陆空两栖机器人的制作方法

1.本实用新型涉及机器人技术领域，更为具体地，涉及一种陆空两栖机器人。


背景技术：

2.随着科技的进步，智能机器人被越来越多的人所了解，在工厂中，针对一些往复性的、危险的工作很多被智能机器人所取代。其中，巡检机器人优势是代替人力进行重复性任务，有效释放运维人员工作。另外，机器人可以扫描到人为肉眼无法看到的设备异常，有效保障场地安全。
3.在有色金属冶炼厂区中，尤其是多层复杂结构厂区，大部分给料泵和电机都装在底层，而槽罐及管道等各层均由分布，巡检环境复杂。在现有技术中，大部分采用巡检人员进行日常巡检，机器人巡检还鲜有应用。而采用巡检机器人就需要解决跃层的问题，且厂区的楼梯多为45
°
以上的窄楼梯，巡检巷道很窄，大多数的宽度为1m左右。
4.针对上述问题，目前还没有很好的机器人巡检方式，可能的巡检方式是采用小型无人机巡检，但仍目前较难解决的问题：小型无人机巡航时间短，载重量低(约几百克)，难以完成整个区域的巡检；目前无人机需要人工更换电池，无法实现连续巡检。
5.公开号为cn 110239297 a的中国实用新型专利，一种可分离陆空两栖机器人及分离组合控制方法，包括四轴飞行器和蛇形机器人，蛇形机器人是通过连接在四轴飞行器的下底板的下端面上的电磁铁和连接在蛇形机器人顶部的铁块能够分离和组合的连接在一起，其中四轴飞行器的下底板的下端面上还设置有用于检测四轴飞行器与蛇形机器人相对位置的摄像头模块，蛇形机器人的顶部设置有用于检测四轴飞行器与蛇形机器人相对距离的超声模块。本实用新型地面机器人和空中机器人能在适当时候自动进行分离组合。具有复杂地形行走和空中飞行能力，可解决单一类型的空中机器人或陆地机器人运行空间受限、侦查效率低的问题，在抢险救灾、地质灾害勘探、安全生产事故调查、反恐防暴等应急侦查领域有着广泛的应用前景。
6.虽然，上述实用新型专利具有复杂地形行走和空中飞行能力，可解决单一类型的空中机器人或陆地机器人运行空间受限、侦查效率低的问题。但是，针对一下问题，上述实用新型专利还没有解决：1)无人机本身巡航时间短，难以完成整个区域的巡检；2)无人机需要人工更换电池，无法实现连续巡检。3)现有技术采用磁吸式连接方式，存在的问题还有无人机降落会有0.5m左右的误差，无法做到精准对接。
7.因此，亟需一种采用无人机和地面移动机器人结合的陆空两栖巡检机器人进行巡检，通过无人机进行跃层巡检，地面移动机器人对无人机进行自动充电，并对地面层的给料泵、电机等多种设备和阀门进行巡检。


技术实现要素：

8.鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种陆空两栖机器人，具有结构简单，巡查效率高等优点。
9.本实用新型提供的陆空两栖机器人，包括飞行器和机器人，其特征在于，
10.在所述飞行器上设置有感知系统；
11.在所述机器人上设置有操作平台；其中，
12.所述操作平台包括定位装置和升降云台；
13.所述定位装置设置在所述操作平台的上端面和下端面；
14.所述升降云台设置在所述操作平台的中部位置。
15.此外，优选的结构是，所述感知系统包括图像传感单元、温度传感单元、嗅觉传感单元、听觉传感单元和语音播放单元。
16.此外，优选的结构是，所述定位装置包括相互垂直设置的长向定位单元和宽向定位单元。
17.此外，优选的结构是，所述长向定位单元包括长向定位块、长向对称螺杆轴、长向滑块、长向电机；
18.所述宽向定位单元包括宽向定位块、宽向对称螺杆轴、宽向滑块、宽向电机。
19.此外，优选的结构是，在所述升降云台上设置有与所述感知系统相连接的微调系统。
20.此外，优选的结构是，所述微调系统包括水平旋转部和竖直旋转部；其中，
21.所述水平旋转部的旋转角度的范围为360
°
；
22.所述竖直旋转部的旋转角度的范围为-15
°‑
90
°
。
23.此外，优选的结构是，在所述升降云台上设置有卡紧装置。
24.此外，优选的结构是，所述卡紧装置包括楔形卡紧装置。
25.此外，优选的结构是，在所述升降云台内设置有充电装置。
26.此外，优选的结构是，所述充电装置包括互感充电装置。
27.从上面的描述可知，本实用新型提供的陆空两栖机器人，实现了金属冶炼多层复杂结构厂区的日常巡检，采用了飞行器进行跃层巡检，实现了高层设备及阀门的巡检，采用地面移动机器人对地面层的给料泵、电机等多种设备进行巡检。地面移动机器人和飞行器采用互感充电方式对飞行器进行自主充电，无需更换电池，可以实现连续无人化巡检，解决了飞行器巡航时间短，人工更换电池不方便的问题。
附图说明
28.通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。
29.在附图中：
30.图1示出了根据本实用新型的陆空两栖巡检机器人的立体示意图；
31.图2示出了根据本实用新型的陆空两栖巡检机器人的俯视图；
32.图3示出了根据本实用新型的陆空两栖巡检机器人的侧视图；
33.图4示出了根据本实用新型的陆空两栖巡检机器人起飞时的立体示意图；
34.图5示出了根据本实用新型的陆空两栖巡检机器人起飞后的立体示意图；
35.图6示出了根据本实用新型的定位装置的对称螺杆轴的示意图。
36.附图标记说明：
37.1、飞行器；2、卡紧装置；3、升降云台；4、操作平台；5、移动底盘；6、机器人；7、正螺纹；8、反螺纹；41、长向定位块；42、长向电机；43、长向对称螺杆轴；44、长向滑块；45、宽向定位块；46、宽向电机；47、宽向对称螺杆轴；48、宽向滑块。
38.在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
39.本实用新型采用陆空两栖巡检机器人，实现了金属冶炼多层复杂结构厂区的日常巡检，采用了飞行器进行跃层巡检，实现了高层设备及阀门的巡检，采用地面移动机器人对地面层的给料泵、电机等多种设备进行巡检。地面移动机器人和飞行器采用互感充电方式对飞行器进行自主充电，无需更换电池，可以实现连续无人化巡检，解决了飞行器巡航时间短，人工更换电池不方便的问题。同时陆空两栖巡检机器人采用两个方向的电机和对称螺杆轴及滑块实现了飞行器的精准位置卡紧，与地面移动机器人实现精准对接，并采用升高云台，实现飞行器的感知系统对地面层的巡检。陆空两栖巡检机器人采用一套感知系统进行巡检，结构简单紧凑。
40.以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。
41.图1示出了根据本实用新型的陆空两栖巡检机器人的立体示意图；图2示出了根据本实用新型的陆空两栖巡检机器人的俯视图；以及，图3示出了根据本实用新型的陆空两栖巡检机器人的侧视图。
42.图1-图3共同所示，为本实用新型实施例的陆空两栖巡检机器人，包括飞行器1和机器人6。
43.其中，在飞行器1上设置有感知系统；在机器人6上设置有操作平台4；其中，操作平台4包括定位装置和升降云台3；定位装置设置在操作平台4的上端面和下端面；升降云台3设置在操作平台4的中部位置。详细的，感知系统，用于感应工厂设备的运行状态；操作平台4，用于飞行器1的停放和固定。
44.在本实用新型的实施例中，感知系统包括图像传感单元、温度传感单元、嗅觉传感单元、听觉传感单元和语音播放单元等。图像传感单元可以为摄像头、录像机、或者其他视频输入设备，用于采集工厂内部的设备的运行状态。温度传感单元可以为红外测温传感器，用于采集工厂内部的设备的关键点的温度，通过飞行器1实现非接触测温。嗅觉传感单元，用于采集工厂内部的环境气味，通过嗅觉传感器采集空气中的分子，并转化为对应的电信号，进行对比分析，判断空气是否有异常。听觉传感单元，用于采集工厂内部的声音，判断是否有异常声响。语音播放单元可以为喊话器等，用于传达声音、指令。其中，上述传感单元采集到的数据信息通过通信系统，发送至控制中心。语音播放单元通过控制中心下达播放内容，通过通信系统反馈至语音播放单元。
45.在本实用新型的实施例中，操作平台4还包括降落平台；其中，降落平台，用于飞行器1的停放和定位装置的移动；升降云台3，用于固定飞行器1和在地面巡检时提升飞行器1的高度。
46.图4示出了根据本实用新型的陆空两栖巡检机器人起飞时的立体示意图；
47.图5示出了根据本实用新型的陆空两栖巡检机器人起飞后的立体示意图；以及，图6示出了根据本实用新型的定位装置的对称螺杆轴的示意图。
48.图4-图6共同所示，为本实用新型实施例的陆空两栖巡检机器人在使用中的示意图和结构细节图。
49.在本实用新型的实施例中，在操作平台4的上表面上设置有定位装置，用于将飞行器1设置在机器人6的预设位置上；其中，预设位置为升降云台；在操作平台4的下表面上设置有移动底盘5，用于移动飞行器1的位置。
50.具体的，定位装置为双向定位装置，包括相互垂直的长向定位单元和宽向定位单元。长向定位单元，用于在长向的方向上固定飞行器1，包括长向定位块41、长向对称螺杆轴43、长向滑块44、长向电机42等组成，在使用中，通过长向电机42带动长向滑块44的旋转，在长向滑块44的旋转带动下长向对撑杆轴同步旋转，最终，带动长向定位块41，对飞行器1进行长向方向上的定位。宽向定位单元，用于在宽向的方向上固定飞行器1，包括宽向定位块45、宽向对称螺杆轴47、宽向滑块48、宽向电机46等组成，在使用中，通过宽向电机46带动宽向滑块48的旋转，在宽向滑块48的旋转带动下宽向对撑杆轴同步旋转，最终，带动宽向定位块45，对飞行器1进行宽向方向上的定位。采用双向定位的定位装置，保证飞行器1的停放位置的准确且快速的定位。
51.在具体的实施例中，长向定位单元中，长向定位块41的数量为两个，长向电机42的数量为一个，长向对称螺杆轴43的数量为一个，长向滑块44的数量为两个。宽向定位单元中，宽向定位块45的数量为两个，宽向电机46的数量为一个，宽向对称螺杆轴47的数量为一个，宽向滑块48的数量为两个。
52.在本实用新型的实施例中，在升降云台3上设置有与感知系统相连接的微调系统，用于调节升降云台3和飞行器1对接的角度。
53.具体的，在升降云台3的底部还设置有旋转云台，微调系统设置在旋转云台上，旋转云台可以旋转一定的角度，便于飞行器1与旋转云台之间的位置微调，完成位置对接。
54.更加具体的，微调系统包括水平旋转部和竖直旋转部；其中，水平旋转部，用于在水平方向上调节旋转云台的角度，水平旋转部可以实现360
°
的旋转；竖直旋转部，用于在竖直方向上调节旋转云台的角度，竖直旋转部可以实现-15
°
至90
°
的俯仰旋转。通过微调系统使得飞行器1与旋转云台的对接更加准确。
55.具体的，升降云台3为矩形升降云台，并且，在矩形升降云台上设置有卡紧装置2，用于固定飞行器1的位置。卡紧装置2为升降结构，可以采用顶升滑轨、电磁吸附等方式实现卡紧装置2的上下位移。
56.具体的，卡紧装置2的形状可以采用顶部为楔形的卡紧装置，可以是飞行器自动定位到升降云台3的位置上。在使用中，首先，飞行器1通过卡紧装置2固定在升降云台3的预设位置上，接着，随着升降云台3的提升，飞行器1提升至满足地面巡检的需要的高度。
57.更加具体的，移动底盘5包括轮式移动底盘和履带式移动底盘，或者其他形式的移动底盘。根据厂区的现场实际情况进行选择，本实用新型不做具体限制。
58.在本实用新型的实施例中，还包括为飞行器1充电的充电装置，其中，充电装置设置在升降云台3内。
59.具体的，充电装置包括互感充电装置，通过微调系统将旋转云台和飞行器1对接完成后，自动对飞行器1进行充电。
60.本实用新型的上述陆空两栖巡检机器人，采用飞行器和地面移动的机器人结合的
陆空两栖巡检机器人进行巡检操作，其中，飞行器进行跃层的巡检，机器人对停放在其上的飞行器进行自动充电，并进行地面层的巡检。具有如下优点：
61.(1)、本实用新型的陆空两栖巡检机器人，实现长时间的轮换巡检。采用飞行器和机器人结合的陆空两栖巡检机器人进行轮换巡检，飞行器进行跃层巡检，实现了高层设备及阀门的巡检，降落到地面移动的机器人上后，采用地面移动机器人，对地面层的给料泵、电机等多种设备进行巡检，实现了长时间的交互轮换巡检。
62.(2)、本实用新型的陆空两栖巡检机器人的充电装置采用互感充电装置，通过机器人和飞行器之间对接完成后，互感充电装置对无人机进行自主充电，无需更换电池，可以实现连续无人化巡检。
63.(3)、本实用新型的陆空两栖巡检机器人，解决了现有技术中无人机降落时会存在的误差，通过双向定位的定位装置进行准确定位，详细的，通过两个方向的电机和对称螺杆轴及滑块实现了无人机的精准位置卡紧，与地面移动的机器人实现精准对接。
64.下面，通过具体实施例对本实用新型的三种状态以实施例的方式进行说明。
65.实施例一：飞行器需要跃层巡检时的步骤。
66.飞行器1从操作平台4的中心位置升降云台3起飞并记录起飞位置，地面移动机器人停在原位置。
67.接着，飞行器1采用安装到飞行器1上的感知系统进行高层巡检。
68.最后，当飞行器1完成巡检任务或需要充电时，飞行器1返回降落至地面移动的机器人6的操作平台4上，降落时尽量保证飞行器上的感知系统朝向机器人6的前进方向。
69.需要说明的是，飞行器1的落点位置距离飞行器1的起飞点位置可能有较大偏差，后期通过定位装置对飞行器1进行定位。
70.实施例二、飞行器与机器人组合时，精准定位的步骤。
71.首先，飞行器1降落在操作平台4上后，对降落平台发射信号，开始启动双向定位装置，先由长向电机42带动长向对称螺杆轴43进行旋转。
72.然后，经由长向对称螺杆轴43上的长向滑块44，带动长向定位块41从操作平台4的长向两侧向中间移动。
73.接着，当长向定位块41到位后，宽向电机46带动宽向对称螺杆轴47上的宽向滑块48带动宽向定位块45从操作平台4的宽向两侧向中间移动，从而完成飞行器1的双向精准定位。
74.接着，飞行器1定位在升降云台3上后，先由长向电机42带动长向对称螺杆轴43旋转，然后，经由长向对称螺杆轴43上的长向滑块44带动长向定位块41从中间松开到两侧。宽向定位单元进行同样的操作。
75.最后，松开后飞行器1后，设置在旋转云台上的卡紧装置2升起，靠楔形块定位限制住飞行器1的位置。卡紧后，互感充电装置启动开始对飞行器1进行无线充电。
76.如图6所示，为长向对称螺杆轴43或者宽向对称螺杆47的具体结构图。从图片可知，在对称螺杆轴上含有正螺纹7和反螺纹8，对应其上的滑块上也含有正螺纹7和反螺纹8，当对称螺杆轴旋转时，可以带动滑块及固定在滑块上的定位块一起向中间移动或向两侧松开。
77.需要说明的是，长向定位块41与宽向定位块45、长向电机42与宽向电机46、长向对
称螺杆轴43与宽向对称螺杆轴47、长向滑块44与宽向滑块48，结构和作用相同，长短和设置位置不同，因此，上述表述中，并未对长向和宽向进行具体的描述，应知道上述对称螺杆轴、滑块、定位块仅代表工作原理。
78.实施例三：陆地巡检方法的步骤。
79.当需要地面层巡检时，确定飞行器1卡紧后，升起飞行器1所在的升降云台3，使飞行器1的台面升高，以便传感器能够很容易的进行地面设备监测，且升降云台3可以进行360度旋转满足地面巡检需求。
80.采用飞行器1上的感知系统满足陆空两栖巡检机器人的巡检要求，数据均通过无线发射系统送到控制台进行实时监控。
81.通过上述具体实例对本实用新型进行说明，可以知道，本实用新型至少具有以下优点：
82.1、本实用新型采用飞行器进行跃层巡检，实现了高层设备及阀门的巡检，采用地面移动机器人对地面层的给料泵、电机等多种设备进行巡检，实现了长时间的交替巡检。
83.2、本实用新型采用互感充电方法实现了地面移动机器人对飞行器的充电，无需更换电池。
84.3、本实用新型采用两个方向的电机和对称螺杆轴及滑块实现了飞行器的精准定位，以及与地面移动的机器人实现精准对接，使地面移动机器人和飞行器成为一体。
85.4、本实用新型的对称螺杆轴还有正反螺纹，旋转时可以带动两个滑块一起锁紧和松开。
86.5、本实用新型的一套感知系统满足陆空两栖巡检机器人的巡检要求，数据均通过通信系统送到控制台进行实时监控。
87.如上参照附图以示例的方式描述根据本实用新型的陆空两栖机器人。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的陆空两栖机器人，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。