·586· 智能系统学报 第14卷 正转 后退 前进 图10球形两栖母机器人水中运动的三维结构 Fig.10 The three-dimensional figure of the spherical 退 amphibious mother robot's movement in the water 图12球形两栖子机器人水下运动方式 2.2球形两栖子机器人运动方式设计 Fig.12 The figure of the spherical amphibious son 1)球形两栖子机器人的陆上运动方式 robot's movement in the water 球形两栖子机器人在陆地上采用四轮滚动方 式运动，其运动方式如图11所示。每个车轮由一 3实验和数据分析 个直流电机控制，通过电机正反转实现对每个车 3.1球形两栖子母机器陆地性能测试 轮的控制，实现子机器人的前进、后退运动。通 1)球形两栖母机器人的陆地测试 过程序改变不同车轮的转速，使车轮间产生转速 为了评价球形两栖母机器人的陆地运动特 差，利用转速差对子机器人的运动方向进行调 性，本文分别在不同地形下做了实验，包括瓷砖 整，实现子机器人左右转向的功能。 路、大理石路、砖地以及水泥路。这些地形的特 征主要在于摩擦系数的不同。 实验结果如图13所示，球形两栖母机器人在 前进 瓷砖地面上，在频率为1.25Hz时取得了最大速 度7.6cm/s。当母机器人的运动频率小于1.25Hz 时，运动频率增加，机器人的运动速度也增加。 左转 机器人的运动频率大于1.25Hz时，运动频率增 后退 右转 加，机器人的运动速度反而减少。 。瓷砖地 ▲-大理石路 图11球形两栖子机器人陆地运动方式图 6 一砖地 Fig.11 The figure of the spherical amphibious son 水泥路 robot's movement in the land 2)球形两栖子机器人的水下运动方式 2 球形两栖子机器人的桨叶轮在水下时通过螺 旋桨划水产生驱动力，运动方式如图12所示。水 012345678910 平方向上，由4个直流电机分别控制4个螺旋桨， 频率Hz 通过调节单片机输出的PWM波信号，使不同螺 图13球形两栖母机器人陆地运动特性图 旋桨产生转速差，从而通过程序控制机器人在水 Fig.13 The land movement characteristic diagram of 平方向的运动。同时，垂直方向上，在机器人底 spherical amphibious mother robot 部安装了一个三叶螺旋桨，由直流电机控制，故 2)球形两栖子机器人的陆地测试 而可以通过编写程序，调节底部的三叶螺旋桨的 为了评价球形两栖子机器人的陆地运动特 正反转向及其转速，调节机器人的上浮和下沉。 性，本文分别在不同摩擦系数的地形下做了实验 实现球形两栖子机器人在水下的运动。 包括瓷砖路、沥青路以及砖地路面，并通过改变前进 正转 后退 反转 图 10 球形两栖母机器人水中运动的三维结构 Fig. 10 The three-dimensional figure of the spherical amphibious mother robot’s movement in the water 2.2 球形两栖子机器人运动方式设计 1) 球形两栖子机器人的陆上运动方式 球形两栖子机器人在陆地上采用四轮滚动方 式运动，其运动方式如图 11 所示。每个车轮由一 个直流电机控制，通过电机正反转实现对每个车 轮的控制，实现子机器人的前进、后退运动。通 过程序改变不同车轮的转速，使车轮间产生转速 差，利用转速差对子机器人的运动方向进行调 整，实现子机器人左右转向的功能。 前进 左转 后退 右转 图 11 球形两栖子机器人陆地运动方式图 Fig. 11 The figure of the spherical amphibious son robot’s movement in the land 2) 球形两栖子机器人的水下运动方式 球形两栖子机器人的桨叶轮在水下时通过螺 旋桨划水产生驱动力，运动方式如图 12 所示。水 平方向上，由 4 个直流电机分别控制 4 个螺旋桨， 通过调节单片机输出的 PWM 波信号，使不同螺 旋桨产生转速差，从而通过程序控制机器人在水 平方向的运动。同时，垂直方向上，在机器人底 部安装了一个三叶螺旋桨，由直流电机控制，故 而可以通过编写程序，调节底部的三叶螺旋桨的 正反转向及其转速，调节机器人的上浮和下沉。 实现球形两栖子机器人在水下的运动。 后退 转向 下 潜 上 浮 前进 图 12 球形两栖子机器人水下运动方式 Fig. 12 The figure of the spherical amphibious son robot’s movement in the water 3 实验和数据分析 3.1 球形两栖子母机器陆地性能测试 1) 球形两栖母机器人的陆地测试 为了评价球形两栖母机器人的陆地运动特 性，本文分别在不同地形下做了实验，包括瓷砖 路、大理石路、砖地以及水泥路。这些地形的特 征主要在于摩擦系数的不同。 实验结果如图 13 所示，球形两栖母机器人在 瓷砖地面上，在频率为 1.25 Hz 时取得了最大速 度 7.6 cm/s。当母机器人的运动频率小于 1.25 Hz 时，运动频率增加，机器人的运动速度也增加。 机器人的运动频率大于 1.25 Hz 时，运动频率增 加，机器人的运动速度反而减少。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 频率/Hz 8 7 6 5 4 3 2 1 0 运动速度/cm·s−1 瓷砖地 大理石路 砖地 水泥路 图 13 球形两栖母机器人陆地运动特性图 Fig. 13 The land movement characteristic diagram of spherical amphibious mother robot 2) 球形两栖子机器人的陆地测试 为了评价球形两栖子机器人的陆地运动特 性，本文分别在不同摩擦系数的地形下做了实验， 包括瓷砖路、沥青路以及砖地路面，并通过改变 ·586· 智 能 系 统 学 报 第 14 卷