專利名稱：多運動模態(tài)機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種多運動模態(tài)機器人，屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機器人技術(shù)是國家發(fā)展戰(zhàn)略中必爭的核心技術(shù)之一，在國民經(jīng)濟和國家安全中起 著重要的推動作用并具有重大的戰(zhàn)略意義。近年來，各國有關(guān)移動機器人的研究進入了一個迅猛發(fā)展的階段。目前研究最多 的有輪式、履帶式、仿生式、桿式、飛行機器人移動系統(tǒng)。但是，現(xiàn)有的移動機器人一般只具 有1個工作模態(tài)，所以開發(fā)具有多模態(tài)的移動機器人將會以其環(huán)境適應(yīng)性強的優(yōu)勢在救 災(zāi)、安保等環(huán)境復(fù)雜多變的任務(wù)中發(fā)揮更實用的、更廣泛的作用。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種能夠爬行、飛行、輪式滾動以適應(yīng)不同運動條件 的多運動模態(tài)機器人及其運動模態(tài)。一種多運動模態(tài)機器人，其特征在于包括機架、通過模態(tài)調(diào)節(jié)器連接于機架的飛行滾動足；上述模態(tài)調(diào)節(jié)器依次包括 安裝于機架上的第一伺服電機、安裝于第一伺服電機輸出軸上的第二伺服電機、安裝于第 二伺服電機輸出軸上的搖臂、安裝于搖臂上的第三伺服電機，其中第二伺服電機的輸出軸 與第一伺服電機的輸出軸垂直、第三伺服電機的輸出軸與第二伺服電機的輸出軸垂直；上 述飛行滾動足包括位于一端的爬行足和位于另一端的涵道車輪，且爬行足的軸線與涵道車 輪的軸線重合，爬行足安裝在上述第三伺服電機的輸出軸上；還包括安裝于涵道車輪內(nèi)的 涵道風(fēng)扇與用于驅(qū)動涵道風(fēng)扇的無刷電機；還包括用于驅(qū)動涵道車輪做整體轉(zhuǎn)動實現(xiàn)滾動 前進的直流電機；上述模態(tài)調(diào)節(jié)器與飛行滾動足至少為三組。上述述多運動模態(tài)機器人的運動模態(tài)，其特征在于(a)、爬行移動模態(tài)初始化通過控制第一伺服電機和第三伺服電機使爬行足的軸線垂直于地面且搖 臂平行于地面；爬行控制通過控制第一伺服電機和第三伺服電機使爬行足脫離地面，通 過控制第二伺服電機轉(zhuǎn)動搖臂使爬行足向前邁進或后退；(b)、飛行模態(tài)初始化通過控制第一伺服電機和第三伺服電機使爬行足的軸線垂直于地面且搖 臂平行于地面；飛行控制通過電子調(diào)速器經(jīng)集流環(huán)驅(qū)動無刷電機帶動涵道風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，提 供飛行推力；保持第一伺服電機輸出軸轉(zhuǎn)角不變，通過調(diào)整第二伺服電機和第三伺服電機 的輸出軸轉(zhuǎn)角改變爬行足的位姿，通過爬行足帶動涵道風(fēng)扇和涵道車輪改變位姿，實現(xiàn)矢 量噴氣，控制機器人在飛行模式下的前進后退等動作；(C)、輪式移動模態(tài)初始化通過控制第一伺服電機和第三伺服電機使搖臂和涵道車輪的軸線平行于地面；輪式控制通過控制直流電機帶動涵道車輪整體轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)輪式前進；通過調(diào)整第二 伺服電機的轉(zhuǎn)角帶動搖臂在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，帶動涵道車輪改變涵道車輪的軸線與機器人前進 方向的夾角以此實現(xiàn)機器人在輪式移動過程中的轉(zhuǎn)彎動作。有益效果該機器人結(jié)構(gòu)簡單、運動模態(tài)切換簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)爬行、飛行、輪式滾動 以適應(yīng)不同運動要求。本實用新型具有多種運動模態(tài)。此機器人是基于現(xiàn)有的移動機器人 的原理和各種任務(wù)環(huán)境的分析研究之上設(shè)計而成的一種多運動模態(tài)機器人。它將車輪、涵 道風(fēng)扇和爬行足三者結(jié)合，涵道風(fēng)扇尾椎與爬行足固定，涵道同時作為車輪使用，涵道風(fēng)扇 電機通過集流環(huán)與電子調(diào)速器連接。單腿設(shè)計為3D0F，由伺服電機驅(qū)動。通過關(guān)節(jié)的動作 實現(xiàn)輪式移動模式、爬行移動模式、越障飛行模式以及這三種模式之間的無接縫切換。此機 器人通過輪子實現(xiàn)在平地上的移動，通過爬行足實現(xiàn)在較小障礙上的通行，通過涵道風(fēng)扇 實現(xiàn)越障飛行。本實用新型具有比傳統(tǒng)陸地機器人越障能力強，比飛行機器人續(xù)航時間長 的突出優(yōu)點，能夠大幅提升移動機器人的任務(wù)適應(yīng)能力。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)圖。圖中標(biāo)號名稱1、涵道風(fēng)扇；2、涵道車輪；3、集流環(huán)；4、機架；5、第一伺服電機； 6、第二伺服電機；7、爬行足；8、第三伺服電；9、搖臂；10、無刷電機；11、直流電機；12、模態(tài) 調(diào)節(jié)器；13、飛行滾動足。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖1對本實用新型做進一步詳細描述。如附圖1所示，第一伺服電機5安裝在機架4上，第二伺服電機6與第一伺服電機 5的輸出軸固定，第二伺服電機6的輸出軸與搖臂9固定，第三伺服電機8安裝在搖臂9上， 第三伺服電機8的輸出軸與爬行足7固定，固定在爬行足7中的直流電機11與涵道車輪2 連接。涵道風(fēng)扇2安裝在涵道車輪2中的無刷電機10的輸出軸上。無刷電機10的電源線 與信號線通過集流環(huán)3連接電子調(diào)速器。三種移動模式及切換過程的描述1、爬行移動模式通過單片機轉(zhuǎn)動第一伺服電機5和第三伺服電機8使爬行足7的軸線垂直于地面 且搖臂9平行于地面，然后通過轉(zhuǎn)動第一伺服電機5和第三伺服電機8使爬行足7脫離地 面，通過轉(zhuǎn)動第二伺服電機6轉(zhuǎn)動搖臂9使爬行足7實現(xiàn)向前邁進或者后退。多只爬行足 7協(xié)調(diào)執(zhí)行以上描述的單腿動作實現(xiàn)機器人的爬行移動。2、越障飛行模式通過單片機轉(zhuǎn)動第一伺服電機5和第三伺服電機8使爬行足7的軸線垂直于地面 且搖臂9平行于地面，通過電子調(diào)速器經(jīng)集流環(huán)3驅(qū)動涵道車輪2中的無刷電機10，帶動 涵道風(fēng)扇1轉(zhuǎn)動，提供并且調(diào)節(jié)飛行所需的推力，保持第一伺服電機5的輸出軸轉(zhuǎn)角不變， 通過調(diào)整第二伺服電機6和第三伺服電機8的輸出軸轉(zhuǎn)角改變爬行足7的位姿，通過爬行 足7帶動涵道風(fēng)扇1和涵道車輪2改變位姿，實現(xiàn)矢量噴氣，控制機器人在飛行模式下的前 進、后退等動作。[0024]3、輪式移動模式通過單片機轉(zhuǎn)動第一伺服電機5和第三伺服電機8使搖臂9和涵道車輪2的軸線 平行于地面，通過單片機轉(zhuǎn)動第二伺服電機6使涵道車輪2的軸線垂直于前進方向，通過電 路驅(qū)動爬行足7中的直流電機11轉(zhuǎn)動，帶動涵道車輪2整體轉(zhuǎn)動，以此實現(xiàn)輪式前進。通 過單片機調(diào)整第二伺服電機6的轉(zhuǎn)角帶動搖臂9在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，帶動涵道車輪2改變涵道 車輪2的軸線與機器人前進方向的夾角，以此實現(xiàn)機器人在輪式移動過程中轉(zhuǎn)彎等動作。4、移動模式間切換每條腿安裝有第一伺服電機5、第二伺服電機6、第三伺服電機8，具有3D0F，通過 單片機驅(qū)動第一伺服電機5、第二伺服電機6、第三伺服電機8改變轉(zhuǎn)角，改變腿上各部分的 位姿，從而使腿的位姿在不同的移動模式之間切換。通過對電子調(diào)速器對涵道車輪2中的 無刷電機10驅(qū)動，實現(xiàn)越障飛行模式的開啟與關(guān)閉。通過對爬行足7中的直流電機11的 驅(qū)動，實現(xiàn)輪式移動模式的開啟與關(guān)閉。
權(quán)利要求1. 一種多運動模態(tài)機器人，其特征在于包括機架(4)、通過模態(tài)調(diào)節(jié)器(12)連接于機架(4)的飛行滾動足(13)； 上述模態(tài)調(diào)節(jié)器(12)依次包括安裝于機架(4)上的第一伺服電機(5)、安裝于第一伺 服電機(5)輸出軸上的第二伺服電機(6)、安裝于第二伺服電機(6)輸出軸上的搖臂(9)、 安裝于搖臂(9)上的第三伺服電機(8)，其中第二伺服電機(6)的輸出軸與第一伺服電機 (5)的輸出軸垂直、第三伺服電機⑶的輸出軸與第二伺服電機(6)的輸出軸垂直；上述飛行滾動足(13)包括位于一端的爬行足(7)和位于另一端的涵道車輪(2)，且爬 行足(7)的軸線與涵道車輪(2)的軸線重合，爬行足(7)安裝在上述第三伺服電機⑶的 輸出軸上；還包括安裝于涵道車輪(2)內(nèi)的涵道風(fēng)扇(1)與用于驅(qū)動涵道風(fēng)扇(1)的無刷 電機(10)；還包括用于驅(qū)動涵道車輪(2)做整體轉(zhuǎn)動實現(xiàn)滾動前進的直流電機(11)； 上述模態(tài)調(diào)節(jié)器(12)與飛行滾動足(13)至少為三組。
專利摘要本實用新型涉及一種多運動模態(tài)機器人及其運動模態(tài)，屬機器人技術(shù)領(lǐng)域。包括機架(4)、通過模態(tài)調(diào)節(jié)器(12)連接于機架(4)的飛行滾動足(13)；上述模態(tài)調(diào)節(jié)器(12)依次包括安裝于機架(4)上的第一伺服電機(5)、安裝于第一伺服電機(5)輸出軸上的第二伺服電機(6)、安裝于第二伺服電機(6)輸出軸上的搖臂(9)、安裝于搖臂(9)上的第三伺服電機(8)；上述飛行滾動足(13)包括爬行足(7)和涵道車輪(2)，且爬行足(7)的軸線與涵道車輪(2)的軸線重合，爬行足(7)安裝在上述第三伺服電機(8)的輸出軸上。該機器人結(jié)構(gòu)簡單、運動模態(tài)切換簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)爬行、飛行、輪式滾動以適應(yīng)不同運動要求。
文檔編號B62D57/028GK201784421SQ201020276590
公開日2011年4月6日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者付小坤, 任龍, 朱林軍, 陳仁文 申請人:南京航空航天大學(xué)