一種液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人。包括流線型封閉外殼、N旋翼本體、控制單元、N個(gè)圓筒形密封罩、自動(dòng)上浮裝置、遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)。N個(gè)圓筒形密封罩從上至下貫穿所述封閉外殼，且均勻?qū)ΨQ分布；N旋翼本體的多個(gè)旋翼分別位于N個(gè)密封罩內(nèi)，且N個(gè)旋翼的旋轉(zhuǎn)面處于同一平面；控制單元用于控制N旋翼機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明解決目前液體介質(zhì)下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)中姿態(tài)單一、不靈活等問題，并能夠在斷電或者動(dòng)力不足等緊急情況下自動(dòng)上浮。
【專利說明】一種液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于液體介質(zhì)下機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]由于在一些較大液體容器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)偵察、救援以及危險(xiǎn)作業(yè)等特殊任務(wù)的需求，目前液體內(nèi)部機(jī)器人開始受到各國(guó)研究人員的青睞。液體內(nèi)部機(jī)器人非常適合在液體容器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)搜索、檢測(cè)、偵察和識(shí)別等工作。由于其應(yīng)用環(huán)境較為特殊，如變電器、液壓器，因此相對(duì)已有的水下潛水器比較，它要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、尺寸小、能夠在復(fù)雜環(huán)境中靈活運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。由于液體內(nèi)部環(huán)境未知，甚至帶有危險(xiǎn)?，F(xiàn)實(shí)的需要促使了液體介質(zhì)下機(jī)器人的開發(fā)與研究。
[0003]經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有專利技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00510027657，
【公開日】:2007年I月17日，名稱:小型水下機(jī)器人。一種小型水下機(jī)器人，具有外殼、密封艙、外掛式電動(dòng)螺旋槳推進(jìn)裝置、電動(dòng)姿態(tài)控制裝置、發(fā)泡材料浮體，改進(jìn)后，密封艙殼體的兩端各有一個(gè)開槽支架，三者O形圈徑向密封，一體化齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)姿態(tài)控制裝置的支架裝于開槽支架的槽內(nèi)，外殼分段組成，用接環(huán)連接，外殼中段的兩端面有槽，姿態(tài)控制軸在槽內(nèi)，兩外螺紋接環(huán)擰入外殼中段兩端后將所有零件擠在一起，所有殼體材料均為塑料型材，支架為注塑件，故安裝方便，便于系列化制造。此專利采用外掛式電動(dòng)螺旋槳推進(jìn)裝置，因?yàn)橐后w內(nèi)部環(huán)境的未知性，可能會(huì)被卡住等不安全因素；此外此專利不具備緊急情況下自動(dòng)上浮功能。
[0004]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?201210445986，
【公開日】:2013年3月6日。名稱:一種核電站微小型作業(yè)水下機(jī)器人。一種核電站微小型作業(yè)水下機(jī)器人，它包括水下機(jī)器人本體和岸上控制系統(tǒng)兩部分，其中本體的水平和垂直方向上分別安裝有兩枚推進(jìn)器，前部右側(cè)安裝深度計(jì)，前方底部安裝機(jī)械手，頂部安裝聲納，控制艙安裝在本體中后部，外艙通過透明玻璃罩密封，安裝有后視攝像頭和輔助照明LED燈，本體前部安裝有前視攝像系統(tǒng)，由可變焦耐輻照攝像管，云臺(tái)和照明燈組成，視頻圖像和控制信號(hào)通過屏蔽電纜傳至岸上控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)控制桿、機(jī)械手控制鍵、鍵盤、主顯示屏、速度調(diào)節(jié)旋鈕組成。此發(fā)明由于核電站堆芯池，乏燃料池和構(gòu)件池的監(jiān)測(cè)和簡(jiǎn)單的異物打撈工作。但是此發(fā)明不利于避障、容易被卡住，運(yùn)動(dòng)不方便，姿態(tài)較為固定?，F(xiàn)有潛水器等水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)不靈活，姿態(tài)較為單一，不能很好地滿足特殊的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人，解決目前液體介質(zhì)下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)中姿態(tài)單一，不靈活等問題，并能夠在斷電或者動(dòng)力不足等緊急情況下自動(dòng)上浮。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人，包括流線型封閉外殼、N旋翼本體、控制單元、N個(gè)圓筒形密封罩、自動(dòng)上浮裝置；所述N個(gè)圓筒形密封罩從上至下貫穿封閉外殼形成N個(gè)貫穿孔；所述N旋翼本體的N個(gè)旋翼分別位于N個(gè)貫穿孔內(nèi)，且N個(gè)旋翼的旋轉(zhuǎn)面處于同一平面；控制單元用于控制液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)；其中N≥3。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于:
[0008](I)本發(fā)明基于N旋翼本體提供動(dòng)力，具有在液體內(nèi)部飛行穩(wěn)定性和姿態(tài)多樣性，且通過控制單元能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制飛行。
[0009](2)本發(fā)明采用封閉的流線橢圓型外殼設(shè)計(jì)，在旋翼上、下方的外殼留有網(wǎng)狀小孔。一是機(jī)器人內(nèi)部所有器件安全性得到了保證；二是利用流線橢圓形的設(shè)計(jì)，有助于減少液體對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)阻力，節(jié)省能量；三是由于液體內(nèi)部環(huán)境的不可知，可能會(huì)有一些障礙物，流線橢圓形的另一設(shè)計(jì)有助于液體內(nèi)部機(jī)器人避障、越障；特別是某些情況下被障礙物卡住的時(shí)候，此時(shí)機(jī)器人受力不平衡就可以自動(dòng)從障礙物中脫落。
[0010](3)本發(fā)明根據(jù)阿基米德原理設(shè)計(jì)自動(dòng)上浮裝置，當(dāng)斷電或者緊急情況下，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自動(dòng)上升，提高機(jī)器人的安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的旋翼本體為四旋翼時(shí)總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的旋翼本體為四旋翼時(shí)的俯視圖。
[0013]圖3是本發(fā)明液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的旋翼本體為四旋翼時(shí)的剖視圖。
[0014]圖4是本發(fā)明液 體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的旋翼本體為四旋翼本體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0015]圖5是本發(fā)明液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的旋翼本體為六旋翼時(shí)總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖6是本發(fā)明液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的旋翼本體為六旋翼時(shí)的俯視圖。
[0017]圖7是本發(fā)明液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的旋翼本體為六旋翼時(shí)的剖視圖。
[0018]圖8是本發(fā)明液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的旋翼本體為六旋翼本體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0019]圖9是本發(fā)明中任意一個(gè)旋翼的密封結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖10是本發(fā)明控制單元結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]圖11是本發(fā)明感知系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1和圖5所示，本發(fā)明液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人，包括流線型封閉外殼7、N旋翼本體1、控制單元6、N個(gè)圓筒形密封罩4、自動(dòng)上浮裝置；
[0023]所述N個(gè)圓筒形密封罩4從上至下貫穿封閉外殼7形成N個(gè)貫穿孔，液體可以在N個(gè)貫穿孔中流動(dòng)#個(gè)圓筒形密封罩4可以是正圓形或橢圓形；所述N旋翼本體I的N個(gè)旋翼9分別位于N個(gè)貫穿孔內(nèi)，且N個(gè)旋翼9的旋轉(zhuǎn)面處于同一平面，從而旋動(dòng)液體產(chǎn)生動(dòng)力；根據(jù)液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人在液體內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的要求，當(dāng)N個(gè)旋翼9正轉(zhuǎn)時(shí)，液體給N個(gè)旋翼9向下的壓力從而克服機(jī)器人的浮力，實(shí)現(xiàn)向下的運(yùn)動(dòng)；iN個(gè)旋翼9反轉(zhuǎn)或者停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人將向上運(yùn)動(dòng)。
[0024]N旋翼本體I還包括N個(gè)旋翼電機(jī)8、N個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器10、N個(gè)支撐桿11 ;N個(gè)旋翼9分別安裝在N個(gè)旋翼電機(jī)8上；N個(gè)旋翼電機(jī)8分別與N個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器10相連接；N個(gè)旋翼電機(jī)8分別安裝在N個(gè)支撐桿11的一端#個(gè)支撐桿11的另一端安裝在位于封閉外殼7內(nèi)部的支撐平臺(tái)5上，以便支撐起N旋翼本體I。通過控制N個(gè)旋翼電機(jī)8的轉(zhuǎn)速，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人飛行姿態(tài)的控制。
[0025]N個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器10均與控制單元6連接，控制單元6根據(jù)機(jī)器人需要達(dá)到的不同運(yùn)動(dòng)姿態(tài)計(jì)算出N個(gè)旋翼電機(jī)8需要具備的轉(zhuǎn)速，然后通過N個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器10控制N個(gè)旋翼電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而產(chǎn)生不同的壓力，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的不同位姿。
[0026]如圖3、圖4和圖8所示，控制單元6固定放置在四旋翼本體I中央?？刂茊卧?是機(jī)器人的大腦所在，負(fù)責(zé)處理當(dāng)前感知數(shù)據(jù)、與人機(jī)交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信、控制N旋翼機(jī)器人的飛行動(dòng)作等功能。
[0027]如圖10所示，控制單元6包括主控單片機(jī)13、姿態(tài)測(cè)量傳感器14、氣壓傳感器15、超聲波傳感器16 ;主控單片機(jī)13用于計(jì)算N個(gè)旋翼電機(jī)8的轉(zhuǎn)速，控制N旋翼本體I按照操縱員發(fā)送的控制命令飛行；姿態(tài)測(cè)量傳感器14包括三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì)，用于提供和反饋液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的實(shí)時(shí)位姿；氣壓傳感器15用于測(cè)量氣壓，并提供給主控單片機(jī)13用于計(jì)算液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人在液體內(nèi)部的當(dāng)前高度；超聲波傳感器16用于測(cè)量液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人與周圍障礙物的距離，并將距離信息反饋至主控單片機(jī)13。
[0028]如圖9所示，N個(gè)旋翼電機(jī)8分別與N個(gè)旋翼9同時(shí)位于N個(gè)貫穿孔內(nèi)；N個(gè)旋翼電機(jī)8的外部分別用旋翼電機(jī)密封罩包裹,阻止液體的滲入#個(gè)支撐桿11與密封罩4的連接處密封結(jié)合；將機(jī)器人的其余部件完全密封在封閉外殼7內(nèi)。通過前述密封處理，一方面機(jī)器人內(nèi)部元件與液體隔絕，防止導(dǎo)電等安全問題；另一方面機(jī)器人內(nèi)部與外界物體隔絕，是機(jī)器人外部盡量保持光滑的流線型外形，防止機(jī)器人被外界物體鉤掛等問題。
[0029]每個(gè)N個(gè)貫穿孔的兩端均安裝有過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)阻止雜物進(jìn)入貫穿孔，從而保護(hù)N個(gè)旋翼9的正常工作。
[0030]如圖10所示，本發(fā)明一種液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人還包括遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)，所述遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)包括遙控裝置19、遙控收發(fā)模塊18和單片機(jī)遙控收發(fā)模塊17，單片機(jī)遙控收發(fā)模塊17集成在控制單元6內(nèi)；遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)命令與主控單片機(jī)13的通信；操作員通過遙控裝置19將指令數(shù)據(jù)通過遙控收發(fā)模塊18發(fā)送給主控單片機(jī)13，主控單片機(jī)13通過單片機(jī)遙控收發(fā)模塊17接收指令數(shù)據(jù)；主控單片機(jī)13根據(jù)指令數(shù)據(jù)控制四旋翼機(jī)器人工作，例如:主控單片機(jī)13根據(jù)接收的目標(biāo)位置和姿態(tài)指令計(jì)算出四個(gè)旋翼電機(jī)8-1、
8-2、8-3、8-4的轉(zhuǎn)速，從而控制機(jī)器人到達(dá)目標(biāo)位置。
[0031]如圖1、圖5和圖10所示，本發(fā)明一種液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人還包括感知系統(tǒng)，所述感知系統(tǒng)包括兩自由度可調(diào)節(jié)裝置2、攝像頭23 ;所述兩自由度可調(diào)節(jié)裝置2包括縱向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)24、支桿25、橫向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)26、底座27 ;攝像頭23安裝在縱向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)24上，實(shí)現(xiàn)攝像頭23在縱向的轉(zhuǎn)動(dòng)；縱向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)24安裝在支桿25的一端，支桿25的另一端與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)26相連接，橫向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)26安裝在底座27上，實(shí)現(xiàn)支桿25在橫向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)攝像頭23的橫向轉(zhuǎn)動(dòng)，兩自由度可調(diào)節(jié)裝置2通過底座27安裝在封閉外殼7的內(nèi)部；可調(diào)節(jié)裝置2縱向和橫向的控制可以由控制單元6控制。
[0032]如圖10所示，本發(fā)明基于四旋翼原理的液體介質(zhì)下機(jī)器人，還包括人機(jī)交互系統(tǒng)，所述人機(jī)交互系統(tǒng)包括上位機(jī)20、上位機(jī)無線收發(fā)模塊21、單片機(jī)無線收發(fā)模塊22 ;單片機(jī)無線收發(fā)模塊22集成在控制單元6內(nèi)，上位機(jī)無線收發(fā)模塊21與單片機(jī)無線收發(fā)模塊22通過無線網(wǎng)絡(luò)通信。[0033]操作員可以通過上位機(jī)20發(fā)送控制命令并通過上位機(jī)無線收發(fā)模塊21和單片機(jī)無線收發(fā)模塊22傳輸給主控單片機(jī)13，從而向四個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器10-1、10-2、10-3、10-4發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制。
[0034]主控單片機(jī)13也可以通過單片機(jī)無線收發(fā)模塊22向人機(jī)交互系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收/發(fā)送四旋翼機(jī)器人的各種飛行數(shù)據(jù)，包括感知系統(tǒng)、姿態(tài)測(cè)量傳感器14、氣壓傳感器15、超聲波傳感器16采集的圖像視頻信息，機(jī)器人位姿、深度、速度、飛行軌跡、電源電壓等重要信息，人機(jī)交互系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信息顯示在上位機(jī)20上。
[0035]當(dāng)本發(fā)明一種液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人同時(shí)安裝有遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)時(shí)，操作員既可以通過遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)四旋翼機(jī)器人的控制，也可以通過人機(jī)交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)四旋翼機(jī)器人的控制。
[0036]進(jìn)一步，可以將遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)的遙控裝置19、遙控收發(fā)模塊18和人機(jī)交互系統(tǒng)的上位機(jī)20、上位機(jī)無線收發(fā)模塊21集成在一個(gè)硬件內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的易于攜帶的特點(diǎn)。
[0037]如圖1和圖5所示，本發(fā)明一種液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人所述自動(dòng)上浮裝置為一個(gè)密封的可充氣腔體3，可充氣腔體3在液體內(nèi)部產(chǎn)生的浮力大于液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的自重?？沙錃馇惑w3是使用具有收縮能力的材料制作，比如pp材料，軋光尼龍。自動(dòng)上浮裝置可以放置于四旋翼機(jī)器人內(nèi)幾何中心上方。
[0038]自動(dòng)上浮裝置可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)四旋翼機(jī)器人在液體中的自動(dòng)上浮。根據(jù)阿基米德原理Fff= P agVfit^P GiA=mg,設(shè)定可充氣腔體3在液體內(nèi)部產(chǎn)生的浮力約等于四旋翼機(jī)器人自身重力的1.5倍，當(dāng)四旋翼機(jī)器人斷電或者某些緊急情況下失去動(dòng)力時(shí)，依靠可充氣腔體3產(chǎn)生的大于自身重量的浮力，四旋翼機(jī)器人能夠自動(dòng)上浮。當(dāng)計(jì)算出所需氣體體積時(shí)，操作員可以事先向充氣口灌入目標(biāo)體積的氣體。比如在水中，P 排=1.5m, P *為lg/cm3，機(jī)器人重量為1500g，如此只需要往可充氣腔體注入2250cm3，也就是一個(gè)13cm大小的立方體。
[0039]如圖1和圖5所示，流線型封閉外殼7可以為橢圓形。封閉外殼7的流線型設(shè)計(jì)有助于減少液體對(duì)四旋翼機(jī)器人的阻力，節(jié)約能量。
[0040]本發(fā)明液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的N旋翼本體I可以是四旋翼、六旋翼、八旋翼
坐寸ο
[0041]實(shí)施例一
[0042]本發(fā)明液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的旋翼本體為四旋翼時(shí)的具體結(jié)構(gòu)如下:
[0043]如圖2、圖3和圖4所示，包括流線型封閉外殼7、四旋翼本體1、控制單元6。
[0044]四個(gè)圓筒形密封罩4-1、4-2、4-3、4-4從上至下貫穿封閉外殼7 ;四旋翼本體I的四個(gè)旋翼9-1、9-2、9-3、9-4分別位于四個(gè)密封罩4-1、4_2、4-3、4_4所形成的貫穿孔內(nèi)，且四個(gè)旋翼9-1、9-2、9-3、9-4的旋轉(zhuǎn)面處于同一平面。 [0045]四旋翼本體I還包括四個(gè)旋翼電機(jī)8-1、8-2、8-3、8_4、四個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器10-1、
10-2、10-3、10-4、四個(gè)支撐桿 11-1、11-2、11-3、11-4 ;四個(gè)旋翼 9_1、9-2、9-3、9_4 分別安裝在四個(gè)旋翼電機(jī)8-1、8-2、8-3、8-4上；四個(gè)旋翼電機(jī)8-1、8-2、8-3、8-4分別與四個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器10-1、10-2、10-3、10-4相連接；四個(gè)旋翼電機(jī)8-1、8_2、8-3、8_4分別安裝在四個(gè)支撐桿11-1、11-2、11-3、11-4的一端；四個(gè)支撐桿11_1、11_2、11_3、11_4的另一端安裝在位于封閉外殼7內(nèi)部的支撐平臺(tái)5上，以便支撐起四旋翼本體1，四個(gè)支撐桿11-1、11_2、11-3、11-4相互之間的夾角可以調(diào)整，從而形成不同的形狀，一般為“X”形。
[0046]四個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器10-1、10-2、10-3、10-4均與本體控制單元6連接，控制單元6根據(jù)機(jī)器人需要達(dá)到的不同運(yùn)動(dòng)姿態(tài)計(jì)算出旋翼電機(jī)8-1、8-2、8-3、8-4需要具備的轉(zhuǎn)速，然后通過四個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器10-1、10-2、10-3、10-4控制四個(gè)旋翼電機(jī)8-1、8_2、8_3、
8-4的轉(zhuǎn)速，從而使四個(gè)旋翼9-1、9-2、9-3、9-4產(chǎn)生不同的壓力，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的不同位姿。當(dāng)四個(gè)旋翼9-1、9-2、9-3、9-4產(chǎn)生向下的合推力加機(jī)器人的重力大于浮力時(shí)，機(jī)器人向下運(yùn)動(dòng)；當(dāng)相反的改變旋翼9-2和9-4的轉(zhuǎn)速時(shí)，會(huì)引起機(jī)器人俯仰運(yùn)動(dòng)；當(dāng)相反的改變旋翼
9-1和9-3的轉(zhuǎn)速時(shí)，會(huì)引起滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；四個(gè)旋翼9-1、9-2、9-3、9-4轉(zhuǎn)速不同會(huì)引起偏航運(yùn)動(dòng)。
[0047]四個(gè)旋翼電機(jī)8-1、8-2、8-3、8-4分別同時(shí)與四個(gè)旋翼9-1、9-2、9-3、9-4位于四個(gè)密封罩4-1、4-2、4-3、4-4內(nèi)；四個(gè)旋翼電機(jī)8-1、8_2、8-3、8_4的外部分別用旋翼電機(jī)密封罩包裹,阻止液體的滲入；四個(gè)支撐桿11-1、11-2、11-3、11-4與密封罩4-1、4-2、4-3、4-4的連接處密封結(jié)合，將機(jī)器人的其余部件完全密封在封閉外殼7內(nèi)。
[0048]每個(gè)密封罩4-1、4-2、4-3、4_4的兩端均安裝有過濾網(wǎng)。
[0049]控制單元6固定放置在四個(gè)支撐桿11-1、11-2、11-3、11-4的連接處，以支撐平臺(tái)5的中央位置為最佳。
[0050]控制單元6的主控單片機(jī)13用于計(jì)算四個(gè)旋翼電機(jī)8-1、8-2、8-3、8_4的轉(zhuǎn)速，控制四旋翼本體I按照操縱員發(fā)送的控制命令穩(wěn)定飛行。
[0051]實(shí)施例二
[0052]本發(fā)明液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的旋翼本體為六旋翼時(shí)的具體結(jié)構(gòu)如下:
[0053]如圖5、圖6、圖7和圖8所示，包括流線型封閉外殼7、四旋翼本體1、控制單元6。
[0054]六個(gè)圓筒形密封罩6-1、6-2、6-3、6-4、6-5、6_6從上至下貫穿封閉外殼7 ;六旋翼本體I的六個(gè)旋翼9-1、9-2、9-3、9-4、9-5、9-6分別位于六個(gè)密封罩4_1、4-2、4-3、4-4、4-5、
5-6所形成的貫穿孔內(nèi)，且六個(gè)旋翼9-1、9-2、9-3、9-4、9-5、9-6的旋轉(zhuǎn)面處于同一平面。
[0055]六旋翼本體I還包括六個(gè)旋翼電機(jī)8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6、六個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 10-1、10-2、10-3、10-4、10-4、10-5、10-6、六個(gè)支撐桿 11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6 ;六個(gè)旋翼9-1、9-2、9-3、9-4、9-5、9-6分別安裝在六個(gè)旋翼電機(jī)8-1、8_2、8-3、8_4、8-5,8-6上；六個(gè)旋翼電機(jī)8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6分別與六個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器10_1、
10-2、10-3、10-4、10-5、10-6相連接；六個(gè)旋翼電機(jī) 8_1、8-2、8-3、8-4、8-5、8_6 分別安裝在六個(gè)支撐桿 11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6 的一端；六個(gè)支撐桿 11-1、11-2、11-3、11-4、
11-5,11-6的另一端安裝在位于封閉外殼7內(nèi)部的支撐平臺(tái)5上，以便支撐起六旋翼本體I，六個(gè)支撐桿11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6相互之間的夾角可以調(diào)整，從而形成不同的形狀，一般為“X”形。
[0056]六個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6均與本體控制單元6連接，控制單元6根據(jù)機(jī)器人需要達(dá)到的不同運(yùn)動(dòng)姿態(tài)計(jì)算出旋翼電機(jī)8-1、8-2、8-3、8-4、
8-5,8-6需要具備的轉(zhuǎn)速，然后通過六個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、
10-6控制六個(gè)旋翼電機(jī)8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6的轉(zhuǎn)速，從而產(chǎn)生不同的壓力，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的不同位姿。[0057]六個(gè)旋翼電機(jī)8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6分別同時(shí)與六個(gè)旋翼9-1、9_2、9_3、
9-4、9-5、9-6 位于六個(gè)密封罩 4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4-6 內(nèi)；六個(gè)旋翼電機(jī) 8_1、8_2、8-3、8-4、8-5、8_6的外部分別用旋翼電機(jī)密封罩包裹,阻止液體的滲入；六個(gè)支撐桿11_1、
11-2、11-3、11-4、11-5、11-6 與密封罩 4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、5_6 的連接處密封結(jié)合，將機(jī)器人的其余部件完全密封在封閉外殼7內(nèi)。
[0058]每個(gè)密封罩4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4_6的兩端均安裝有過濾網(wǎng)。
[0059]控制單元6固定放置在六個(gè)支撐桿11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6的連接處，以支撐平臺(tái)5的中央位置為最佳。
[0060]控制單元6的主控單片機(jī)13用于計(jì)算六個(gè)旋翼電機(jī)8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6的轉(zhuǎn)速，控制六旋翼本體I按照操縱員發(fā)送的控制命令穩(wěn)定飛行。
【權(quán)利要求】
1.一種液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人，其特征在于，包括流線橢圓型封閉外殼(7)、N旋翼本體(1)、控制單元(6)、N個(gè)圓筒形密封罩(4)、自動(dòng)上浮裝置；所述N個(gè)圓筒形密封罩(4)從上至下貫穿封閉外殼(7)形成N個(gè)貫穿孔；所述N旋翼本體(1)的N個(gè)旋翼(9)分別位于N個(gè)貫穿孔內(nèi)，且N個(gè)旋翼(9)的旋轉(zhuǎn)面處于同一平面；控制單元(6)用于控制液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)；其中N > 3。
2.如權(quán)利要求1所述的液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人，其特征在于，N旋翼本體(1)還包括N個(gè)旋翼電機(jī)(8)、N個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(10)、N個(gè)支撐桿(11) ;N個(gè)旋翼(9)分別安裝在N個(gè)旋翼電機(jī)(8)上；N個(gè)旋翼電機(jī)(8)分別與N個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(10)相連接#個(gè)旋翼電機(jī)(8)分別安裝在N個(gè)支撐桿(11)的一端；N個(gè)支撐桿(11)的另一端安裝在位于封閉外殼7內(nèi)部的支撐平臺(tái)(5)上；N個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(10)均與控制單元(6)連接，控制單元(6)通過N個(gè)旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(10)控制N個(gè)旋翼電機(jī)(8)的轉(zhuǎn)速。
3.如權(quán)利要求2所述的液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人，其特征在于，控制單元(6)包括主控單片機(jī)(13)、姿態(tài)測(cè)量傳感器(14)、氣壓傳感器(15)、超聲波傳感器(16)； 主控單片機(jī)(13)用于計(jì)算旋翼電機(jī)(8)的轉(zhuǎn)速，控制N旋翼本體(1)按照操縱員發(fā)送的控制命令飛行； 姿態(tài)測(cè)量傳感器(14)包括三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì)，用于提供和反饋液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的實(shí)時(shí)位姿； 氣壓傳感器(15)用于測(cè)量氣壓，并提供給主控單片機(jī)(13)用于計(jì)算液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人在液體內(nèi)部的當(dāng)前高度； 超聲波傳感器(16)用于測(cè)量液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人與周圍障礙物的距離，并將距離信息反饋至主控單片機(jī)(13)。·
4.如權(quán)利要求1所述的液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人，其特征在于，N個(gè)旋翼電機(jī)(8)分別與N個(gè)旋翼(9)同時(shí)位于N個(gè)貫穿孔內(nèi)；N個(gè)旋翼電機(jī)(8)的外部分別用旋翼電機(jī)密封罩包裹#個(gè)支撐桿(11)與密封罩(4)的連接處密封結(jié)合；N個(gè)貫穿孔的兩端均安裝有過濾網(wǎng)。
5.如權(quán)利要求1所述的液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人，其特征在于，機(jī)器人質(zhì)心在幾何中心正下方。
6.如權(quán)利要求1所述的液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人，其特征在于，N=4,四個(gè)旋翼(9-1、9-2、9-3、9-4)產(chǎn)生向下的合推力和機(jī)器人重力之和大于浮力時(shí)，機(jī)器人向下運(yùn)動(dòng)；當(dāng)相反地改變旋翼(9-2、9-4)的轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)器人做俯仰運(yùn)動(dòng)；當(dāng)相反地改變旋翼(9-1、9-3)的轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)器人做滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)四個(gè)旋翼(9-1、9-2、9-3、9-4)轉(zhuǎn)速不同時(shí)，機(jī)器人做非直線運(yùn)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人，其特征在于，所述自動(dòng)上浮裝置為充有空氣的腔體(3)，腔體(3)在液體內(nèi)部產(chǎn)生的浮力大于液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人的自重。
8.如權(quán)利要求1所述的液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人，其特征在于，還包括遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)，所述遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)包括遙控裝置(19)、遙控收發(fā)模塊(18)和單片機(jī)遙控收發(fā)模塊(17)，單片機(jī)遙控收發(fā)模塊(17)集成在控制單元(6)內(nèi)；遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)命令與主控單片機(jī)(23)的通信；操作員通過遙控裝置(19)將指令數(shù)據(jù)通過遙控收發(fā)模塊(18)發(fā)送給主控單片機(jī)(23)，主控單片機(jī)(23)通過單片機(jī)遙控收發(fā)模塊(17)接收指令數(shù)據(jù)；主控單片機(jī)(23)根據(jù)指令數(shù)據(jù)控制多旋翼機(jī)器人工作。
9.如權(quán)利要求1所述的液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人，其特征在于，還包括感知系統(tǒng)，所述感知系統(tǒng)包括兩自由度可調(diào)節(jié)裝置(2)、攝像頭(23);所述兩自由度可調(diào)節(jié)裝置(2)包括縱向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(24 )、支桿(25 )、橫向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(26 )、底座(27 );攝像頭(23 )安裝在縱向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(24 )上，實(shí)現(xiàn)攝像頭(23 )在縱向的轉(zhuǎn)動(dòng)；縱向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(24 )安裝在支桿(25 )的一端，支桿(25 )的另一端與橫向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(26 )相連接，橫向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(26 )安裝在底座(27 )上，實(shí)現(xiàn)支桿(25)在橫向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)攝像頭(23)的橫向轉(zhuǎn)動(dòng)，兩自由度可調(diào)節(jié)裝置(2)通過底座(27)安裝在封閉外殼(7)的內(nèi)部；可調(diào)節(jié)裝置(2)縱向和橫向的控制可以由遙控裝置發(fā)送命令完成。
10.如權(quán)利要求1所述的液體介質(zhì)下多旋翼機(jī)器人，其特征在于，還包括人機(jī)交互系統(tǒng)，所述人機(jī)交互系統(tǒng)包括上位機(jī)(20)、上位機(jī)無線收發(fā)模塊(21)、單片機(jī)無線收發(fā)模塊(22);單片機(jī)無線收發(fā)模塊(22)集成在控制單元(6)內(nèi)，上位機(jī)無線收發(fā)模塊(21)與單片機(jī)無線收發(fā)模塊(22)通過無線網(wǎng)絡(luò)通信； 操作員通過上位機(jī)(20)發(fā)送控制命令并通過上位機(jī)無線收發(fā)模塊(21)和單片機(jī)無線收發(fā)模塊(22 )傳輸給主控單片機(jī)(23 )，從而向控制單元(6 )發(fā)送指令； 主控單片機(jī)(23)通過無線收發(fā)模塊(22)向人機(jī)交互系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸多旋翼機(jī)器人的飛行數(shù)據(jù)，人機(jī)交互系統(tǒng)將飛·行數(shù)據(jù)信息顯示在上位機(jī)(20 )上。
【文檔編號(hào)】B63G8/14GK103847939SQ201410096314
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】劉永, 陳和平, 龔毅 申請(qǐng)人:南京赫曼機(jī)器人自動(dòng)化有限公司