本發(fā)明涉及特殊作業(yè)機(jī)器人，尤其涉及一種海空兩棲立體監(jiān)測與抓取一體化機(jī)器人。

背景技術(shù)：

1、?？湛缃橘|(zhì)機(jī)器人是一種可以在水、空兩種介質(zhì)中工作并反復(fù)跨越水空界面的新興機(jī)器人，其兼具水下航行器的隱蔽性與空中飛行器的快速性，是一項(xiàng)可以擴(kuò)大空中飛行器和水下航行器應(yīng)用場景的突破性技術(shù)。

2、當(dāng)前?？湛缃橘|(zhì)機(jī)器人雖然取得了一定的研究進(jìn)展，并開發(fā)出多種原理樣機(jī)，但在實(shí)際應(yīng)用和技術(shù)成熟度方面還存在一些不足之處，具體包括：（1）功能單一性：現(xiàn)存的?？湛缃橘|(zhì)機(jī)器人在功能性上還有待拓展。目前，這些機(jī)器人主要通過集成視覺模塊來實(shí)現(xiàn)環(huán)境勘探功能，缺乏多傳感器融合、水下操作能力、多任務(wù)執(zhí)行等高級(jí)功能。（2）環(huán)境適應(yīng)性：?？湛缃橘|(zhì)機(jī)器人在近海面起降過程中，受到風(fēng)、浪、流等環(huán)境因素的影響，其穩(wěn)定性和可靠性面臨挑戰(zhàn)。（3）推進(jìn)效率：目前的?？湛缃橘|(zhì)機(jī)器人還無法同時(shí)滿足水和空兩種介質(zhì)的高效運(yùn)動(dòng)需求。例如，固定翼設(shè)計(jì)雖然有利于空中飛行，但在水中的推進(jìn)效率較低；而水下推進(jìn)器的設(shè)計(jì)則可能不利于空中飛行。如何設(shè)計(jì)出既能在空中又能在水下高效推進(jìn)的推進(jìn)系統(tǒng)，是當(dāng)前研究中的一個(gè)難點(diǎn)。（4）通信問題：由于?？湛缃鐧C(jī)器人使用無線通信，因此在跨介質(zhì)環(huán)境中，尤其是水下航行以及從水下向空中過渡時(shí)，通信是面臨重大挑戰(zhàn)?，F(xiàn)存大多數(shù)?？湛缃橘|(zhì)機(jī)器人水下通過自主路徑規(guī)劃航行，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，跨越水空界面時(shí)通信的連續(xù)性也存在可提升空間。

3、以上背景技術(shù)內(nèi)容的公開僅用于輔助理解本發(fā)明的構(gòu)思及技術(shù)方案，其并不必然屬于本專利申請(qǐng)的現(xiàn)有技術(shù)，在沒有明確的證據(jù)表明上述內(nèi)容在本專利申請(qǐng)的申請(qǐng)日已經(jīng)公開的情況下，上述背景技術(shù)不應(yīng)當(dāng)用于評(píng)價(jià)本申請(qǐng)的新穎性和創(chuàng)造性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有?？湛缃橘|(zhì)機(jī)器人的不足之處，本發(fā)明提出一種?？諆蓷珯C(jī)器人，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人在水、空兩種介質(zhì)種的高效推進(jìn)。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明公開了一種?？諆蓷珯C(jī)器人，包括支架、機(jī)臂組件、空中推進(jìn)組件、水下推進(jìn)組件、外殼和防水艙體，所述外殼固定連接在所述支架上，所述防水艙體安裝于所述外殼內(nèi)，所述機(jī)臂組件包括多個(gè)機(jī)臂，多個(gè)所述機(jī)臂分別對(duì)稱連接于所述支架的兩側(cè)，所述空中推進(jìn)組件包括多個(gè)空中推進(jìn)器，所述水下推進(jìn)組件包括多個(gè)水下推進(jìn)器，多個(gè)所述空中推進(jìn)器和多個(gè)水下推進(jìn)器分別安裝于多個(gè)所述機(jī)臂上，其中各所述水下推進(jìn)器安裝的位置低于各所述空中推進(jìn)器安裝的位置，且所述?？諆蓷珯C(jī)器人在水中的浮力大于重力，以使得所述?？諆蓷珯C(jī)器人靜置浮于水面時(shí)，各所述空中推進(jìn)器的至少部分處于水面之上，且各所述水下推進(jìn)器處于水面之下。

4、優(yōu)選地，所述支架包括上層子支架、下層子支架和多個(gè)連接柱，所述上層子支架和所述下層子支架之間通過多個(gè)連接柱固定連接以形成雙層結(jié)構(gòu)，其中，多個(gè)所述空中推進(jìn)器分別安裝于所述上層子支架上連接的多個(gè)所述機(jī)臂上，至少部分所述水下推進(jìn)器分別安裝于所述下層子支架上連接的多個(gè)所述機(jī)臂上。

5、優(yōu)選地，所述上層子支架上連接的多個(gè)所述機(jī)臂通過緊固件可拆卸地連接于所述上層子支架上，所述下層子支架上連接的多個(gè)所述機(jī)臂一體連接于所述下層子支架上。

6、優(yōu)選地，部分所述水下推進(jìn)器分別通過直角法蘭安裝于安裝有所述空中推進(jìn)器的所述機(jī)臂的下側(cè)。

7、優(yōu)選地，所述支架是采用碳纖維材料制成的鏤空結(jié)構(gòu)，各所述機(jī)臂分別采用碳纖維材料制成。

8、優(yōu)選地，在所述防水艙體的前側(cè)開設(shè)第一孔洞，并在所述第一孔洞處密封連接一透明罩，所述外殼的前側(cè)開設(shè)第二孔洞，所述透明罩能夠從所述第二孔洞處伸出。

9、優(yōu)選地，所述海空兩棲機(jī)器人還包括抓取組件，所述抓取組件包括機(jī)械臂、機(jī)械抓夾和多個(gè)柔性墊，所述機(jī)械抓夾安裝于所述機(jī)械臂的前端，多個(gè)所述柔性墊分別固定于所述機(jī)械抓夾的內(nèi)側(cè)表面，所述機(jī)械臂通過緊固件固定于所述支架的下側(cè)。

10、優(yōu)選地，所述?？諆蓷珯C(jī)器人還包括起落組件，所述起落組件包括多個(gè)起落架，多個(gè)所述空中推進(jìn)器分別安裝于多個(gè)機(jī)臂的自由端的上側(cè)，多個(gè)所述起落架分別連接于安裝有所述空中推進(jìn)器的多個(gè)所述機(jī)臂的中間段的下側(cè)。

11、優(yōu)選地，所述空中推進(jìn)器包括空中電機(jī)和空中旋翼，各所述空中電機(jī)分別通過緊固件固定連接于所述機(jī)臂的自由端，所述空中旋翼同心安裝于所述空中電機(jī)的上方，其中在所述?？諆蓷珯C(jī)器人靜置浮于水面時(shí)，各所述空中推進(jìn)器的空中旋翼處于水面之上。

12、優(yōu)選地，在所述?？諆蓷珯C(jī)器人靜置浮于水面時(shí)，所述海空兩棲機(jī)器人的浮心位置位于重心位置之上。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提出的?？諆蓷珯C(jī)器人，其中包括空中推進(jìn)組件和水下推進(jìn)組件，并且通過支架上連接的外殼和外殼內(nèi)安裝的防水艙體來調(diào)節(jié)?？諆蓷珯C(jī)器人在水中的浮力，使?？諆蓷珯C(jī)器人的浮力大于重力，以使得?？諆蓷珯C(jī)器人靜置浮于水面時(shí)，各空中推進(jìn)器的至少部分處于水面之上，且各水下推進(jìn)器處于水面之下，從而可以使得在該機(jī)器人需要從空中進(jìn)入到水下時(shí)，只需在水面進(jìn)行快速轉(zhuǎn)換推進(jìn)組件的啟動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在水、空兩種介質(zhì)種的高效推進(jìn)，有效地解決了單一推進(jìn)系統(tǒng)難以兼顧兩種介質(zhì)的難題。

14、在進(jìn)一步的方案中，本發(fā)明的支架采用雙層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，不僅使得機(jī)身更加輕盈，而且還解決了雙推進(jìn)系統(tǒng)可能存在的相互干擾的問題。

技術(shù)特征：

1.一種?？諆蓷珯C(jī)器人，其特征在于，包括支架、機(jī)臂組件、空中推進(jìn)組件、水下推進(jìn)組件、外殼和防水艙體，所述外殼固定連接在所述支架上，所述防水艙體安裝于所述外殼內(nèi)，所述機(jī)臂組件包括多個(gè)機(jī)臂，多個(gè)所述機(jī)臂分別對(duì)稱連接于所述支架的兩側(cè)，所述空中推進(jìn)組件包括多個(gè)空中推進(jìn)器，所述水下推進(jìn)組件包括多個(gè)水下推進(jìn)器，多個(gè)所述空中推進(jìn)器和多個(gè)水下推進(jìn)器分別安裝于多個(gè)所述機(jī)臂上，其中各所述水下推進(jìn)器安裝的位置低于各所述空中推進(jìn)器安裝的位置，且所述?？諆蓷珯C(jī)器人在水中的浮力大于重力，以使得所述?？諆蓷珯C(jī)器人靜置浮于水面時(shí)，各所述空中推進(jìn)器的至少部分處于水面之上，且各所述水下推進(jìn)器處于水面之下。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的?？諆蓷珯C(jī)器人，其特征在于，所述支架包括上層子支架、下層子支架和多個(gè)連接柱，所述上層子支架和所述下層子支架之間通過多個(gè)連接柱固定連接以形成雙層結(jié)構(gòu)，其中，多個(gè)所述空中推進(jìn)器分別安裝于所述上層子支架上連接的多個(gè)所述機(jī)臂上，至少部分所述水下推進(jìn)器分別安裝于所述下層子支架上連接的多個(gè)所述機(jī)臂上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海空兩棲機(jī)器人，其特征在于，所述上層子支架上連接的多個(gè)所述機(jī)臂通過緊固件可拆卸地連接于所述上層子支架上，所述下層子支架上連接的多個(gè)所述機(jī)臂一體連接于所述下層子支架上。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海空兩棲機(jī)器人，其特征在于，部分所述水下推進(jìn)器分別通過直角法蘭安裝于安裝有所述空中推進(jìn)器的所述機(jī)臂的下側(cè)。

5.據(jù)權(quán)利要求1所述的?？諆蓷珯C(jī)器人，其特征在于，所述支架是采用碳纖維材料制成的鏤空結(jié)構(gòu)，各所述機(jī)臂分別采用碳纖維材料制成。

6.據(jù)權(quán)利要求1所述的?？諆蓷珯C(jī)器人，其特征在于，在所述防水艙體的前側(cè)開設(shè)第一孔洞，并在所述第一孔洞處密封連接一透明罩，所述外殼的前側(cè)開設(shè)第二孔洞，所述透明罩能夠從所述第二孔洞處伸出。

7.據(jù)權(quán)利要求1所述的海空兩棲機(jī)器人，其特征在于，還包括抓取組件，所述抓取組件包括機(jī)械臂、機(jī)械抓夾和多個(gè)柔性墊，所述機(jī)械抓夾安裝于所述機(jī)械臂的前端，多個(gè)所述柔性墊分別固定于所述機(jī)械抓夾的內(nèi)側(cè)表面，所述機(jī)械臂通過緊固件固定于所述支架的下側(cè)。

8.據(jù)權(quán)利要求1所述的?？諆蓷珯C(jī)器人，其特征在于，還包括起落組件，所述起落組件包括多個(gè)起落架，多個(gè)所述空中推進(jìn)器分別安裝于多個(gè)機(jī)臂的自由端的上側(cè)，多個(gè)所述起落架分別連接于安裝有所述空中推進(jìn)器的多個(gè)所述機(jī)臂的中間段的下側(cè)。

9.據(jù)權(quán)利要求1所述的?？諆蓷珯C(jī)器人，其特征在于，所述空中推進(jìn)器包括空中電機(jī)和空中旋翼，各所述空中電機(jī)分別通過緊固件固定連接于所述機(jī)臂的自由端，所述空中旋翼同心安裝于所述空中電機(jī)的上方，其中在所述海空兩棲機(jī)器人靜置浮于水面時(shí)，各所述空中推進(jìn)器的空中旋翼處于水面之上。

10.據(jù)權(quán)利要求1所述的?？諆蓷珯C(jī)器人，其特征在于，在所述?？諆蓷珯C(jī)器人靜置浮于水面時(shí)，所述?？諆蓷珯C(jī)器人的浮心位置位于重心位置之上。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種海空兩棲機(jī)器人，包括支架、機(jī)臂組件、空中推進(jìn)組件、水下推進(jìn)組件、外殼和防水艙體，外殼固定連接在支架上，防水艙體安裝于外殼內(nèi)，機(jī)臂組件包括多個(gè)機(jī)臂，多個(gè)機(jī)臂分別對(duì)稱連接于支架的兩側(cè)，空中推進(jìn)組件包括多個(gè)空中推進(jìn)器，水下推進(jìn)組件包括多個(gè)水下推進(jìn)器，多個(gè)空中推進(jìn)器和多個(gè)水下推進(jìn)器分別安裝于多個(gè)機(jī)臂上，其中各水下推進(jìn)器安裝的位置低于各空中推進(jìn)器安裝的位置，且?？諆蓷珯C(jī)器人在水中的浮力大于重力，以使得?？諆蓷珯C(jī)器人靜置浮于水面時(shí)，各空中推進(jìn)器的至少部分處于水面之上，且各水下推進(jìn)器處于水面之下。本發(fā)明提出的?？諆蓷珯C(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人在水、空兩種介質(zhì)種的高效推進(jìn)。

技術(shù)研發(fā)人員：曲鈞天,韓明悅,崔光明,劉昂,張先睿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清華大學(xué)深圳國際研究生院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6