一种轮鳍配合的多地形水陆两栖机器人
阅读说明：本技术 一种轮鳍配合的多地形水陆两栖机器人 (Wheel-fin-matched multi-terrain amphibious robot ) 是由 胡桥 李士杰 曾杨彬 童保成 张堂佳 于 2021-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种轮鳍配合的多地形水陆两栖机器人,轮驱动模块安装在底板四个端角,柔性鳍面及鳍面驱动单元设置在底板两侧的轮驱动模块之间。轮驱动模块主要实现机器人的陆上运动,柔性鳍面主要实现机器人的水下运动,同时,两者可以通过相互配合动作,实现机器人在台阶、坡道、水陆交界、水泥地、沙石地、草地等多种地形下的灵活运动。本发明的轮鳍配合的多地形水陆两栖机器人结构简单紧凑、成本低、可靠性高、环境适应能力强、机动性好、稳定性高等突出优点。(The invention discloses a wheel-fin-matched multi-terrain amphibious robot. The wheel drive module mainly realizes the land motion of robot, and flexible fin face mainly realizes the underwater motion of robot, and simultaneously, both can be through the action of mutually supporting, realize the nimble motion of robot under multiple topography such as step, ramp, land and water juncture, cement ground, sand and stone ground, meadow. The multi-terrain amphibious robot with the wheel fins matched has the outstanding advantages of simple and compact structure, low cost, high reliability, strong environment adaptability, good maneuverability, high stability and the like.)
技术领域
本发明属于两栖机器人技术领域，具体涉及一种轮鳍配合的多地形水陆两栖机器人。
背景技术
随着现代科学技术的蓬勃发展，近海资源探索开发、滨水搜救、物资运输、军事侦查等领域对能够适应多种复杂环境和任务需求的水陆两栖机器人的需求日益明显，但受水下洋流湍急、植被丛生，陆地沟壑纵横、地貌多变，水陆交界泥沙遍布、地形崎岖等实际复杂问题的束缚，目前多数水陆两栖机器人体积庞大、结构复杂、成本高、环境适应能力不足、灵活性受限、稳定性难以得到有效提高，因此，研制一种结构简单紧凑、成本低、可靠性高、环境适应能力强、机动性好、稳定性高的能够适应多种复杂环境和任务需求的水陆两栖机器人具有十分重要的应用价值和实际意义。
传统水陆两栖机器人多采用轮式、履带式等推进方式，环境适应能力好，越障能力强，但存在结构复杂、效率低下、机动能力不足等缺点，尤其在植被丛生的水域很容易发生缠绕现象，另外，在波浪湍急的水域机器人也难以保持自身稳定性。除此之外，腿式、球式、轮腿式、轮桨式等推进类型，兼备了诸多优势，但仍难以实现机器人环境适应性、机动性和稳定性之间更好的均衡。目前基于生物启发原理的水陆两栖机器人是一个热点方向，众多仿生对象之中，基于波动式推进原理的仿生推进方法为解决上述问题提供了较好的思路，仿生波动式推进方法主要通过柔性鳍面的类正弦波动式推进原理实现机器人的运动，该运动方式具备低速稳定性强的显著特点。当前基于波动鳍式推进原理的研究成果普遍采用多组柔性鳍面组合的推进形式，本质上难以摆脱波动式推进方式特有的低速特点。
综上所述，目前水陆两栖机器人普遍存在结构复杂、环境适应能力不足、机动能力受限、稳定性欠佳等问题，因此设计一种兼具强环境适应性、高机动性和优稳定性的水陆两栖机器人，对于资源探索开发、滨水搜救、物资运输、军事侦查等领域具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种轮鳍配合的多地形水陆两栖机器人，环境适应能力强、机动能力好、稳定能力高。
本发明采用以下技术方案：
一种轮鳍配合的多地形水陆两栖机器人，包括底板，底板的长边两侧分别设置有鳍面驱动单元，鳍面驱动单元的伸出端连接有柔性鳍面，柔性鳍面用于实现多地形水陆两栖机器人的水下运动；鳍面驱动单元两侧的底板上分别设置有轮驱动模块，轮驱动模块用于实现多地形水陆两栖机器人的陆上运动；底板的前后两端和下侧分别设置有传感器；鳍面驱动单元，轮驱动模块和传感器分别与底板上设置的电子舱模块和电源连接。
具体的，鳍面驱动单元包括多组，间隔设置在底板长边两侧的轮驱动模块之间。
进一步的，鳍面驱动单元包括摆动驱动元件，摆动驱动元件的输出端与摆臂的一端连接，摆臂的另一端通过鳍面夹持件与柔性鳍面连接，摆臂与鳍面夹持件共有三个方向的自由度。
进一步的，摆臂包括摆臂弹性板，摆臂弹性板的一端通过夹持件旋转轴与鳍面夹持件连接，摆臂弹性板的另一端通过摆臂旋转轴与摆动驱动元件连接。
进一步的，鳍面夹持件呈Y型，开口侧设置有夹持件通孔，通过夹持件通孔与弹性鳍条的一端连接，弹性鳍条的另一端与柔性鳍面上的鳍面通孔对应连接。
具体的，轮驱动模块包括旋转驱动元件，旋转驱动元件设置在底板前后两端的下表面，旋转驱动元件与驱动轮连接。
具体的，柔性鳍面的展开形状为带圆弧引导段的鳍面或不带圆弧引导段的鳍面。
具体的，传感器包括视觉传感器、水陆测距传感器和水深传感器，视觉传感器和水陆测距传感器分别设置在底板的两端，水陆测距传感器采用垂向间隔布置，水深传感器设置在底板的下侧。
具体的，电子舱模块包括圆柱体密闭结构的电子舱，电子舱内分别设置有控制板、水声通信元件和陆地通信元件，水声通信元件和陆地通信元件分别与控制板连接。
具体的，底板的中部开有槽，电子舱模块设置在槽内，底板的一侧设置有拖曳钩，底板上设置有外壳。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种轮鳍配合的多地形水陆两栖机器人，通过驱动轮实现陆上行驶，主要通过柔性鳍面实现水下游行，同时通过驱动轮与柔性鳍面的配合运动，可以实现水陆过渡、越阶、爬坡等多种复杂环境的运动，尤其当行驶在柔软沙滩、崎岖石块地等复杂易陷入的地形环境时，驱动轮在柔性鳍面的配合作用下能够实现平稳运行；同时具备多地形自主识别功能，机器人设置有水深传感器、视觉传感器、水陆测距传感器，机器人对各传感器探测信号的综合判断可以完成对多种环境的识别。
进一步的，鳍面驱动单元包括多组，作为柔性鳍面的直接驱动元件，鳍面驱动单元中的摆动驱动元件可产生摆动运动，且每个鳍面驱动单元产生的摆动运动幅值、频率、偏置等参数均可通过控制板独立控制，通过对鳍面驱动单元之间的协调控制，从而使柔性鳍面产生各种运动波形，不同的运动波形产生不同形式的推进力，从而使机器人具备多种运动模态，实现机器人的机动能力；另外，鳍面驱动单元间隔布置在底板长边两侧的轮驱动模块之间，避免柔性鳍面与驱动轮之间相互影响，同时在机器人水下运动时，柔性鳍面既能够接触大面积的前向来流，从而提供更大的推进力，又保证了机器人整体的动态稳定性。
进一步的，摆动驱动元件与摆臂的一端连接，摆臂的另一端通过鳍面夹持件与柔性鳍面连接，摆臂将摆动驱动元件输出的摆动驱动力传递至鳍面夹持件，鳍面夹持件可相对于摆臂转动，鳍面夹持件将摆臂的平面摆动运动转化为平面摆动与空间旋转复合运动，从而将摆动驱动元件的驱动力传递至柔性鳍面；摆臂与鳍面夹持件共有三个方向的自由度：摆臂相对于摆动驱动元件的摆动自由度、摆臂自身的弯曲自由度、鳍面夹持件相对于摆臂的旋转自由度。
进一步的，摆臂作为柔性鳍面波动运动的主要传动件，摆臂弹性板可适应一定的弯曲变形，由于柔性鳍面在波动运动过程中，相邻鳍面驱动单元之间的距离会发生周期性变化，相邻的与鳍面夹持件连接部分之间的柔性鳍面会产生较大的内应力，摆臂弹性板自身的弯曲自由度可使摆臂在摆动过程中对柔性鳍面的拉拽产生一定的自适应作用，减少因柔性鳍面内应力导致的能量损耗；摆臂弹性板的一端通过夹持件旋转轴与鳍面夹持件连接，鳍面夹持件可绕夹持件旋转轴相对于摆臂弹性板自由转动，由于柔性鳍面波动运动时，与鳍面夹持件连接处的柔性鳍面的切向方向不断变化，因此鳍面夹持件相对于摆臂的旋转自由度可使摆臂产生一定的自适应作用，顺应柔性鳍面的波动运动，使柔性鳍面波动运动连续性和柔顺性更好；摆臂弹性板的另一端通过摆臂旋转轴与摆动驱动元件输出端固定连接，用于传递摆动驱动元件产生的摆动驱动力。
进一步的，鳍面夹持件呈Y型，两个弹性鳍条分别设置在鳍面夹持件开口侧内部，鳍面夹持件开口侧设置有夹持件通孔，通过夹持件通孔与弹性鳍条上相应位置的通孔连接，弹性鳍条上相应位置的通孔与柔性鳍面上的鳍面通孔对应连接，弹性鳍条与柔性鳍面之间通过胶接的方式粘合，从而将柔性鳍面与鳍面夹持件之间固定。
进一步的，旋转驱动元件设置在底板前后两端的下表面，旋转驱动元件一端连接有驱动轮，驱动轮采用较大的直径，可将底板抬高，使机器人具备更强的越障能力，同时该设置方式可增大驱动轮之间的跨距，增加机器人的稳定性。
进一步的，柔性鳍面的展开形状为带圆弧引导段的鳍面或不带圆弧引导段的鳍面设置，不带圆弧引导段的鳍面形状呈扇形设置，靠近内弧侧间隔设置有数组鳍面通孔，将鳍面内弧拉伸为直线后，可得到柔性鳍面的空间曲面形状，从而可安装至对应的鳍面驱动单元上；带圆弧引导段的鳍面相比于不带圆弧引导段的鳍面在鳍面扇形两侧各增加了一段沿径向方向的引导段，该引导段可连接至机器人底板上，该引导段的设置可限制柔性鳍面端部的自由度，使柔性鳍面在陆地行驶过程中端部受力情况下，具备更高的刚性，从而使机器人具备更好的陆地运动性能。
进一步的，视觉传感器、水陆测距传感器和水深传感器分别通过线缆连接至控制板，通过控制板对传感器实时感知数据的分析，可使机器人判别所处状态，如水下、陆上、水陆交界、台阶、坡道等环境，从而做出正确的机动动作。
进一步的，电子舱模块采用圆柱体密闭结构，放置水流进入，其中设置有控制板和分别与控制板通过线缆连接的水声通信元件和陆地通信元件，通过水声通信元件和陆地通信元件可使机器人具备水陆环境超视距通信功能，从而可以实现对机器人的远程控制和实时状态检测，控制板具备接收处理来自传感器、通信元件的信息，处理数据和控制鳍面驱动单元、轮驱动模块运动状态等功能。
进一步的，底板的中部开有槽，用于放置电子舱模块，使机器人结构紧凑，同时减轻机器人重量，提高机器人运动效率；机器人尾部的拖曳钩可用于拖曳物资，适用于物资输送及救援等任务；外壳呈流线型将除柔性鳍面、驱动轮以外的所有相对于底板静止的零部件包覆，减少水流阻力，提高机器人运动效率。
综上所述，本发明具有结构简单紧凑、成本低、可靠性高、环境适应能力强、机动性好、稳定性高等突出优点。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为轮鳍配合的多地形水陆两栖机器人的立体结构示意图。
图2为轮鳍配合的多地形水陆两栖机器人去除外壳后的立体结构示意图。
图3为轮鳍配合的多地形水陆两栖机器人的底部视角立体结构示意图。
图4为柔性鳍面驱动单元的立体结构示意图。
图5为鳍面驱动摆臂的工作原理立体示意图。
图6为两种典型的柔性鳍面展开示意图。
图7为电子舱模块的立体结构剖视示意图；
图8为轮鳍配合的多地形水陆两栖机器人越阶过程示意图。
其中：1.鳍面驱动单元；111.摆动驱动元件；112.固定架；121.摆臂；1211.摆臂旋转轴；1212.摆臂弹性板；122.鳍面夹持件；1221.夹持件旋转轴；1222.夹持件通孔；13.弹性鳍条；2.轮驱动模块；21.驱动轮；22.旋转驱动元件；3.柔性鳍面；31.鳍面通孔；4.外壳；5.电子舱模块；511.控制板；512.水声通信元件；513.陆地通信元件；52.电子舱；61.底板；62.拖曳钩；71.视觉传感器；72.水陆测距传感器；73.水深传感器；8.电源；91.第一无线测距信号；92.第二无线测距信号。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
本发明提供了一种轮鳍配合的多地形水陆两栖机器人，包括底板61、外壳4、柔性鳍面3、鳍面驱动单元1、轮驱动模块2、电源8、外壳4、电子舱模块5、视觉传感器71、水陆测距传感器72和水深传感器73。
外壳4设置在底板61上，能够将所有相对底板61静止的零部件包覆；
轮驱动模块2包括四个，分别安装在底板61的四个端角处，轮驱动模块2用于实现多地形水陆两栖机器人的陆上运动；
电子舱模块5、电源8、视觉传感器71、水陆测距传感器72和水深传感器73分别设置在底板61上，电源8设置在底板61的前后两侧，电子舱模块5设置两个电源8之间，内部设置有控制板511，视觉传感器71和水陆测距传感器72分别设置在底板61的前后两端，水深传感器73设置在底板61的下侧，视觉传感器71、水陆测距传感器72、水深传感器73、轮驱动模块2和鳍面驱动单元1分别与电子舱模块5和电源8通过线缆连接；
鳍面驱动单元1设置在底板61的左右两侧，柔性鳍面3与鳍面驱动单元1的伸出端连接，柔性鳍面3及鳍面驱动单元1位于四个轮驱动模块2之间，柔性鳍面3用于实现多地形水陆两栖机器人的水下运动；同时，轮驱动模块2和鳍面驱动单元1能够相互配合动作，实现机器人在台阶、坡道、水陆交界、水泥地、沙石地、草地等多种地形下的灵活运动。
请参阅图1、图2、图4和图5，底板61呈长方形，底板61下表面四个端角处各设置有一个轮驱动模块2，底板61长边两侧的轮驱动模块2之间分别间隔设置有多组鳍面驱动单元1；
鳍面驱动单元1包括摆动驱动元件111、固定架112、摆臂121、鳍面夹持件122、弹性鳍条13，摆动驱动元件111分别与电源8和控制板511通过线缆连接。
固定架112将摆动驱动元件111固定于底板61上，摆臂121一端固定于摆动驱动元件111输出端，另一端与鳍面夹持件122配合，鳍面夹持件122呈Y型，开口侧设置有夹持件通孔1222，通过夹持件通孔1222与弹性鳍条13相应位置的通孔实现鳍面夹持件122与弹性鳍条13之间的固定。
应当注意，本实施例中鳍面驱动单元1单侧采用七组等间隔布置，共采用十四组，其余数量的鳍面驱动单元1仍适用于该发明，且单侧鳍面驱动单元1的数量应不少于五个，布置方式采用间隔布置，但并不要求等间隔布置。
请参阅图4和图5，本实施例中，摆臂121与鳍面夹持件122共有三个方向的自由度：
第一，摆臂121可绕与摆动驱动元件111的输出轴线重合的摆臂旋转轴1211摆动，目的是将摆动驱动元件111的摆动运动传递至摆臂121；
第二，摆臂121中部由具有一定弹性的薄板形摆臂弹性板1212构成，摆臂弹性板1212沿摆动方向具备足够的刚性和强度，但沿薄壁方向易发生弯曲，由于柔性鳍面3在波动运动时，柔性鳍面3内侧产生周期变化的内应力，通过设置具有一定弹性的摆臂弹性板1212，摆臂121可在柔性鳍面3内侧内应力较大时发生相应方向的弯曲，实现卸荷作用，减小柔性鳍面3峰值内应力过大对摆动驱动元件111产生破坏的作用；
第三，鳍面夹持件122可相对于摆臂121产生旋转运动，其旋转轴为夹持件旋转轴1221，目的是提高柔性鳍面3在波动运动时的柔顺度和波形的连续性。
请参阅图6，本实施例中，柔性鳍面3展开为圆弧段形状，且沿周向均匀间隔分布数组鳍面通孔31。
柔性鳍面3的展开形状分为两种：
第一种带圆弧引导段的鳍面(a)；第二种不带引导段的鳍面(b)。
引导段的目的是当柔性鳍面3波动运动时，维持柔性鳍面3端部的张力，提高柔性鳍面3端部的刚度，避免在柔性鳍面3接触地面时因柔性鳍面3端部刚度不足发生瘫软现象。弹性鳍条13条采用粘接的方法固定于柔性鳍面3，且须保证每根弹性鳍条13上的通孔与鳍面通孔31对齐。
具体的，柔性鳍面3的波动运动具有多种可控模态：通过控制摆动驱动元件111的相位差，实现对柔性鳍面3波动运动的波数调节；通过控制摆动驱动元件111的速度，实现对柔性鳍面3波动运动的频率调节；通过控制摆动驱动元件111的摆幅，实现对柔性鳍面3波动运动的波幅调节；通过控制摆动驱动元件111的摆动中心，实现对柔性鳍面3波动运动的偏置调节。
请参阅图3，本实施例中，轮驱动模块2包括旋转驱动元件22和驱动轮21，旋转驱动元件22固定于底板61下表面，驱动轮21的轮辐采用镂空结构，减轻机器人重量，驱动轮21的轮缘设置有花纹，增大与地面的摩擦力。通过控制驱动轮21的速度、差速等参数实现多地形水陆两栖机器人的直行、转弯等动作，旋转驱动元件22分别与电源8和控制板511通过线缆连接。
应当注意，驱动轮21的尺寸与实际所需越障的高度和弹性鳍条13的长度相关，末端力矩一定的情况下，驱动轮21直径越大，多地形水陆两栖机器人可跨越障碍越高，弹性鳍条13在一定长度范围内越长，多地形水陆两栖机器人可跨越障碍越高。
请参阅图1至图3，底板61的前后侧分别安装有电源8，底板61中部设置有孔槽，用于安装电子舱模块5。底板61后缘设置有拖曳钩62，具备拖曳输运物资等功能。轮鳍配合的多地形水陆两栖机器人外部设置有外壳4，除必要的相关传感设备、拖曳钩62等功能部件相关功能部分暴露之外，外壳4将所有相对底板61静止的零部件包覆。
请参阅图7，本实施例中，电子舱模块5包括控制板511、水声通信元件512、陆地通信元件513和电子舱52。
电子舱52内部设置有控制板511、水声通信元件512和陆地通信元件513，且电子舱52呈圆柱体密闭结构，防止水流进入，水声通信元件512和陆地通信元件513分别通过线缆与控制板511连接。
请参阅图2至图3，本实施例中，底板61前后缘各设置有一个视觉传感器71及两个水陆测距传感器72，且水陆测距传感器72采用垂向间隔布置，用于信息采集及障碍识别。电子舱52前缘设置有一个方向向下的水陆测距传感器72，用于多地形水陆两栖机器人底部距离识别。电子舱52后缘设置有一个水深传感器73，用于机器人所处水深识别。
具体的，轮鳍配合的多地形水陆两栖机器人可以自主识别多种地形环境，如水下、水陆交界、陆上墙壁/台阶等环境，利用驱动轮21与柔性鳍面3的配合动作，可实现机器人在多种地形环境下的机动、稳定行驶。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图8中(a)至(i)，本实施例中，以多地形水陆两栖机器人跨越典型台阶障碍的过程为例，图中弯箭头表示驱动轮21的转动，其长短表示速度大小，粗细表示扭矩大小；直箭头表示鳍面驱动单元1的摆动，其长短表示摆角和力矩大小。
请参阅图8中(a)至(b)，本实施例中，首先位于多地形水陆两栖机器人前端地垂向间隔布置的两个水陆测距传感器72通过第一无线测距信号91和第二无线测距信号92识别台阶障碍，当第一无线测距信号91探测到前方存在障碍物，而第二无线测距信号92未探测到前方存在障碍物时，表明前方存在可跨越障碍，机器人随即执行减速动作。
请参阅图8中(b)至(c)，本实施例中，当第一无线测距信号91探测到的信号值小于某个数值时，表明机器人已接近甚至接触台阶，机器人驱动轮21随即增大转矩，同时，鳍面驱动单元1开始摆下，且鳍面驱动单元1的摆角和力矩从后往前依次增大，机器人执行抬头动作。
请参阅图8中(d)至(f)，本实施例中，在机器人鳍面驱动单元1持续下摆的过程中，驱动轮21始终以低速大扭矩转动，直至朝向机器人底部的水陆测距传感器72探测到机器人底部至地面距离大于某一值，机器人判断为位于前部的驱动轮21已越上台阶，机器人驱动轮21扭矩减小，速度不变，同时鳍面驱动单元全部摆起，脱离地面。
请参阅图8中(g)至(h)，本实施例中，前部的驱动轮21越上台阶后，机器人根据驱动轮21的速度，通过控制板内部时钟计算经过约一个机器人体长的时间后，机器人判断为位于后部的驱动轮21已接近或接触台阶，机器人驱动轮21随即增加扭矩，同时，鳍面驱动单元1开始摆下，且鳍面驱动单元1的摆角和力矩从前往后依次增大，机器人执行抬尾动作。
请参阅图8中(h)至(i)，本实施例中，当朝向机器人底部的水陆测距传感器72探测到机器人底部至地面距离恢复某一范围，表明机器人后部的驱动轮21已越上台阶，随即驱动轮21力矩减小，转速增大，同时，鳍面驱动单元1全部摆起，脱离地面，机器人恢复平地运动状态，至此，机器人跨越典型台阶障碍过程完毕。
本实施例中，除跨越以上典型台阶障碍之外，该机器人还可通过水深传感器73和朝向机器人底部的水陆测距传感器72实现机器人水陆过渡区域的自主识别及机器人水陆模式转换。
应当注意，本实施例中视觉传感器71、水陆测距传感器72、水深传感器73、电源8、控制板511、通信元件512/513的位置布置不代表唯一的情况，其他具有相同作用的不同布置形式、不同组合形式的实施例仍视作本发明的保护范围。
综上所述，本发明一种轮鳍配合的多地形水陆两栖机器人，通过驱动轮实现陆上行驶，主要通过柔性鳍面实现水下游行，同时，通过驱动轮与柔性鳍面的配合运动，可以实现水陆过渡、越阶、爬坡等多种复杂环境的运动，尤其当行驶在柔软沙滩、崎岖石块地等复杂易陷入的地形环境时，驱动轮在柔性鳍面的配合作用下能够实现平稳运行；同时具备多地形自主识别功能，机器人设置有水深传感器、视觉传感器、水陆测距传感器，机器人对各传感器探测信号的综合判断可以完成对多种环境的识别；具有结构简单紧凑、成本低、可靠性高、环境适应能力强、机动性好、稳定性高等突出优点。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
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