一种水陆空墙壁四栖机器人的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机器人，特别涉及一种水陆空墙壁四栖机器人。
【背景技术】
[0002]近年来，随着社会的发展，对机器人的应用越来越多，如用来侦查、救援、特种作业等。常见的机器人有飞行机器人、爬壁机器人、地面行走机器人和水上行走机器人。但传统的飞行机器人续航时间短，侦查时隐蔽性差;爬壁机器人移动速度慢，越障能力差。对此专利201110322551.6公开了一种具有飞行和吸附两种功能的机器人，该机器人以四旋翼为主体，通过吸附装置使机器人拥有在墙壁表面栖息的能力，其吸附功率远小于飞行功率，针对固定目标侦测时间大幅增加。但其无法实现爬壁的功能，降低了机器人的灵活性。专利201510066785.7公开了一种飞行爬壁机器人，该机器人除具有飞行和栖息于墙壁的功能夕卜，还拥有爬壁功能，但其爬壁时的灵活性、稳定性和隐蔽性较差。专利200910079365.7公开了一种多旋翼腿轮式多功能空中机器人，该机器人拥有飞行和爬壁的能力，但其不具有栖息与墙壁的功能，同样其爬壁时的灵活性、稳定性和隐蔽性较差。专利201520649047.0公开了一种海陆空四轴双体交通工具，该机器人具有飞行、地面行走和水面行走的功能，但其水面行走和陆地行走时需要额外的电机，装置不够紧凑。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决现有的机器人在进行相关作业过程中存在诸多问题而提供的一种水陆空墙壁四栖机器人。
[0004]本发明提供的水陆空墙壁四栖机器人包括有飞行系统、爬壁行走系统、吸附系统、支撑系统、漂浮系统和控制系统，其中飞行系统为机器人的主体，吸附系统和支撑系统安装在飞行系统顶部，爬壁行走系统连接在飞行系统下部，漂浮系统安装在爬壁行走系统底部，控制系统控制飞行系统、爬壁行走系统、吸附系统、支撑系统和漂浮系统的工作实现对机器人的整体控制。
[0005]飞行系统包括有机架、可旋转电机组件、第一舵机、第一摇杆、第二摇杆和连杆，其中机架由两个纵向连杆、两个横向连杆、轴承座、底板和顶板组成，两横向连杆利用T型连接件连接在纵向连杆上，横向连杆的中间位置由连接座与底板连接，连接座由螺栓螺母固定在顶板上，底板与顶板之间由双头螺栓和螺母连接，轴承座竖直的固连在纵向连杆的两端，所述的可旋转电机组件为对称结构，设置有两组，可旋转电机组件靠两端的轴承安装在机架的轴承座中，可旋转电机组件由无刷电机、螺旋桨、电机座、第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆和轴承组成，其中无刷电机、螺旋桨、电机座、第一连接杆、第二连接杆和轴承均设置有两个，第一连接杆两端分别与轴承内孔和第二连杆内孔过盈配合连接，第二连接杆的另一端连接在电机座的孔中，电机座另一侧的孔中连有第三连接杆，第三连接杆另一端同样连接有电机座，电机座另一侧孔中连有第二连接杆，第二连接杆另一端连接有第一连接杆，通过第一连接杆末端与轴承相连，螺旋桨安装在无刷电机上，无刷电机底部有螺纹孔，能够与电机座通过螺钉连接，两个无刷电机的轴线方向相同，第一舵机、第一摇杆、第二摇杆和连杆设有两组，第一舵机固定在底板下，第一摇杆一端固连在第一舵机上，另一端与连杆铰接，连杆另一端与第二摇杆铰接，第二摇杆另一端固连在第三连接杆上。
[0006]纵向连杆和横向连杆的材质为碳纤维管；底板和顶板为碳纤维材料或轻质铝制成;T型连接件、连接座和轴承座材质为ABS材料，第一连接杆的材质为轻质铝，第二连接杆和第三连接杆的材质为碳纤维管，电机座的材质为ABS材料，前述组件中ABS材料均能利用3D打印技术加工制造。
[0007]爬壁行走系统包括底盘、前轮、后轮、弹簧伸缩杆、圆形导轨、滑块、丝杠螺母、步进电机、第三舵机，圆形导轨设有四个，分别通过T型连接件固连在纵向连杆上，且四个圆形导轨保持竖直，四个圆形导轨上套有四个滑块，四个滑块连接在底盘上，底盘中间位置连有丝杠螺母，丝杠螺母与步进电机相连，通过步进电机实现底盘的升降，步进电机穿透顶板固定在底板上，两后轮固定在底盘后方，后轮保持固定且始终保持与纵向连杆平行的方向，两弹簧伸缩杆连接在底盘前方，两弹簧伸缩杆另一端固定有第三舵机，第三舵机的方向竖直向上，两第三舵机另一端与两前轮相连，以控制前轮转动，两前轮外侧设有两个制动器，制动器缩回能够起到前轮锁死的作用。
[0008]支撑系统包括第二舵机、支撑杆、弯曲弹簧和滚轮，第二舵机固定在顶板上中间靠前位置，第二舵机头部连有支撑杆，支撑杆末端通过弯曲弹簧与滚轮相连。
[0009]吸附系统包括真空吸盘和真空栗，真空栗固定在底板下，真空栗与真空吸盘通过管路连接，真空吸盘利用螺母连接在顶板上。
[0010]漂浮系统包括两个浮体，两浮体分别连接在圆形导轨下方，浮体还通过管路与真空栗连接，浮体为可充气形式，能够利用真空栗进行充气放气。
[0011 ]控制系统包括有单片机、陀螺仪、加速度计、高度计、GPS模块、超声波传感器、气压传感器、无刷电调、舵机驱动器、电机驱动器、无线数据传输模块、远程遥控器、第一电磁阀和第二电磁阀，其中陀螺仪、加速度计、高度计、GPS模块、超声波传感器、气压传感器、无刷电调、舵机驱动器、电机驱动器、无线数据传输模块、第一电磁阀和第二电磁阀连接在单片机上，远程遥控器通过无线数据传输模块与单片机实现数据传输，控制系统中的陀螺仪与加速度计用来采集机器人的运动信息和姿态信息，高度计能够测量机器人的当前高度，通过GPS模块能够实现飞行机器人自主导航飞行，超声波传感器用以实现飞行机器人的壁障功能，单片机用来实现对机器人的整体控制，无刷电调与无刷电机相连，用来调节无刷电机转速;舵机驱动器上连有第一舵机、第二舵机和第三舵机，用以控制各个舵机的转动角度；第一电磁阀和第二电磁阀分别用来控制真空吸盘及浮体气路的通断；电机驱动器与真空栗相连，可控制真空栗的通断及正反转;气压传感器安装在真空吸盘气路中，以检测气路中的气压值。
[0012]本发明的工作原理:
[0013]1、飞行原理:
[0014]飞行前需调节螺旋桨至水平位置，此时的飞行系统相当于四旋翼飞行器，通过控制系统调节四个无刷电机的转速即可实现升降和前后左右飞行。
[0015]2、行走原理:
[0016]行走前先将爬壁行走系统的两个前轮和两个后轮降至最低位置。在行走速度要求不高的情况下保持前两个螺旋桨与地面水平且关闭前两个无刷电机，后两个螺旋桨与地面垂直，此时后两个螺旋桨为机器人提供行走动力。
[0017]在两前轮摆正的情况下，当后两个螺旋桨以相同的转速正转时，机器人获得一个向前的作用力，此时机器人向前运动;若后两个螺旋桨以相同的转速反转时，机器人获得一个向后的作用力，此时机器人向后运动。
[0018]在两前轮向右转且没有被锁住时，后两个螺旋桨正转，且左后螺旋桨的转速大于右后螺旋桨的转速时，机器人向前行进且向右侧转弯;若后两个螺旋桨反转，且左后螺旋桨的转速大于右后螺旋桨的转速时，机器人向后行进且向右侧转弯。转弯速度快慢由后两个电机的转速决定，转弯半径的大小由两前轮的转角大小及后两个螺旋桨的转速差决定，两前轮转角越大且后两个螺旋桨的转速差越大，则转弯半径越小。若两前轮右转且右前轮被锁住时，后两个螺旋桨正转，且左后螺旋桨的转速大于右后螺旋桨的转速时，机器人以右前轮为中心向右前转弯;若后两个螺旋桨反转，且左后螺旋桨的转速大于右后螺旋桨的转速时，机器人以右前轮为中心向右后转弯。转弯速度由两前轮转角大小及后两个螺旋桨的转速快慢及转速差决定。
[0019]相同的在两前轮向左转且没有被锁住时，后两个螺旋桨正转，且右后螺旋桨的转速大于左后螺旋桨的转速时，机器人向前行进且向左侧转弯;若后两个螺旋桨反转，且右后螺旋桨的转速大于左后螺旋桨的转速时，机器人向后行进且向左侧转弯。转弯速度快慢由后两个电机的转速决定，转弯半径的大小由两前轮的转角大小及后两个螺旋桨的转速差决定，两前轮转角越大且后两个螺旋桨的转速差越大，则转弯半径越小。若两前轮左转且左前轮被锁住时，后两个螺旋桨正转，且右后螺旋桨的转速大于左后螺旋桨的转速时，机器人以左前轮为中心向左前转弯;若后两个螺旋桨反转，且右后螺旋桨的转速大于左后螺旋桨的转速时，机器人以左前轮为中心向左后转弯。转弯速度由两前轮转角大小及后两个螺旋桨的转速快慢及转速差决定。
[0020]在机器人对行走速度要求较高的情况下保持前四个螺旋桨均与地面垂直，此时四个螺旋桨同时为机器人提供行走动力。四个螺旋桨均与地面垂直时机器人的行走转弯策略与后两个螺旋桨与地面垂直时基本相同，只是将左后螺旋桨置换为左侧两螺旋桨(左前螺旋桨和左后螺旋桨)，右后螺旋桨置换为右侧两螺旋桨(右前螺旋桨和右后螺旋桨)。
[0021]机器人还可以保持四个螺旋桨都处于倾斜状态，实现机器人的前后左右行进，此种运动形式的运动过程比较平稳，但相对耗电。
[0022]3、爬陡坡原理:
[0023]在坡度较大时正常的行走模式可能会出现打滑或侧翻的情况，此时前两个水平螺旋桨可反转，这样机器人获得一个向下的作用力，还可以保持四个螺旋桨处于倾斜状态，使机器人获得一个向下的分力，增加机器人的抓地力，防止机器人在爬坡时出现打滑及侧翻的情况。
[0024]4、爬壁原理:
[0025]竖直墙壁爬壁时机器人的两个前轮和两个后轮升至最上方，均与墙壁接触，飞行器的上方朝向墙壁，此时四个螺旋桨始终为机器人提供垂直于墙壁向里的力，保证机器人紧贴于墙壁。机器人静止时两个前轮处于锁紧状态，此时机器人的重力与墙壁及两个前轮和两个后轮之间的摩擦力相平衡，保证机器人不会受重力的影响而下落。
[0026]机器人在竖直墙壁行走时四个螺旋桨均处于倾斜位置。根据行走方向的不同，可以分为三种运动形式，分别是竖直行走、水平行走和倾斜行走。竖直行走时机器人的重力完全靠螺旋桨提供的升