一种水陆两栖特种作业机器人

1.本实用新型涉及水陆管道用辅助作业的小型机械领域，特别涉及一种水陆两栖特种作业机器人。


背景技术：

2.城市中下水管道是城市规划中重要的组成部分，管道的完好程度与杂物堵塞都会带来区域性的排水系统瘫痪，导致积水甚至更严重的后果。为了适应不同城市而设计的不同复杂程度的下水管道，由于其尺寸多样且管道内多年累积的杂物造成了巡检以及检修工作的难度增加，严重的阻碍了管道清理维修作业。因此，设计一种水陆两栖特种作业机器人来解决以上问题具有十分重要的意义。


技术实现要素：

3.实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种水陆两栖特种作业机器人，能够适用于复杂的下水管道，对管道内部进行清理。
4.技术方案：本实用新型所述的一种水陆两栖特种作业机器人，包括有作为作业机器人主体的车架，所述车架内部设置有驱动电机、微控制器和电池作为控制中心以及动力中心，所述驱动电机分别与微控制器和电池电气连接，所述车架的两侧边均设置有旋转传动机构，每个所述旋转传动机构通过传动齿轮与车架内部的驱动电机连接，所述旋转传动机构下方通过连杆连接有行走装置，每个所述行走装置中均设置有独立的传动电机。
5.作为优选，所述旋转传动机构包括有传动壳体、螺杆和涡轮，所述传动壳体通过传动齿轮与驱动电机连接，所述螺杆设置在传动壳体内部，贯穿传动齿轮后，在传动齿轮带动下沿着车架的轴向转动，转动范围在0
°‑
180
°
之间，所述螺杆的两端通过螺杆轴与车架转动连接，所述螺杆的下方啮合有涡轮，涡轮跟随螺杆的转动而转动。
6.动力中心将动力通过传动齿轮输出至旋转传动机构，带动螺杆转动，进而带动旋转传动机构转动，最终带动与旋转传动机构连接的连杆绕着旋转传动机构所在位置在0
°‑
180
°
之间的角度转动，从而改变机器人的状态，从陆地行走模式切换成水下行走模式或者将身体倒置，进而适应多种不同的地形环境。
7.作为优选，所述连杆的一端通过上铆钉与涡轮沿着车架的轴向转动连接，转动角度在-72
°‑
72
°
之间，另一端通过下柳钉与行走装置沿着车架的轴向转动连接。
8.通过连杆与车架之间在-72
°‑
72
°
的范围之间进行转动，能够改变沿前后方向移动机器人的质心，允许机器人通过向后移动并加速来向上俯仰，或者在爬过障碍物时通过向前移动来避免倾覆，并且这种伸展还可以降低机器人的高度，使其能够在障碍物下爬行。
9.作为优选，所述行走装置包括有齿轮槽，所述齿轮槽的外侧设置有两对行走轮，内侧设置有两对叶轮，所述行走轮与叶轮一一对应通过长齿轮轴连接，所述齿轮槽内部并列设置有多个用于传动的圆柱齿轮，圆柱齿轮之间相互啮合，所述齿轮槽的外壁设置有传动电机，传动电机的输出轴通过短齿轮轴与位于中心位置的圆柱齿轮连接，位于最外侧的圆
柱齿轮内贯穿有长齿轮轴，带动行走轮和叶轮转动。
10.作为优选，所述长齿轮轴与行走轮之间通过平键一连接，长齿轮轴伸出行走轮处设置有挡圈；所述长齿轮轴与叶轮之间通过平键二连接，长齿轮轴伸出叶轮处设置有挡圈；所述长齿轮轴与圆柱齿轮之间通过平键三连接，长齿轮轴与圆柱齿轮轴连接位置的两端均设置有支撑长齿轮轴旋转，降低运动过程中的摩擦系数，并保证回转精度的轴承，所述轴承的外侧均设置有用于定位的轴承盖。
11.有益效果：
12.(1)、本技术中行走装置通过独立的传动电机控制，进而通过控制传动电机的转速进行差速驱动，能够实现机器人的转向；
13.(2)、本技术中通过行走轮和叶轮的组合，并且配合旋转传动机构改变机器人自身的形态完成陆地模式和水中模式的切换，提高了参与不同地形环境的能力；
14.(3)、本技术通过调整连杆与车架在车架轴向之间的角度，进而改变沿前后方向移动机器人的质心，允许机器人通过向后移动并加速来向上俯仰，或者在爬过障碍物时通过向前移动来避免倾覆，并且这种伸展还可以降低机器人的高度，使其能够在障碍物下爬行。
附图说明
15.图1为本发明的结构示意图；
16.图2为本发明的正视图；
17.图3为本发明去除顶部壳体端盖的俯视图图；
18.图4为旋转传动机构示意图；
19.图5为旋转传动机构旋转后示意图；
20.图6为旋转传动机构正面剖视图；
21.图7为旋转传动装置俯视图；
22.图8为旋转传动机构侧面剖视图；
23.图9为行走装置的俯面剖视图。
24.图1-图9中，各结构的名称为：
25.车架1、旋转传动机构2、传动齿轮3、连杆4、行走装置5、平键一6、挡圈一7、平键二8、挡圈二9、平键三10、轴承11、轴承盖12、传动壳体21、螺杆22、涡轮23、螺杆轴24、上柳钉41、下柳钉42、齿轮槽51、行走轮52、叶轮53、长齿轮轴54、圆柱齿轮55、传动电机56、短齿轮轴57。
具体实施方式
26.下面结合具体实施例对本技术做进一步阐述。
27.如图1-9所示，为本技术的结构示意图，在本实施例中，包括有作为作业机器人主体的车架1，在车架1内部设置有驱动电机、微控制器和电池作为控制中心以及动力中心，驱动电机分别与微控制器和电池电气连接。
28.在本实施例中，车架1的两侧边均设置有旋转传动机构2，每个旋转传动机构2通过传动齿轮3与车架1内部的驱动电机连接，在旋转传动机构2下方通过连杆4连接有行走装置5，每个行走装置5中均设置有独立的传动电机56。
29.在本实施例中，旋转传动机构2包括有传动壳体21、螺杆22和涡轮23，传动壳体21通过传动齿轮3与驱动电机连接，螺杆22设置在传动壳体21内部，贯穿传动齿轮3后，在传动齿轮3带动下沿着车架1的轴向转动，转动范围在0
°‑
180
°
之间，螺杆22的两端通过螺杆轴24与车架1转动连接，在螺杆22的下方啮合有涡轮23，涡轮23跟随螺杆22的转动而转动，动力中心将动力通过传动齿轮3输出至旋转传动机构2，带动螺杆22转动，进而带动整个旋转传动机构2转动，最终带动与旋转传动机构2连接的连杆4绕着旋转传动机构2所在位置在0
°‑
180
°
之间的角度转动，从而改变机器人的状态，从陆地行走模式切换成水下行走模式或者将身体倒置，进而适应多种不同的地形环境。
30.在本实施例中，连杆4的一端通过上铆钉41与涡轮23沿着车架1的轴向转动连接，转动角度在-72
°‑
72
°
之间，另一端通过下柳钉42与行走装置5沿着车架1的轴向转动连接，通过连杆4与车架1之间在-72
°‑
72
°
的范围之间进行转动，能够改变沿前后方向移动机器人的质心，允许机器人通过向后移动并加速来向上俯仰，或者在爬过障碍物时通过向前移动来避免倾覆，并且这种伸展还可以降低机器人的高度，使其能够在障碍物下爬行。
31.在本实施例中，行走装置5包括有齿轮槽51，齿轮槽51的外侧设置有两对行走轮52，内侧设置有两对叶轮53，行走轮52与叶轮53一一对应并且通过长齿轮轴54连接，在齿轮槽51内部并列设置有7个用于传动的圆柱齿轮55，齿轮槽51的外壁设置有传动电机56，传动电机56的输出轴通过短齿轮轴57与位于中心位置的圆柱齿轮55连接，位于最外侧的圆柱齿轮55内贯穿有长齿轮轴54，传动电机56通过互相啮合的圆柱齿轮55完成动力的传输，带动行走轮52和叶轮53转动。
32.在本实施例中长齿轮轴54与行走轮52之间通过平键一6连接，长齿轮轴54伸出行走轮52处设置有挡圈一7；长齿轮轴54与叶轮53之间通过平键二8连接，长齿轮轴54伸出叶轮53处设置有挡圈二9；长齿轮轴54与圆柱齿轮55之间通过平键三10连接，长齿轮轴54与圆柱齿轮55轴连接位置的两端均设置有支撑长齿轮轴54旋转，降低运动过程中的摩擦系数，并保证回转精度的轴承11，轴承11的外侧均设置有用于定位的轴承盖12。
33.本技术在工作中时，通过传动电机56带动圆柱齿轮55转动，进而带动行走轮52与叶轮53转动，实现机器人的前后运动；通过驱动电机带动传动齿轮3转动，将动力输出至旋转传动机构2，带动螺杆22转动，进而带动旋转传动机构2转动，最终带动与旋转传动机构2连接的连杆4绕着旋转传动机构2所在位置在0
°‑
180
°
之间的角度转动，从而改变机器人的状态，从陆地行走模式切换成水下行走模式或者将身体倒置，进而适应多种不同的地形环境；通过连杆4与车架1之间在-72
°‑
72
°
的范围之间进行转动，能够改变沿前后方向移动机器人的质心，允许机器人通过向后移动并加速来向上俯仰，或者在爬过障碍物时通过向前移动来避免倾覆，并且这种伸展还可以降低机器人的高度，使其能够在障碍物下爬行；同时在机器人的车架两侧的行走装置上均设置有独立的传动电机，通过控制传动电机的转速进行差速驱动，能够实现机器人的转向。

技术特征：
1.一种水陆两栖特种作业机器人，包括有作为作业机器人主体的车架，其特征在于：所述车架内部设置有驱动电机、微控制器和电池作为控制中心以及动力中心，所述驱动电机分别与微控制器和电池电气连接，所述车架的两侧边均设置有旋转传动机构，每个所述旋转传动机构通过传动齿轮与车架内部的驱动电机连接，所述旋转传动机构下方通过连杆连接有行走装置，每个所述行走装置中均设置有独立的传动电机。2.根据权利要求1所述的一种水陆两栖特种作业机器人，其特征在于：所述旋转传动机构包括有传动壳体、螺杆和涡轮，所述传动壳体通过传动齿轮与驱动电机连接，所述螺杆设置在传动壳体内部，贯穿传动齿轮后，在传动齿轮带动下沿着车架的轴向转动，转动范围在-72
°‑
72
°
之间，所述螺杆的两端通过螺杆轴与车架转动连接，所述螺杆的下方啮合有涡轮，涡轮跟随螺杆的转动而转动。3.根据权利要求2所述的一种水陆两栖特种作业机器人，其特征在于：所述连杆的一端通过上铆钉与涡轮沿着车架的轴向转动连接，转动角度在0
°‑
180
°
之间，另一端通过下柳钉与行走装置沿着车架的轴向转动连接。4.根据权利要求1所述的一种水陆两栖特种作业机器人，其特征在于：所述行走装置包括有齿轮槽，所述齿轮槽的外侧设置有两对行走轮，内侧设置有两对叶轮，所述行走轮与叶轮一一对应通过长齿轮轴连接，所述齿轮槽内部并列设置有多个用于传动的圆柱齿轮，圆柱齿轮之间相互啮合，所述齿轮槽的外壁设置传动电机，传动电机的输出轴通过短齿轮轴与位于中心位置的圆柱齿轮连接，位于最外侧的圆柱齿轮内贯穿有长齿轮轴，带动行走轮和叶轮转动。5.根据权利要求4所述的一种水陆两栖特种作业机器人，其特征在于：所述长齿轮轴与行走轮之间通过平键一连接，长齿轮轴伸出行走轮处设置有挡圈；所述长齿轮轴与叶轮之间通过平键二连接，长齿轮轴伸出叶轮处设置有挡圈；所述长齿轮轴与圆柱齿轮之间通过平键三连接，长齿轮轴与圆柱齿轮轴连接位置的两端均设置有支撑长齿轮轴旋转，降低运动过程中的摩擦系数，并保证回转精度的轴承，所述轴承的外侧均设置有用于定位的轴承盖。

技术总结
本实用新型公开了一种水陆两栖特种作业机器人，包括有作为作业机器人主体的车架，车架的两侧均设置有旋转传动机构，旋转传动机构下方通过连杆连接有行走装置，每个行走装置中均设置有独立的传动电机，本申请通过传动电机控制行走轮与叶轮转动，实现机器人的前后运动；通过驱动电机带动旋转传动机构转动，从而带动与旋转传动机构连接的连杆绕着旋转传动机构所在位置在0


技术研发人员：王林 陈宇飞 陈雨洁 朱梓聪 韩松
受保护的技术使用者：常熟理工学院
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/6/20