CN107471935A - 一种燃油发动机驱动水陆两栖机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃油发动机驱动水陆两栖机器人，包括：燃油发动机(1)、前输出轴(2)、前离合器(3)、驱动桥(4)、驱动轮(5)、履带(6)、蓄电池(7)、排水泵(8)、后输出轴(9)、空调压缩机(10)、后离合器(11)、喷水推进器(12)、液压动力单元(13)、控制器(14)、无线收发装置(15)、控制台(16)、机器人躯体(17)。既可采用履带的形式在陆地上行走，也可采用喷水推进器的方式在水中行驶，同时可采用履带与喷水推进器同时工作的方式快速通过浅水区。该机器人在绝大多数工况下均具有良好的通过性和转向性能，且采用燃油发动机驱动，解决了大多数电机驱动水陆两栖机器人续航里程短、功率小、充电时间长、电机及电池数量多导致自重过重的问题。

Description

一种燃油发动机驱动水陆两栖机器人
技术领域
本发明涉及机器人，特别是一种燃油发动机驱动的水陆两栖机器人。
背景技术
现在战争多发于沿海地区，两栖作战方式成为一种十分重要的作战手段。在两栖作战中运用机器人来执行一些高危险性的作战任务成为各国科学家研究的一个热点。同时，全球自然灾害例如地震、洪水等频发，运用机器人进行抢险救灾既能减少救援人员的劳动强度和安全系数，也能减少救援的时间最大程度地减少灾害带来的生命财产损失。为了实现机器人水陆两栖作战以及提高机器人在多种恶劣自然灾害环境下的适应性，各国研究人员都开始研究水陆两栖机器人。
目前，市面上的水陆两栖机器人多由电机驱动，这就带来了续航里程短、功率小、充电时间长、电机及电池数量多导致自重过重等一系列问题。由于这些问题的存在，大多数水陆两栖机器人并不具备水陆两栖作战和多种恶劣自然灾害环境下救援的能力。
发明内容
本发明目的在于提供一种燃油发动机驱动水陆两栖机器人，解决电机驱动两栖机器人续航里程短、功率小、充电时间长、电机及电池数量多导致自重过重等一系列问题。
一种燃油发动机驱动水陆两栖机器人，包括：燃油发动机、发动机动力模块、发电机、变速机构、换挡机构、前输出轴、前离合器、驱动桥、驱动轮、履带、蓄电池、排水泵、后输出轴、空调压缩机、后离合器、喷水推进器、动力输入端、吸水口、出水口、转向控制杆、转向执行机构、倒车油缸、倒车斗、液压动力单元、电机、液压油泵、液压油箱、多路电磁换向阀、控制器、无线收发装置、控制台、机器人躯体。
所述燃油驱动发动机为订制发动机，其中集成了发动机动力模块、发电机、变速机构和换挡机构。该发动机具有前后两根输出轴。前输出轴可以通过皮带带动发电机发电，同时通过前离合器带动驱动桥和驱动轮转动，进而带动履带行走，实现陆地行驶。后输出轴可以通过皮带带动空调压缩机工作，实现机器人内部的制冷或制热功能，同时后输出轴可以通过后离合器带动喷水推进器工作，实现水中行驶。
发电机发出的电能存储在蓄电池中，这些在水中行驶时若机器人内部进水，蓄电池给排水泵供电，向外排出积水。当机器人为有人驾驶模式时，蓄电池给控制台供电，让驾驶员可以控制机器人的动作。当机器人为无人驾驶模式时，蓄电池给无线收发装置和液压动力单元供电，按照指挥人员命令实现机器人动作。
无线收发装置可以接收指挥人员远程命令，由控制器控制液压动力单元给相应的部件输出高压油实现机器人相应的动作。陆地行驶时，液压动力单元可以对一侧驱动轮输出高压油，使一侧驱动轮制动，从而使得两侧履带差速，实现机器人转向动作。水中行驶时，液压动力单元可以对喷水推进器转向控制杆输出高压油，使喷水推进器的转向执行机构动作，实现水中转向动作。
无线收发装置可以接收指挥人员的远程命令，由控制器控制前后离合器的断开和闭合，实现陆地行走装置和水中行走装置的分别工作或同时工作。控制器可以控制燃油发动机的变速机构和换挡机构实现机器人陆地行走的加速、减速以及倒车动作。控制器也可以控制喷水推进器倒车油缸的伸缩，改变倒车斗的位置，实现机器人水中行驶的倒车动作。
机器人的躯体为密封性较好的箱体结构，保证机器人在水中行走时具有足够的浮力，若机器人内部进水，控制器可以控制排水泵工作，排出机器人内部积水。机器人躯体具有足够的容纳空间，在执行任务时可以容纳物资和人员。
机器人在信号较差，工作环境复杂时可以切换有人驾驶模式，驾驶人员通过控制台控制液压动力单元、燃油发动机、离合器等一些列部件的工作情况，实现机器人正常动作。
本发明具备陆地行走装置和水中行走装置，两者可以分别工作以适应陆地和水中的工况，在浅水区域，两套行走装置可以同时工作以通过浅水区域。本发明具备有人驾驶和无人驾驶两种模式，可以应对多种工作情况。本发明采用的是燃油发动机为动力装置，解决了大多数电机驱动水陆两栖机器人续航里程短、功率小、充电时间长、电机及电池数量多导致自重过重的问题。
附图说明
图1为本发明所述一种燃油发动机驱动水陆两栖机器人结构示意图；
图2为本发明所述一种燃油发动机驱动水陆两栖机器人所使用的燃油发动机组成示意图。
图3为本发明所述一种燃油发动机驱动水陆两栖机器人所使用的液压动力单元组成示意图。
图4为本发明所述一种燃油发动机驱动水陆两栖机器人所使用的喷水推进器结构示意图。
燃油发动机1、发动机动力模块1.1、发电机1.2、变速机构1.3、换挡机构1.4、前输出轴2、前离合器3、驱动桥4、驱动轮5、履带6、蓄电池7、排水泵8、后输出轴9、空调压缩机10、后离合器11、喷水推进器12、动力输入端12.1、吸水口12.2、出水口12.3、转向控制杆12.4、转向执行机构12.5、倒车油缸12.6、倒车斗12.7、液压动力单元13、电机13.1、液压油泵13.2、液压油箱13.3、多路电磁换向阀13.4、控制器14、无线收发装置15、控制台16、机器人躯体17。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
一种燃油发动机驱动水陆两栖机器人，包括：燃油发动机1、发动机动力模块1.1、发电机1.2、变速机构1.3、换挡机构1.4、前输出轴2、前离合器3、驱动桥4、驱动轮5、履带6、蓄电池7、排水泵8、后输出轴9、空调压缩机10、后离合器11、喷水推进器12、动力输入端12.1、吸水口12.2、出水口12.3、转向控制杆12.4、转向执行机构12.5、倒车油缸12.6、倒车斗12.7、液压动力单元13、电机13.1、液压油泵13.2、液压油箱13.3、多路电磁换向阀13.4、控制器14、无线收发装置15、控制台16、机器人躯体17。本发明具有有人驾驶和无人驾驶两种控制模式，同时，可以进行陆地行走、浅水区行走和深水区行走，具有良好的通过性，可以适应多种复杂工况。
无人驾驶模式下，机器人的无线收发装置15接收指挥人员的远程命令并由控制器14执行这些命令，当接收到的命令为闭合前离合器3断开后离合器11时，燃油发动机1的动力经过前输出轴2、前离合器3、驱动桥4传到驱动轮5带动履带6行走，实现陆地行走。
无人驾驶模式下，当接收到的命令为断开前离合器3闭合后离合器11时，燃油发动机1的动力经后输出轴9、后离合器11传到喷水推进器12，实现深水区行走。
无人驾驶模式下，当接收到的命令为闭合前离合器3且闭合前离合器11时，燃油发动机1的动力既可以传递到驱动轮5带动履带6行走，也可以传递到喷水推进器12向后喷水，实现浅水区行走。
无人驾驶模式下，当接收到的加速或减速命令时，控制器14控制燃油发动机1中的变速机构1.3工作改变燃油发动机1前后输出轴输出的转速，使得履带6行走速度改变或者喷水推进器12喷水速度改变，实现变速。
无人驾驶模式下，当接收到转向命令时，控制器14控制液压动力单元13对左驱动轮5.1或者右驱动轮5.2输出高压油对一侧驱动轮进行制动，实现陆地行走的转向动作。控制器14控制液压动力单元13对喷水推进器12输出高压油，使喷水推进器12的转向控制杆12.4转动，触发转向执行机构12.5动作，实现水中行走转向动作。
无人驾驶模式下，当接收到倒车命令时，控制器14控制燃油发动机1中的换挡机构1.4挂倒挡实现陆地行走倒车。控制器14控制液压动力单元13对喷水推进器12输出高压油，使得倒车油缸12.6伸缩，改变倒车斗12.7位置，实现水中行走倒车。
有人驾驶模式下，驾驶人员根据实际情况通过控制台16控制机器人各部件工作，实现机器人陆地行走、水中行走、转向、倒车、变速等一系列动作。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉相关技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种燃油发动机驱动水陆两栖机器人，包括：前输出轴(2)、前离合器(3)、驱动桥(4)、左驱动轮(5.1)、右驱动轮(5.2)、履带(6)、蓄电池(7)、排水泵(8)、后输出轴(9)、空调压缩机(10)、后离合器(11)、喷水推进器(12)、控制器(14)、无线收发装置(15)、机器人躯体(17)，其特征在于还包括：燃油内燃机(1)、液压动力单元(13)、控制台(16)。
2.所述燃油发动机(1)为订制发动机，其中集成了发动机动力模块(1.1)、发电机(1.2)、变速机构(1.3)、换挡机构(1.4)。发电机(1.2)和前输出轴(2)由皮带相连，当燃油发动机(1)工作时，发电机(1.2)被带动产生电能，这些电能储存在蓄电池(7)中，供排水泵(8)、控制器(14)、无线收发装置(15)、控制台(16)和液压动力单元(13)使用。
3.所述燃油发动机(1)的前输出轴(2)可通过前离合器(3)带动驱动桥(4)转动，进而带动驱动轮(5)转动，驱动轮(5)转动转动带动履带(6)向前行走。
4.所述后输出轴(9)和空调压缩机(10)由皮带相连，当燃油发动机(1)工作时可带动空调压缩机(10)运转，对机器人内部进行制冷或制热。
5.所述燃油发动机(1)的后输出轴(9)可通过后离合器(11)带动喷水推进器(12)运转实现机器人在水中行驶。
6.所述机器人躯体(17)有较好的密闭性，在水中行驶时可以浮在水面
上，当机器人内部进水时，排水泵(8)工作，排出机器人内部积水。机器人躯体(17)可容纳操作人员，操作人员可利用控制台(16)控制机器人工作。
7.所述无线收发装置(15)可以接收指挥人员的远程命令，由控制器
(14)控制机器人燃油发动机(1)和液压动力单元(13)的工作，从而实现机器人的无人驾驶。
8.所述液压动力单元(13)由电机(13.1)、液压油泵(13.2)、液压油箱(13.3)、多路电磁换向阀(13.4)组成，液压动力单元(13)在控制器(14)或控制台(16)的指令下，通过电机(13.1)带动液压油泵(13.2)输出高压油的形式可对左驱动轮(5.1)或右驱动轮(5.2)进行制动，从而使得两侧驱动轮差速，实现陆地行走时的转向。液压动力单元(13)可以对变速机构(1.3)和换挡机构(1.4)输出高压油，实现机器人行走的加速、减速和倒车。液压动力单元(13)同时可以向喷水推进器(12)输出高压油，使得喷水推进器(12)的转向控制杆(12.4)向左或向右摆动，控制转向执行机构(12.5)动作，实现水中行驶时的转向。液压动力单元(13)可以给倒车油缸(12.6)输入高压油控制倒车斗(12.7)的位置，从而实现水中行走时的前进或倒车。
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