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原文传递一种新型三栖机器人系统及其工作方法

专利名称：	一种新型三栖机器人系统及其工作方法
摘要：	一种新型三栖机器人系统，它包括子机和母机两部分。母机基于旋翼式设计，通过衔接舱来连接子机，经由锁扣装置将子机释放分离。空中作业模式下，三栖机器人由旋翼进行姿态调整；陆地作业模式下，三栖机器人缓冲支架被磁性装置吸起，此时依靠子机轮进行陆地运动；水下作业模式时，子母机分离，母机悬浮于水面，子机入水进行水下作业。其优越性在于：控制方式简单；模块化设计，便于二次开发及维修；体积小巧，方便灵活。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津理工大学
发明人：	郭健;郭书祥;张开天;李春英;杨旭杰;曹晟;付强
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910649836.7
公开号：	CN110435369A
代理机构：	天津市尚文知识产权代理有限公司
代理人：	程昊
分类号：	B60F5/00(2006.01);B;B60;B60F;B60F5
申请人地址：	300384天津市西青区宾水西道391号
主权项：	1.一种新型三栖机器人系统，其特征在于它包括子机和母机两部分；其中，所述母机是基于旋翼式的结构，是由主控制舱、衔接舱、支架臂、缓冲支架和电机构成；所述主控制舱位于母机的上部，其内部有电磁铁控制器、飞控板和支撑板；所述衔接舱位于母机的下部；所述支架臂与主控制舱7固定连接，呈一体化结构；所述电机置于支架臂远离主控制舱的一端内部；所述主控制舱的下部有不少于1个的拓展口和不少于1个的电磁铁I；所述拓展口和所述电磁铁I相间均匀分布于主控制舱侧壁面；所述缓冲支架不少于2个，均匀分布安装在衔接舱的外周；所述缓冲支架与弹簧片分别固定于两个不同的轴上；所述子机底部对称安装有不少于两个的子机轮；所述电机上装有桨叶；所述子机内部有控制子机的子机运行控制器；所述母机和子机上分别装有接收机I和接收机II。 2.根据权利要求1所述一种新型三栖机器人系统，其特征在于所述衔接舱的外部固定安装有弹簧片；所述支撑板是2块，呈上下分布，用于对飞控板及电池进行支撑固定；所述电磁铁I是圆形电磁铁；所述母机的上部加装有防水顶盖，所述防水顶盖与主控制舱之间通过固定螺栓和密封圈连接；所述母机与子机11之间采取无线通信方式。 3.根据权利要求1所述一种新型三栖机器人系统，其特征在于所述衔接舱的上部和下部均有4个固定端子，其中，上部的4个固定端子用于连接缓冲支架，下部的4个固定端子用于连接锁扣装置；所述衔接舱的上部有法兰和密封圈，所述衔接舱和主控制舱之间通过该法兰和密封圈固定连接。 4.根据权利要求1所述一种新型三栖机器人系统，其特征在于所述主控制舱下部有4个拓展口和4个电磁铁I；所述电机的数量与支架臂的数量一致；所述支架臂6是4个；所述电机是4个，分别安装于支架臂的外端；所述子机底部的子机轮数量是4个；所述电机5是无刷电机。 5.根据权利要求1所述一种新型三栖机器人系统，其特征在于所述三栖机器人采取直流电池供电模式，其动力电源是动力锂电池，所述动力锂电池固定在主控制舱内部的支撑板上；所述飞控板是市面常用的匿名飞控板。 6.根据权利要求1所述一种新型三栖机器人系统，其特征在于所述衔接舱与子机之间通过锁扣装置连接，所述锁扣装置安装在衔接舱的下部；所述衔接舱内部有电磁铁II。 7.根据权利要求6所述一种新型三栖机器人系统，其特征在于所述锁扣装置的数量为4个，均与分布在衔接舱的下部；所述电磁铁II是圆形电磁铁。 8.根据权利要求1所述一种新型三栖机器人系统，其特征在于所述电磁铁控制器由控制单元和电池构成；所述控制单元包括单片机I、输入、输出端口；所述电磁铁控制器输入端口连接接收机I，输出端口分别连接电磁铁I和电磁铁II；所述接收机I的输入端接收遥控器发出的遥控信号，其输出端连接单片机I的输入端；所述单片机I的输出端口连接电磁铁I和电磁铁II，分别控制缓冲支架和锁扣装置；所述电池用于给电磁铁控制器提供稳定电源；所述子机运行控制器是单片机II；所述接收机II的输入端接收遥控器发出的遥控信号，其输出端连接单片机II的输入端，所述单片机II的输出端口连接控制子机轮的马达。 9.根据权利要求8所述一种新型三栖机器人系统，其特征在于所述接收机I的输出端有1个通道连接单片机I，用于控制电磁铁，此外，所述接收机I的输出端还有6个通道与飞控板连接；所述控制子机轮的马达是直流130型马达；所述单片机I和单片机II均为MC9S12XS128型单片机；所述遥控器是市面常用的AT9S型遥控器；所述接收机I与接收机II相同，和遥控器配套使用；所述AT9S型遥控器配套的接收机拥有9个信号通道，所述接收机I选用前7个信号通道，其中，第7通道与单片机I连接；所述接收机II选用第8和第9通道，通过使用遥控器按钮进行不同的信号通道转换，可以由接收端从母机变为子机；所述遥控信号是空中作业模式信号、陆地作业模式信号和水下作业模式信号。 10.一种上述所述三栖机器人系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤： (1)当三栖机器人处于待机状态时，由操作人员通过遥控器发送指令至三栖机器人，实现对三栖机器人三种模式的控制； (2)由接收机I将收到的遥控指令传输至飞控板，一共两块单片机，两个接收机，分别在母机和子机上各一个，两个接收机都与遥控器配套，母机上的接收机I的输出端第7通道连接单片机I，用以控制电磁铁I，而1到6通道连接飞控板，由飞控板调节通过无刷电机的电流进而调节无刷电机5的转速，通过对4个无刷电机转速的分配控制，实现空中作业模式下的飞行姿态调整，此时三栖机器人的运动部件只有无刷电机以及由其带动运动的桨叶； (3)当需要处于陆地作业模式下时，则由操作人员通过遥控器向三栖机器人发送指令，接收机接受到指令后，将指令发送给位于主控制舱内控制电磁铁的单片机I，所述单片机I通过PWM信号控制电磁铁I的供断电，当信号为高电平时电磁铁内部有电流通过，产生的磁性将缓冲支架吸起，当信号为低电平时电磁铁I内部没有电流通过，磁性消失，缓冲支架与电磁铁I分离，弹簧片将缓冲支架弹回原始位置，从而实现对缓冲支架的起落控制；AT9S型遥控器配套的接收机拥有9个信号通道，接收机I选用前7个信号通道，接收机II选用第8和第9通道，通过使用遥控器按钮进行不同的信号通道转换，可以由接收端从母机变为子机，并由位于子机内部的单片机II控制子机的子机轮运动，从而带动整个三栖机器人行进，陆地作业模式下缓冲支架将会由于电磁铁I的吸附而处于水平抬起状态； (4)当需要处于水下作业模式下时，则由操作人通过遥控向三栖机器人发送指令，将三栖机器人降落至水面，此时发送指令至母机上的单片机I，所述单片机I接受到指令后，发送高电平信号，衔接舱内部电磁铁II流过电流，产生磁性，将锁扣装置上部吸附，由于锁扣装置中间由轴固定，因此锁扣装置绕着轴旋转，实现锁扣装置的开合，锁扣装置运动后，会使子机边缘失去固定夹持部件，从而对子机进行释放分离，进而使母机悬浮于水面，由子机进行水下作业。
所属类别：	发明专利