空潛兩棲機器人及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種兩棲機器人，特別涉及一種即可在水下航行又可在空中飛行的兩棲機器人。
【背景技術】
[0002]隨著科技的發(fā)展，人類通過機器人對世界的探索方法不斷進步，無人水下航行器作為一種探索海洋的有利工具，在軍事和民用上都起到了重要作用；多軸飛行器作為一種飛行工具，可低空作業(yè)，能夠進行航拍、物品投遞等工作。
[0003]目前，大多數(shù)無人水下航行器的回收過程都依賴于船舶、艦艇，并且回收過程繁瑣，這極大的降低了水下作業(yè)的工作效率；飛行器作為空中偵查的有利工具，但長時間的飛翔在空中容易暴露自身，并且大多數(shù)飛行器不具備防水功能。尤其是在海上的雷雨電氣，航行器及其容易丟失。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種結構簡單的空潛兩棲機器人。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種空潛兩棲機器人，包括帶電子艙的機架；所述機架為三角翼機架；所述機架上分別設置有空中運動系統(tǒng)和水下運動系統(tǒng)。
[0006]作為對本發(fā)明所述的空潛兩棲機器人的改進:所述空中運動系統(tǒng)包括在機架三個頂點分別設置的空氣推進器；所述空氣推進器包括帶螺旋槳的電機，所述螺旋槳的外圍設置有空氣圈；所述空氣圈與機架的銜接處采用大圓弧過度；所述三個空氣圈所占面積總和不超過機架三角形面積的六分之五；所述電機的輸出軸上設置有防止高壓力水流的初級密封和防止低壓力水流的次級密封；所述初級密封為可控靜密封；次級密封為動密封。
[0007]作為對本發(fā)明所述的空潛兩棲機器人的進一步改進:所述空氣圈包括擋水板、滑動電機和外殼；所述外殼與機架的頂點相固定，其采用底圈直徑小于頂圈直徑的結構，底圈到頂圈的形狀采用圓弧過渡；所述滑動電機通過三角支架固定于外殼內側，其輸出軸上設置擋水板；所述擋水板包括內層和外層。
[0008]作為對本發(fā)明所述的空潛兩棲機器人的進一步改進:所述水下運動系統(tǒng)包括在機架的尾端設置的空氣能推進器和尾舵；所述尾舵包括左、右調整的舵和上、下調整的舵。
[0009]作為對本發(fā)明所述的空潛兩棲機器人的進一步改進:所述密封艙下側面設置有緩沖艙，所述緩沖艙包括水室，所述水室上開口設置有帶水孔的排水門，該排水門與緩沖艙幾何體銜接構成一體。
[0010]空潛兩棲機器人的使用方法；分為空中運行狀態(tài)和水下運行狀態(tài)；所述空中運行狀態(tài)如下:空氣推進器內電機的初級密封解鎖，空氣圈的擋水板外層收回內層夾縫內，空氣推進器的電機啟動，帶動螺旋槳產(chǎn)生上浮力；通過調整每個螺旋槳的轉速改變機器人高度和方向；空氣能推進器產(chǎn)生推力，輔助其前進；所述水下運行狀態(tài)如下:空氣推進器內電機的初級密封鎖緊，空氣圈的擋水板外層從內層夾縫內伸出，通過空氣能推進器產(chǎn)生推力；通過尾舵分別進行左、右、上、下的運動方向調整。
[0011]作為本發(fā)明所述的空潛兩棲機器人的使用方法的改進:空中進入水中的時候，步驟如下:通過空氣推進器轉速降低，其高度下降；在水面上，空氣圈的擋水板外層從內層夾縫內伸出至完全，空氣推進器的電機停止轉動，同時空氣推進器的初級密封鎖緊，機架進入水面，緩沖艙的水室中排水門關閉，水流通過水孔進入水室，同時水流通過擋水板縫隙進入空氣圈，機器人浮力減小，并下沉；機器人完全進入水中后，開啟空氣能推進器，通過尾舵分別進行左、右、上、下的運動方向調整。
[0012]作為本發(fā)明所述的空潛兩棲機器人的使用方法的改進:水中進入空氣中的時候，步驟如下:通過尾舵分別進行左、右、上、下的運動方向調整，使得機架進入水面；貼近水面時，空氣推進器的初級密封解鎖，空氣圈的擋水板外層收回內層內；緩沖艙的排水門打開，加速排水；當空氣圈內有水存在時，空氣推進器的螺旋槳低速旋轉，利用對水的推力，使得機器人逐步脫離水面；當機器人完全脫離水面，空氣圈和緩沖艙內水排凈時，空氣推進器的螺旋槳達到飛行轉速。
[0013]作為本發(fā)明所述的空潛兩棲機器人的使用方法的改進:擋水板由收縮到打開過程如下:擋水板內層、外層均位于外殼內，滑動電機通過轉動先帶動擋水板外層完全伸出內層的縫隙，此時，外層的末端與內層的頂端相結合，滑動電機輸出軸貼上內層，帶動內層伸出至完全，然后滑動電機鎖止；擋水板由收縮到關閉過程:擋水板外層、內層均已伸出，滑動電機通過轉動先帶動擋水板內層收回，當內層完全收回時，內層頂端和外層末端脫離，滑動電機輸出軸貼上外層，帶動外層收回至完全，滑動電機鎖止。
[0014]本發(fā)明的機器人一方面實現(xiàn)水中潛航，另外一方面，又可以實現(xiàn)空中飛行，而水中潛航與空中的飛行過程中，通過隨時針對本身的質量改變來增加使用的效率，而進行質量切換的時候，本發(fā)明采用了帶孔的艙門這種設置，這種設置使得在水中的時候，艙內與艙外自然的形成一體，增加其質量，且不需要特別復雜的結構，而在升空的時候，又能通過打開艙門，實現(xiàn)快速的質量改變，實現(xiàn)升空的效率，而對應的，其空氣圈內設置有相應的初級密封與次級密封，通過這些設置，可以快速的實現(xiàn)水中運動與空中運動的相互切換。
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0016]圖1是本發(fā)明的主要結構示意圖；
[0017]圖2是圖1的側視結構示意圖；
[0018]圖3是圖1的俯視結構示意圖。
[0019]圖4是空氣推進器的密封設置示意圖；
[0020]圖5是空氣圈300的結構示意圖；
[0021]圖6是緩沖艙500的排水門503結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1、圖1?圖6給出了一種空潛兩棲機器人及方法。
[0023]其中空潛兩棲機器人包括帶電子艙400的機架600 ;機架600為三角翼機架；機架600上分別設置有空中運動系統(tǒng)和水下運動系統(tǒng)。由于本發(fā)明的機器人要在空氣中運動，且要兼顧水下的運動，所以采用三角翼的設置，在水中，三角翼的設置使得本發(fā)明有明確的運動方向(等腰三角形的頂角方向)，而在空中的時候，由于三個螺旋推進器會形成動力分配不均勻的情況，所以采用尾部空氣能推進器210配合前行的方式運動。
[0024]空中運動系統(tǒng)主要包括推進器1、推進器I1、推進器III;水下運動系統(tǒng)主要包括舵I 201、舵 II 202、舵III 203、舵IV 204、空氣能推進器 210。
[0025]空中運動系統(tǒng)完成本發(fā)明機器人在空氣介質中的運動，空中運動系統(tǒng)的推進器1、推進器II和推進器III分別設置在機架600的三個頂點，空氣推進器(推進器通1、推進器II和推進器III)均由螺旋槳的電機100和空氣圈300構成；螺旋槳的電機100輸出軸101所在的位置處于等腰三角形(三角翼機架構成的等腰三角形構造)的三個頂點，空氣圈300與機架600的銜接處采用大圓弧過度，以減少水中阻力，在機器人的俯視面上，所設置的三個空氣圈300所占面積不超過機架600三角形面積的六分之五。
[0026]如圖4所示，電機100的輸出軸101上設置有兩級水密封，包括初級密封105和次級密封106。初級密封105為可控靜密封，由舵機104控制初級密封105的鎖緊和解鎖。當電機100輸出軸101靜止、初級密封105鎖緊時，初級密封105起到靜密封的作用；當初級密封105解鎖時，初級密封105對電機100輸出軸101無摩擦。次級密封106為動密封，次級密封106始終起作用。此處，輸出軸101采用輸出軸外殼102包裹，而初級密封105和次級密封106均設置在輸出軸外殼102內，其舵機104固定在輸出軸外殼102側壁上。
[0027]該初級密封105能防止高壓水流進入電機100內部，次級密封106能防止壓力較小的水流進入電機100內部。當電機100需要轉動時機器人在空中飛行或從水中飛人空中，初級密封105解鎖；當電機100停止轉動機器人入水航行，初級密封105鎖緊。次級密封106位于初級密封105之后更靠近電機的密封艙，次級密封106防止初級密封105切換狀態(tài)時低壓水流進入電機內部。
[0028]以上所述的螺旋槳外圍設置有空氣圈300，如圖5，包括擋水板(外層301、內層302)、滑動電機303和外殼304。擋水板(外層301、內層302)和滑動電機303有多個且均勻分布于外殼304 (三角支架固定)內，外殼304采用底圈306直徑小于頂圈305直徑的結構，底圈306到頂圈305的形狀采用圓弧過渡，通過降低空氣特性來提高機器人出水時的運動特性。擋水板包含外層301和內層302。內層302內的夾縫內設置外層301，其通過滑動電機303的輸出軸控制收縮和打開。
[0029]擋水板由收縮到打開過程:擋水板內層302、外層301均位于外殼304內，滑動電機303通過轉動先帶動擋水板外層301完全伸出內層302的縫隙，此時，外層301的末端與內層302的頂端相結合，滑動電機303輸出軸貼上內層302，帶動內層302伸出至完全，然后滑動電機303鎖止。擋水板由收縮到關閉過程:擋水板外層301、內層302均已伸出，滑動電機303通過轉動先帶動擋水板內層302收回，當內層302完全收回時，內層302頂端和外層301末端脫離，滑動電機303輸出軸貼上外層301，帶動外層301收回至完全，滑動電機303鎖止。
[0030]擋水板能減少水中行進阻力，同時減緩入水速度。擋水板和外殼304不構成密封空間，水流能進入空氣圈300。
[0031]電機100帶動螺旋槳產(chǎn)生對空氣的推力來驅動機器人行進，通過控制轉速達到改變機器人高度和方向的目的。在空潛兩棲機器人從水中駛入空中時，空中運動系統(tǒng)低速運行，輔助機器人脫離水面。此處的推進器1、推進器I1、推進器III的螺旋槳轉動將水滴甩出這個空氣圈范圍后，實現(xiàn)升空(如果在此處沒有設置空氣圈，則水滴甩出后，在該處的水面會形成漩渦，邊上的水由于壓力的原因，會持續(xù)不斷的壓向該推進器1、推進器I1、推進器III所在的位置，阻礙機器人起飛)O而在如水的過程中，則通過擋水板的設置，使得空氣圈內形成相對密封的空間，該空間的縫隙內溢入水流，增加機器人的重力。
[0032]水下運動系統(tǒng)完成潛水狀態(tài)的機器人的運動，水下運動系統(tǒng)的運動動力通過空氣能推進器210和四個舵(舵I 201、舵II 202、舵III 203、舵IV 204)產(chǎn)生?？諝饽芡七M器210能夠提供水中前進的動力，舵I 201、舵II 202、舵III203、舵IV 204的舵機帶動舵葉運動能改