后固定安裝有所述輸入錐齒輪；

11、所述履帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過所述第一離合器與所述行星減速器傳動(dòng)連接；所述行星減速器的輸出軸上安裝有所述輸出錐齒輪；所述輸出錐齒輪與所述輸入錐齒輪嚙合；

12、所述履帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)依次通過所述長(zhǎng)軸、所述聯(lián)軸器和所述第二離合器與所述后置螺旋槳傳動(dòng)連接；所述長(zhǎng)軸貫穿所述第一離合器、所述行星減速器以及所述輸出錐齒輪設(shè)置，并與所述履帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)和所述后置螺旋槳同軸設(shè)置；

13、當(dāng)所述第一離合器接合且所述第二離合器斷開時(shí)，所述履帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力傳遞至所述后側(cè)履帶輪，實(shí)現(xiàn)履帶驅(qū)動(dòng)；當(dāng)所述第一離合器斷開且所述第二離合器接合時(shí)，所述履帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力傳遞至所述后置螺旋槳，實(shí)現(xiàn)所述后置螺旋槳驅(qū)動(dòng)。

14、更進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸與所述機(jī)架固定連接；

15、所述前側(cè)螺旋槳固定安裝于所述前螺旋槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸；

16、所述前側(cè)履帶輪中心的前履帶輪軸穿過所述前螺旋槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與所述前螺旋槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

17、更進(jìn)一步地，還包括安裝于所述控制倉內(nèi)的深度傳感器與對(duì)地測(cè)距傳感器；

18、所述深度傳感器與所述對(duì)地測(cè)距傳感器均通過串行總線與所述主控制器連接；

19、所述深度傳感器用于測(cè)量無人平臺(tái)距離在水面以下的深度；

20、所述水下測(cè)距傳感器用于測(cè)量無人平臺(tái)與水底面的距離。

21、更進(jìn)一步地，所述前置動(dòng)力艙與所述后置動(dòng)力艙之間通過螺栓連接。

22、更進(jìn)一步地，還包括安裝于所述控制倉內(nèi)的慣性測(cè)量單元；

23、所述慣性測(cè)量單元與所述主控制器連接。

24、另外，本發(fā)明還提供了一種水陸兩棲無人系統(tǒng)，該無人系統(tǒng)包括上述無人平臺(tái)、地面控制平臺(tái)以及通信電纜；

25、所述地面控制平臺(tái)通過所述通信電纜與所述電力載波通信模塊連接，用于傳輸控制指令與圖像信息。

26、更進(jìn)一步地，所述地面控制平臺(tái)包括地面控制計(jì)算機(jī)、電力載波通信地面端以及操作手柄；

27、所述電力載波通信地面端與所述地面控制計(jì)算機(jī)和所述操作手柄連接，并通過通信電纜與所述電力載波通信模塊連接，用于傳輸控制指令與圖像信息。

28、更進(jìn)一步地，所述通信電纜為電力雙絞線。

29、本發(fā)明的可變構(gòu)型履帶式水陸兩棲無人平臺(tái)具有以下有益效果：

30、1、本發(fā)明的無人平臺(tái)采用變構(gòu)型結(jié)構(gòu)，使得該無人平臺(tái)在陸地與水底時(shí)通過履帶實(shí)現(xiàn)行走，在水中采用螺旋槳驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)游動(dòng)，具備陸地、水中、水底環(huán)境下的移動(dòng)能力，使無人平臺(tái)在水下同時(shí)具備螺旋槳推進(jìn)游動(dòng)與履帶行走兩種運(yùn)動(dòng)模式，根據(jù)作業(yè)環(huán)境的不同可以自由切換運(yùn)動(dòng)模式；當(dāng)無人平臺(tái)處于水下平坦地面進(jìn)行搜索作業(yè)時(shí)，采用履帶行走模式可降低功耗；當(dāng)無人系統(tǒng)遇到障礙物時(shí)，可切換至游動(dòng)模式直接越過障礙物，無需改變路線或放棄任務(wù)；因此，該無人平臺(tái)能夠根據(jù)環(huán)境不同可改變構(gòu)型，提升了無人平臺(tái)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，尤其是在海底復(fù)雜的地形下具備較強(qiáng)的適應(yīng)能力。

31、2、本發(fā)明的無人平臺(tái)在總體布局上呈現(xiàn)左右對(duì)稱設(shè)計(jì)，布局低矮，設(shè)計(jì)緊湊，由于前、后側(cè)履帶輪的直徑大于機(jī)架的高度、控制倉的高度、前置驅(qū)動(dòng)倉的高度以及后置驅(qū)動(dòng)倉的高度，使得無人平臺(tái)無論上下面接觸地面時(shí)均可以通過履帶正常行駛，可避免無人系統(tǒng)在崎嶇環(huán)境下運(yùn)動(dòng)時(shí)由于側(cè)翻導(dǎo)致的失控問題，同時(shí)在水中行駛時(shí)可顯著降低水阻力，具備一定的抗浪能力。

32、3、本發(fā)明的無人平臺(tái)，通過后置動(dòng)力艙的傳動(dòng)系統(tǒng)可以使履帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)后側(cè)履帶輪或后置螺旋槳旋轉(zhuǎn)，即，采用一個(gè)履帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以分別驅(qū)動(dòng)后側(cè)履帶輪和后置螺旋槳，從而減少了驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速器的數(shù)量，不僅減少了零部件數(shù)量，還有利于降低無人平臺(tái)的重量。

33、4、本發(fā)明的無人平臺(tái)可搭載探測(cè)載荷，用于在近岸淺水區(qū)等復(fù)雜兩棲作業(yè)環(huán)境執(zhí)行巡檢、搜索、探測(cè)等任務(wù)。