本發(fā)明屬于地空兩用機(jī)器人，尤其涉及一種地空兩用機(jī)器人模塊化組件及地空兩用機(jī)器人。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著機(jī)器人技術(shù)和無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，地面和空中的任務(wù)執(zhí)行能力顯著提升。然而，傳統(tǒng)的地面機(jī)器人在復(fù)雜地形下的機(jī)動性受到限制，而無人機(jī)雖然具備優(yōu)越的空中機(jī)動性，但其續(xù)航時間和負(fù)載能力卻相對有限。因此，在巡檢、救援和勘探等應(yīng)用場景中，迫切需要一類能夠結(jié)合地面和空中優(yōu)勢的機(jī)器人系統(tǒng)，以提供更為全面和高效的解決方案。

2、現(xiàn)有的輪式移動機(jī)器人雖然具有低噪音、低能耗和易于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，但其在復(fù)雜環(huán)境中的移動能力和靈活性有限，難以完成需要多維度操作的任務(wù)。而現(xiàn)有的多旋翼式飛行器盡管具有高機(jī)動性，但在地面操作和能耗方面存在不足，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)成本高。

3、如何針對地空兩用機(jī)器人進(jìn)行模塊化設(shè)計是該領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種地空兩用機(jī)器人模塊化組件及地空兩用機(jī)器人，以解決上述的技術(shù)問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種地空兩用機(jī)器人模塊化組件及地空兩用機(jī)器人的具體技術(shù)方案如下：

3、一種地空兩用機(jī)器人模塊化組件，包括旋翼模組、轉(zhuǎn)輪模組、機(jī)械傳動模組、導(dǎo)電滑環(huán)和伺服電機(jī)模組，所述機(jī)械傳動模組固定安裝在轉(zhuǎn)輪模組軸心，所述伺服電機(jī)模組固定安裝在機(jī)械傳動模組上，所述導(dǎo)電滑環(huán)固定安裝在機(jī)械傳動模組尾部，所述旋翼模組安裝在機(jī)械傳動模組前端，所述伺服電機(jī)模組輸出的動力經(jīng)過機(jī)械傳動模組驅(qū)動轉(zhuǎn)輪模組，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人地面的扭矩輸出，所述導(dǎo)電滑環(huán)接收外部驅(qū)動電流，從而驅(qū)動旋翼模組，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人空中的推力輸出，配合轉(zhuǎn)輪模組的扭矩輸出，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人空中的傾轉(zhuǎn)推力輸出。

4、進(jìn)一步的，所述旋翼模組包括螺旋槳、無刷電機(jī)、鋁柱和無刷電機(jī)固定座，所述無刷電機(jī)通過鋁柱固定安裝在無刷電機(jī)固定座上，所述螺旋槳與無刷電機(jī)輸出端固定連接，所述無刷電機(jī)固定座固定安裝在轉(zhuǎn)輪模組軸心。

5、進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)輪模組包括碳纖維管、碳纖維輪、短塑料柱和管輪固定環(huán)，兩片所述碳纖維輪通過多個短塑料柱平行連接，所述管輪固定環(huán)設(shè)置在碳纖維輪軸心，所述碳纖維管通過管輪固定環(huán)垂直固定在碳纖維輪軸心連接。

6、進(jìn)一步的，所述機(jī)械傳動模組包括傳動齒輪、從動齒輪、薄壁軸承和齒輪箱，所述轉(zhuǎn)輪模組的碳纖維管和從動齒輪、薄壁軸承同軸過盈配合布置于齒輪箱中，所述傳動齒輪和伺服電機(jī)模組連接，由伺服電機(jī)模組驅(qū)動轉(zhuǎn)動。

7、進(jìn)一步的，所述導(dǎo)電滑環(huán)設(shè)置在機(jī)械傳動模組的齒輪箱中，所述導(dǎo)電滑環(huán)包括轉(zhuǎn)子和定子，所述定子和齒輪箱同軸過盈配合，所述轉(zhuǎn)子和碳纖維管同軸過盈配合。

8、進(jìn)一步的，所述無刷電機(jī)的三根輸入導(dǎo)線連接導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)子的三個輸出導(dǎo)線，所述導(dǎo)線布置在轉(zhuǎn)輪模組的碳纖維管內(nèi)，所述導(dǎo)電滑環(huán)接收外部驅(qū)動電流，從而驅(qū)動無刷電機(jī)轉(zhuǎn)動。

9、進(jìn)一步的，所述伺服電機(jī)模組包括伺服電機(jī)、伺服電機(jī)固定座和機(jī)架連接件，所述伺服電機(jī)固定安裝在伺服電機(jī)固定座底部，所述機(jī)架連接件安裝在伺服電機(jī)固定座上部，所述機(jī)架連接件用于連接機(jī)架，將多個機(jī)器人模塊化組件組合連接起來，所述伺服電機(jī)輸出軸連接動力經(jīng)傳動齒輪，所述伺服電機(jī)輸出的動力經(jīng)傳動齒輪傳動驅(qū)動從動齒輪，進(jìn)而帶動碳纖維管輸出扭矩。

10、本發(fā)明還公開了一種傾轉(zhuǎn)雙旋翼地空兩用機(jī)器人，包括兩組所述的地空兩用機(jī)器人模塊化組件和一個機(jī)架，兩組所述地空兩用機(jī)器人模塊化組件和一個機(jī)架以兩輪車布局進(jìn)行組合，所述機(jī)架兩端分別與地空兩用機(jī)器人模塊化組件的機(jī)架連接件和齒輪箱固定連接，將兩組地空兩用機(jī)器人模塊化組件連接起來。

11、本發(fā)明還公開了一種傾轉(zhuǎn)四旋翼地空兩用機(jī)器人，包括四組所述的地空兩用機(jī)器人模塊化組件和一個機(jī)架，四組所述地空兩用機(jī)器人模塊化組件和一個機(jī)架以四輪車布局進(jìn)行組合，所述機(jī)架四角分別與地空兩用機(jī)器人模塊化組件的機(jī)架連接件和齒輪箱固定連接，將四組地空兩用機(jī)器人模塊化組件連接起來。

12、本發(fā)明的一種地空兩用機(jī)器人模塊化組件及地空兩用機(jī)器人具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明提供的地空兩用機(jī)器人模塊化組件僅使用一個伺服電機(jī)模組和一個旋翼模組即實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人地面扭矩和空中的傾轉(zhuǎn)推力，配合本發(fā)明提供的不同尺寸的機(jī)架，可快速組合成傾轉(zhuǎn)雙旋翼地空兩用機(jī)器人、傾轉(zhuǎn)四旋翼地空兩用機(jī)器人等多種機(jī)器人，此類機(jī)器人結(jié)合了多旋翼式飛行器的空中高機(jī)動性和輪式移動機(jī)器人的地面低噪音、低能耗的特點(diǎn)，極具應(yīng)用潛力。

技術(shù)特征：

1.一種地空兩用機(jī)器人模塊化組件（601），包括旋翼模組（1）、轉(zhuǎn)輪模組（2）、機(jī)械傳動模組（3）、導(dǎo)電滑環(huán)（4）和伺服電機(jī)模組（5），其特征在于，所述機(jī)械傳動模組（3）固定安裝在轉(zhuǎn)輪模組（2）軸心，所述伺服電機(jī)模組（5）固定安裝在機(jī)械傳動模組（3）上，所述導(dǎo)電滑環(huán)（4）固定安裝在機(jī)械傳動模組（3）尾部，所述旋翼模組（1）安裝在機(jī)械傳動模組（3）前端，所述伺服電機(jī)模組（5）輸出的動力經(jīng)過機(jī)械傳動模組（3）驅(qū)動轉(zhuǎn)輪模組（2），實(shí)現(xiàn)機(jī)器人地面的扭矩輸出，所述導(dǎo)電滑環(huán)（4）接收外部驅(qū)動電流，從而驅(qū)動旋翼模組（1），實(shí)現(xiàn)機(jī)器人空中的推力輸出，配合轉(zhuǎn)輪模組（2）的扭矩輸出，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人空中的傾轉(zhuǎn)推力輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地空兩用機(jī)器人模塊化組件，其特征在于，所述旋翼模組（1）包括螺旋槳（101）、無刷電機(jī)（102）、鋁柱（103）和無刷電機(jī)固定座（104），所述無刷電機(jī)（102）通過鋁柱（103）固定安裝在無刷電機(jī)固定座（104）上，所述螺旋槳（101）與無刷電機(jī)（102）輸出端固定連接，所述無刷電機(jī)固定座（104）固定安裝在轉(zhuǎn)輪模組（2）軸心。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地空兩用機(jī)器人模塊化組件，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)輪模組（2）包括碳纖維管（201）、碳纖維輪（202）、短塑料柱（203）和管輪固定環(huán)（204），兩片所述碳纖維輪（202）通過多個短塑料柱（203）平行連接，所述管輪固定環(huán)（204）設(shè)置在碳纖維輪（202）軸心，所述碳纖維管（201）通過管輪固定環(huán)（204）垂直固定在碳纖維輪（202）軸心連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地空兩用機(jī)器人模塊化組件，其特征在于，所述機(jī)械傳動模組（3）包括傳動齒輪（301）、從動齒輪（302）、薄壁軸承（303）和齒輪箱（304），所述轉(zhuǎn)輪模組（2）的碳纖維管（201）和從動齒輪（302）、薄壁軸承（303）同軸過盈配合布置于齒輪箱（304）中，所述傳動齒輪（301）和伺服電機(jī)模組（5）連接，由伺服電機(jī)模組（5）驅(qū)動轉(zhuǎn)動。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地空兩用機(jī)器人模塊化組件，其特征在于，所述導(dǎo)電滑環(huán)（4）設(shè)置在機(jī)械傳動模組（3）的齒輪箱（304）中，所述導(dǎo)電滑環(huán)（4）包括轉(zhuǎn)子（401）和定子（402），所述定子（402）和齒輪箱（304）同軸過盈配合，所述轉(zhuǎn)子（401）和碳纖維管（201）同軸過盈配合。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地空兩用機(jī)器人模塊化組件，其特征在于，所述無刷電機(jī)（102）的三根輸入導(dǎo)線連接導(dǎo)電滑環(huán)（4）的轉(zhuǎn)子（401）的三個輸出導(dǎo)線，所述導(dǎo)線布置在轉(zhuǎn)輪模組（2）的碳纖維管（201）內(nèi)，所述導(dǎo)電滑環(huán)（4）接收外部驅(qū)動電流，從而驅(qū)動無刷電機(jī)（102）轉(zhuǎn)動。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地空兩用機(jī)器人模塊化組件，其特征在于，所述伺服電機(jī)模組（5）包括伺服電機(jī)（501）、伺服電機(jī)固定座（502）和機(jī)架連接件（503），所述伺服電機(jī)（501）固定安裝在伺服電機(jī)固定座（502）底部，所述機(jī)架連接件（503）安裝在伺服電機(jī)固定座（502）上部，所述機(jī)架連接件（503）用于連接機(jī)架（602），將多個機(jī)器人模塊化組件組合連接起來，所述伺服電機(jī)（501）輸出軸連接動力經(jīng)傳動齒輪（301），所述伺服電機(jī)（501）輸出的動力經(jīng)傳動齒輪（301）傳動驅(qū)動從動齒輪（302），進(jìn)而帶動碳纖維管（201）輸出扭矩。

8.一種傾轉(zhuǎn)雙旋翼地空兩用機(jī)器人，其特征在于，包括兩組如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的地空兩用機(jī)器人模塊化組件（601）和一個機(jī)架（602），兩組所述地空兩用機(jī)器人模塊化組件（601）和一個機(jī)架（602）以兩輪車布局進(jìn)行組合，所述機(jī)架（602）兩端分別與地空兩用機(jī)器人模塊化組件（601）的機(jī)架連接件（503）和齒輪箱（304）固定連接，將兩組地空兩用機(jī)器人模塊化組件（601）連接起來。

9.一種傾轉(zhuǎn)四旋翼地空兩用機(jī)器人，其特征在于，包括四組如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的地空兩用機(jī)器人模塊化組件（601）和一個機(jī)架（602），四組所述地空兩用機(jī)器人模塊化組件（601）和一個機(jī)架（602）以四輪車布局進(jìn)行組合，所述機(jī)架（602）四角分別與地空兩用機(jī)器人模塊化組件（601）的機(jī)架連接件（503）和齒輪箱（304）固定連接，將四組地空兩用機(jī)器人模塊化組件（601）連接起來。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于地空兩用機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種地空兩用機(jī)器人模塊化組件及地空兩用機(jī)器人，包括旋翼模組、轉(zhuǎn)輪模組、機(jī)械傳動模組、導(dǎo)電滑環(huán)和伺服電機(jī)模組，所述伺服電機(jī)模組輸出的動力經(jīng)過機(jī)械傳動模組驅(qū)動轉(zhuǎn)輪模組，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人地面的扭矩輸出，所述導(dǎo)電滑環(huán)接收外部驅(qū)動電流，從而驅(qū)動旋翼模組，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人空中的推力輸出，配合轉(zhuǎn)輪模組的扭矩輸出，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人空中的傾轉(zhuǎn)推力輸出。本發(fā)明僅使用一個伺服電機(jī)模組和一個旋翼模組即實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人地面扭矩和空中的傾轉(zhuǎn)推力。配合本發(fā)明提供的不同尺寸的機(jī)架，可快速組合成傾轉(zhuǎn)雙旋翼地空兩用機(jī)器人、傾轉(zhuǎn)四旋翼地空兩用機(jī)器人等多種機(jī)器人，極具應(yīng)用潛力。

技術(shù)研發(fā)人員：王進(jìn),鄭植,蔡奇峰,徐翔宇,陳一凱,于歡,張海運(yùn),陸國棟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9