空地一體化兩棲巡檢機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種能夠在空中和地面兩棲運動的機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)代機器人的設(shè)計研究中，為了讓機器人能夠去完成更加復(fù)雜的任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)機器人的多功能化，機器人的活動范圍早已不在局限于最初的地面移動。早在上個世紀(jì)，空中機器人如四旋翼、固定翼飛行器已普遍存在，水下機器人也日趨成熟。如今，機器人的研究與設(shè)計正朝向兩棲化、多元化發(fā)展。水陸兩棲機器人的研究已經(jīng)做了很多，而空地一體化單機器人的研究則較少，目前主要的設(shè)計方案是通過多機器人協(xié)同合作來實現(xiàn)空地一體化。
[0003]在實際完成復(fù)雜任務(wù)中，單一的空中巡檢機器人或地面巡檢機器人由于自身運動模式限制，不能完成復(fù)雜環(huán)境中的任務(wù)。通過多機器人協(xié)同合作實現(xiàn)的空地一體化系統(tǒng)主要用于軍用方面，但由于制作成本高、控制復(fù)雜，所以在民用方面很難得到推廣。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種空地一體化兩棲巡檢機器人，克服空中飛行器和地面機器人各自單一功能的局限性，具備空中飛行和地面運動的環(huán)境適應(yīng)性廣、低能耗優(yōu)勢，能完成空中飛行、航拍、地面全向移動、目標(biāo)精確近距檢測等復(fù)雜功能，為完成三維空間復(fù)雜環(huán)境的空中/地面雙重巡檢任務(wù)提供新平臺。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種空地一體化兩棲巡檢機器人，其特征在于:機器人主體為多旋翼機架狀，機架上設(shè)置單片機模塊，單片機模塊分別與空中飛行模塊、地面移動模塊、遠程控制模塊、航姿參考信息模塊連接，并通過遠程控制模塊與地面遙控機發(fā)送模塊遠程通訊連接；空中飛行模塊包括多個在機架上方周向均勻間隔布置的旋翼機槳，各旋翼機槳與各自旋翼電機連接，各旋翼電機與電子調(diào)速器連接而被調(diào)速控制以給飛行提供動力；機架的底部設(shè)置地面移動模塊，包括連接在機架底部的空地連接機架和在空地連接機架底部設(shè)置的地面移動輪，各地面移動輪與地面移動輪電機連接；所述的遠程控制模塊由遠程控制總線實現(xiàn)與單片機的連接；所述的航姿參考信息模塊由陀螺儀加速度計、氣壓計、磁強計以及GPS構(gòu)成，陀螺儀加速度計、氣壓計、磁強計以及GPS分別與單片機連接。
[0007]上述技術(shù)方案中，空中飛行模塊中，設(shè)置六個旋翼機槳，對應(yīng)設(shè)置六個電子調(diào)速器和六個直流無刷旋翼電機，各電子調(diào)速器各自連接一個直流無刷旋翼電機；地面移動模塊中，設(shè)置兩個電機驅(qū)動模塊和四個直流無刷地面移動輪電機，每個電機驅(qū)動模塊與兩個地面移動輪電機電連接，同時，機架的底部對稱設(shè)置四個空地連接機架，各空地連接架底部各自連接一個差速定向輪，各差速定向輪均由各自連接的地面移動輪電機驅(qū)動。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述的單片機模塊包括一個單片機芯片；單片機芯片的引腳9、引腳24、引腳36、引腳48以及引腳1均與穩(wěn)壓電源端VCC連接，單片機芯片的引腳8、引腳23、引腳35以及引腳47分別與電源數(shù)字地GND連接，單片機芯片的引腳5和引腳6與晶振Y1的引腳1和引腳2對應(yīng)連接，單片機芯片的引腳7與電阻R10和電容C4的一端連接，電阻R10和電容C4的另一端與電源數(shù)字地GND連接，單片機芯片的引腳44與電阻R7的一端連接，電阻R7的另一端與電源數(shù)字地GND連接，電容C5與晶振Y1的引腳1和電阻R8的一端連接，電容C5的另一端與電源數(shù)字地GND連接，電容C6與晶振Y1的引腳2和電阻R8的另一端連接，電容C6的另一端與電源數(shù)字地GND連接。
[0009]作為本方案的進一步優(yōu)化，所述的空中飛行模塊中，電子調(diào)速器所涉及的六個輸出端P麗1、P麗2、P麗3、P麗4、P麗5、P麗6分別與單片機芯片的輸入端HM4_CH1、HM4_CH2、HM4_CH3、HM4_CH4、HM1_CH4、TIM1_CH1 對應(yīng)連接。
[0010]作為本方案的進一步優(yōu)化，所述的地面移動模塊中，電機驅(qū)動模塊的引腳1、引腳15和引腳8均與電源數(shù)字地GND連接，電機驅(qū)動模塊的引腳9與穩(wěn)壓電源VCC連接，電機驅(qū)動模塊的引腳4與單級電源VDD連接；四個無刷直流電機中，兩個第一地面移動輪電機的正極與引腳2連接，各第一地面移動輪電機負(fù)極與引腳3連接，兩個第二地面移動輪電機正極與引腳13連接，各第二地面移動輪電機負(fù)極與引腳14連接；一個電機驅(qū)動模塊的引腳6、引腳11、引腳5、引腳7、引腳10以及引腳12分別與單片機芯片的HM3_CH1、HM3_CH2、PA1、PA2、PA3、PA5連接，另一個電機驅(qū)動模塊的引腳6、引腳11、引腳5、引腳7、引腳10以及引腳12分別與單片機芯片的HM3_CH3、HM3_CH4、PB12、PB13、PB14、PB15連接。
[0011]作為本方案的進一步優(yōu)化，所述的遠程控制模塊中，遠程控制模塊的引腳1與穩(wěn)壓電源VCC連接，遠程控制模塊的引腳2與電源數(shù)字地GND連接，遠程控制模塊的輸出端
S.BUS與單片機芯片的輸入端ADC12_IN0連接。
[0012]作為本方案的進一步優(yōu)化，所述的航姿參考信息模塊由陀螺儀加速度計、氣壓計、磁強計以及GPS構(gòu)成；陀螺儀加速度計的引腳1、引腳18、引腳17、引腳15均與電源數(shù)字地GND連接，陀螺儀加速度計的引腳9、引腳8、引腳3、引腳13均與穩(wěn)壓電源VCC連接，陀螺儀加速度計的引腳8和引腳9與電容C7的一端連接，陀螺儀加速度計的引腳20與電容C9的一端連接，陀螺儀加速度計的引腳10與電容C11的一端連接、陀螺儀加速度計的引腳3和引腳13與電容14的一端連接，電容C7、電容C9、電容C11以及電容C14均與電源數(shù)字地GND連接，陀螺儀加速度計的雙向輸入/輸出端I2C2_SCL、I2C2_SDA、INT6050分別與單片機芯片的雙向輸入/輸出端I2C2_SCL、I2C2_SDA、INT6050對應(yīng)連接；
[0013]氣壓計的引腳3、引腳4和引腳5均與電源數(shù)字地GND連接，氣壓計的引腳1和引腳2與穩(wěn)壓電源VCC和電容C13的一端連接，電容C13的另一端與電源數(shù)字地GND連接，氣壓計的雙向輸入/輸出端I2C2_SCL、I2C2_SDA分別與單片機芯片的雙向輸入/輸出端I2C2_SCL、I2C2_SDA 對應(yīng)連接；
[0014]磁強計的引腳2和引腳13均與穩(wěn)壓電源VCC連接，磁強計的引腳9和引腳11均與電源數(shù)字地GND連接，磁強計的引腳6與穩(wěn)壓電源VCC和電容C8的一端連接，電容C8的另一端與穩(wěn)壓電源VCC連接，磁強計的引腳10與電容C10的一端連接，磁強計的引腳4與電容C12的一端連接，電容C10和電容C12的另一端均與電源數(shù)字地GND連接，電容C15的一端與引腳8連接，電容C15的另一端與磁強計的引腳12連接，磁強計的雙向輸入/輸出端I2C2_SCL、I2C2_SDA分別與單片機芯片的雙向輸入/輸出端I2C2_SCL、I2C2_SDA對應(yīng)連接；GPS的引腳3與電源數(shù)字地GND連接，GPS的雙向輸入/輸出端UART1_TX、UART1_RX分別與單片機芯片的雙向輸入/輸出端UART1_TX、UART1_RX連接。
[0015]作為本方案的進一步優(yōu)化，所述的單片機芯片為STM32F103C8T6單片機芯片。
[0016]作為本方案的進一步優(yōu)化，所述的電機驅(qū)動模塊芯片為L298N電機驅(qū)動模塊芯片。
[0017]作為本方案的進一步優(yōu)化，在機架上設(shè)置機載攝像頭。
[0018]采用上述結(jié)構(gòu)后，本實用新型空地一體化兩棲巡檢機器人，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點如下:(1)本實用新型配置地面移動模塊和空中飛行模塊，各模塊均由各自的驅(qū)動機構(gòu)實行變速控制；同時，本實用新型機器人配置陀螺儀加速度計、氣壓計、磁強計以及GPS，通過遠程通訊模塊與地面遙控機發(fā)送模塊實現(xiàn)信息傳遞，實現(xiàn)空中飛行和地面移動復(fù)合運動，在機器人所處環(huán)境不利于飛行時(例如室內(nèi)、叢林)，通過地面移動來完成，適應(yīng)復(fù)雜任務(wù)環(huán)境:(2)空中飛行能力和地面移動功能互補，在機器人完成具體任務(wù)時減小了對能源的消耗而提高其續(xù)航能力；同時也保證了其中一個模塊遇到故障時候的續(xù)航能力。由此，本實用新型集空中飛行與地面