本发明涉及一种智能运载设备，特别是一种多姿态和多栖模式移动运载装置和操作方法。
背景技术：
1、随着智能化、自动化理念深入人心，智能汽车技术得到了突飞猛进的发展，智能汽车水平也逐渐成为了当代衡量科技水平好坏的标尺之一。汽车不再仅仅是一种交通工具，而变成了能够感知、理解、决策并行驶的智能实体。而除了用于交通出行的汽车以外，各种“缩小版”的移动智能车也开始应用于各种工业领域、服务领域，这类移动智能车通常被称为“机器人小车”。许多机器人被设计用来执行3d任务，即危险、肮脏、乏味的任务。为了自主移动完成指令，通常会在机器人上设计一种可移动底座，这种可移动底座与可更换的特殊功能模块组装为一体，便成为了可适应各种用途的特种机器人。
2、海陆空三栖智能机器人能够在海洋，陆地和空中等多种环境下自由移动并完成任务，融合了多种移动方式和先进的技术，以适用于复杂多变的环境。例如，水下推进技术，如螺旋桨推进或者仿生推进；空中移动技术，如多旋翼无人机通过多个旋翼实现垂直起降和悬停；陆地移动技术，采用轮式或者履带式来实现在崎岖地形上的移动。然而，在陆地移动方式中，现有技术的移动智能车在复杂地形上移动的适应性和灵活性较差，在外部环境发生变化时不能及时有效应对。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，根据本发明的实施方式提供一种多姿态和多栖模式移动运载装置和操作方法，与现有技术相比具有多种自由度，使得该移动运载装置能够适应诸如地面起伏等环境外部因素的变化，并保持稳定的行驶性能，从而解决现有移动智能车在复杂地形上适应性差、灵活性不足、综合性能不佳的问题。
2、根据本发明的实施方式提供了一种多姿态和多栖模式移动运载装置，包括：车身，该车身在四角处具有内凹的安装部，且车身内具有舱室；四组单轮角模块，以对称的方式安装至所述车身的安装部，且包括依次连接的轮毂电机总成，偏心电机总成，转向电机总成和翻转电机总成，其中轮毂电机总成包括车轮；处理器，其容纳在所述车身的舱室中，用于获取外部环境和指令信息并提供控制信息；电机控制器，其容纳在车身的舱室中，且从所述处理器接收控制信息，并控制单轮角模块，从而对移动运载装置进行姿态转换和模式切换；和供电单元，其容纳在车身的舱室中，用于为各部件供电，其中，所述轮毂电机总成驱动车轮正转或反转，偏心电机总成驱动车轮偏心转动，转向电机总成驱动车轮改变转轴方向，翻转电机总成驱动车轮相对于车身翻转。
3、在可选的实施方式中，所述轮毂电机总成包括：具有轮毂的车轮、桨片、轮毂电机和偏心臂，其中，轮毂电机安装在车轮的中心轴处且提供对车轮的驱动，桨片在车轮的外侧安装至轮毂电机且由其驱动，偏心臂包括径向并列的大圆环部和小圆环部，该大圆环部固定安装至轮毂电机的内侧。
4、在可选的实施方式中，所述偏心电机总成连接至所述轮毂电机总成，且包括：偏心旋转平台、偏心电机，其中，该偏心旋转平台包括输入端和输出端，该输入端安装至所述偏心电机的转子且由其驱动，该输出端与所述偏心臂的小圆环部连接，该偏心电机总成以偏心电机的转子的轴线为横向旋转轴线，该横向旋转轴线为在水平面与车身的纵向轴线垂直的横向方向延伸。
5、在可选的实施方式中，所述转向电机总成连接至所述偏心电机总成，且包括：转向旋转平台、转向电机，其中，转向旋转平台包括输入端和输出端，该输入端安装至转向电机的转子且由其驱动，该输出端与所述偏心电机总成固定连接，该转向电机总成以转向电机的转子的轴线为竖直旋转轴线，该竖直旋转轴线为在与水平面垂直的竖直方向延伸。
6、在可选的实施方式中，所述翻转电机总成连接至所述转向电机总成，且包括：翻转旋转平台和翻转电机，其中翻转平台包括的输入端和输出端，该输入端安装至翻转电机的转子并由其驱动，该输出端与所述转向电机总成固定连接，该翻转电机总成以翻转电机的转子的轴线为纵向旋转轴线，该纵向旋转轴线为在水平面与车身的纵向轴线平行的纵向方向延伸。
7、根据本发明的实施方式提供了基于上述多姿态和多栖模式移动运载装置的操作方法，包括以下步骤：
8、步骤s1，处理器接收指令，并生成控制信息和将该控制信息发送至电机控制器；
9、步骤s2，电机控制器从处理器接收控制信息，并相应地驱动对应的一个或多个单轮角模块中的电机；
10、步骤s3，单轮角模块中的电机运转，执行移动运载装置的姿态转换或多栖模式切换；
11、其中，步骤s3的移动运载装置的姿态转换包括：
12、整体下降姿态转换，控制移动运载装置进行整体下降转换至低位姿态，电机控制器驱动四组单轮角模块的偏心电机同时运行，带动所有车轮同步绕横向旋转轴线偏心转动以调整相对于车身升高，由此使得移动运载装置转换至车身下降的低位姿态；
13、整体升高姿态转换，控制移动运载装置进行整体升高转换至高位姿态，电机控制器驱动四组单轮角模块的偏心电机同时运行，带动所有车轮同步绕横向旋转轴线偏心转动以调整相对于车身降低，使得移动运载装置转换至车身升高的高位姿态；
14、左倾姿态转换，控制移动运载装置转换至左倾姿态，电机控制器驱动右侧单轮角模块的偏心电机运行，带动右侧的车轮绕横向旋转轴线偏心转动以相对于车身下移，而左侧的车轮相对于车身位置不变，使得移动运载装置四轮着地时转换至左倾姿态；
15、右倾姿态转换，控制移动运载装置转换至右倾姿态时，电机控制器驱动左侧单轮角模块的偏心电机运行，带动左侧的车轮绕横向旋转轴线偏心转动以相对于车身下移，而右侧的车轮相对于车身位置不变，使得移动运载装置四轮着地时转换至右倾姿态；
16、前仰后俯姿态转换，控制移动运载装置转换至前仰后俯姿态，电机控制器控制前侧单轮角模块的偏心电机运行，驱动前侧的车轮绕横向旋转轴线偏心转动以相对于车身下移，而后侧的车轮相对于车身位置不变，使得移动运载装置四轮着地时转换至前仰后俯姿态；
17、前俯后仰姿态转换，控制移动运载装置转换至前俯后仰姿态，电机控制器控制后侧单轮角模块的偏心电机运行，驱动后侧的车轮绕横向旋转轴线偏心转动以相对于车身下移，而前侧的车轮相对于车身位置不变，使得移动运载装置四轮着地时转换至前俯后仰姿态。
18、在可选的实施方式中，步骤s3的移动运载装置的姿态转换还包括：
19、原地转向姿态转换，控制移动运载装置转换至原地转向姿态，电机控制器控制四组单轮角模块的转向电机同时运行，驱动四个车轮在同一水平面内分别围绕竖直旋转轴线相对于车身转动，直到各车轮均与车身的纵向轴线成45°夹角；
20、横向行驶姿态转换，控制移动运载装置转换至横向行驶姿态，电机控制器控制四组单轮角模块的转向电机同时运行，驱动四个车轮在同一水平面内分别围绕竖直旋转轴线相对于车身旋转，直到各车轮分别旋转至车身的前方或后方并且均与车身的横向平行；
21、斜向行驶姿态转换，控制移动运载装置转换至斜向行驶姿态，电机控制器控制四组单轮角模块的转向电机同时运行，驱动四个车轮在同一水平面内分别围绕竖直旋转轴线相对于车身旋转，直到各车轮旋转至与车身的纵向轴线成相同的设定角度，且各车轮所在的平面互相平行。
22、在可选的实施方式中，步骤s3的移动运载装置的多栖模式切换包括：
23、飞行模式切换，控制移动运载装置转换至飞行模式，电机控制器控制四组单轮角模块的翻转电机同时运行，驱动桨叶和车轮从左右侧面围绕纵向旋转轴线相对于车身向上翻转至车身的上方，将移动运载装置转换至飞行模式；
24、水中航行模式切换，控制移动运载装置转换至水中航行模式，电机控制器控制四组单轮角模块的转向电机同时运行，驱动桨叶和车轮在同一水平面内从车身的左右侧面围绕竖直旋转轴线转至各车轮分别旋转至车身的前方或后方并且均与车身的横向平行，将移动运载装置转换至水中航行模式。
25、根据本发明的另一个实施方式提供了一种多姿态和多栖模式移动运载装置，包括：车体、4组车轮、4个驱动模块、16个电机控制器、处理器及供电单元。供电单元安装在车身壳体的中心部分，处理器安装在供电单元的上方。四个驱动模块分布安装在车体的四角，其中八个电机控制器并列排列安装在前侧两个驱动模块中间对前侧的驱动模块进行控制，另外八个电机控制器同样并列排列安装在后侧两个驱动模块中间对后侧的驱动模块进行控制。每个驱动模块包括轮毂电机、翻转电机、偏心机构和转向机构，各个驱动模块所连接的车轮上都可拆卸地安装螺旋桨，该螺旋桨可由该驱动模块的轮毂电机独立地驱动或者和轮毂一起由轮毂电机驱动，通过螺旋桨的旋转所提供的动力使得该移动运载装置获得了在水中航行以及在空中飞行的能力。驱动模块采用轮毂电机实现独立驱动。轮毂电机的转子与轮毂相连，定子与偏心机构相连。偏心机构由偏心臂、偏心电机和相关传动装置组成。偏心臂一端与轮毂电机总成固定连接，另一端连接至偏心电机并由其驱动，通过偏心电机驱动实现车身高度和轴距的调整。转向机构由转向平台、转向电机和相关连接件组成。转向平台内置齿轮箱，齿轮箱的输入端与转向电机相连，齿轮箱的输出端与车体相连，实现车轮独立转向。
26、进一步的，将驱动模块安装在车体四角，形成一个集成化的智能移动运载装置。控制系统通过传感器网络的监测反馈和电机控制器对驱动模块的控制，实现对车轮驱动、偏心调节和转向的实时控制，确保移动运载装置在复杂地形下的平稳运行。所述车轮包括设置在主体部四个角的对称位置的四组车轮，分别是右前侧的第一车轮、左前侧的第二车轮、右后侧的第三车轮和左后侧的第四车轮。根据需要，可设置更多组或者更少组的车轮，为了移动运载装置行驶平衡，车轮组以成对的数量和对称的位置安装至移动运载装置，例如在移动运载装置两侧对称安装两组车轮，或者在移动运载装置的四角安装四组车轮。每组车轮可以是一个车轮，也可以根据需要包括两个或更多车轮。驱动模块包括联接至每组车轮的轮毂电机。轮毂电机为车轮提供驱动力，使得车轮的围绕车轮轴心的转动，实现前进或后退等移动。偏心机构通过偏心臂和偏心电机调节车身高度和轴距，增强移动运载装置的爬坡和避障能力。转向机构通过转向平台和转向电机实现车轮的独立转向，提高移动运载装置的灵活性。在设置于各组车轮上的旋转轴的任何旋转角度下，各个车轮之间均保持间隔，确保移动运载装置的稳定性和操控性。
27、本发明的实施方式提供了一种多姿态和多栖模式移动运载装置和操作方法，相对于现有技术至少具有以下优点。
28、1.本发明通过包括多电机驱动的设计，使移动运载装置在复杂地形上能够灵活调整，适应各种地面变化。
29、2.本发明将驱动、偏心和转向功能高度集成在单个模块内，减少了整体尺寸和重量，提高了结构的紧凑性和性能。
30、3.本发明采用了偏心机构为车辆在非规整地形上的行驶提供卓越的避障和爬坡能力，使得移动运载装置在复杂环境下依然能保持稳定和高效的运行。
31、4.本发明采用独立的驱动和转向系统使移动运载装置在狭小空间内具有优良的机动性，同时通过智能控制系统确保其行驶过程中的平稳性。
32、5.本发明的控制系统通过电机控制器和传感器网络，实现对车轮驱动、偏心调节和转向的实时控制，确保移动运载装置在各种环境下的稳定运行。
33、6.本发明通过在驱动车轮上设置螺旋桨，实现了水中游行以及空中运动的功能，确保其在多栖环境的运动能力。
1.一种多姿态和多栖模式移动运载装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的多姿态和多栖模式移动运载装置，其特征在于，所述轮毂电机总成包括：具有轮毂的车轮、桨片、轮毂电机和偏心臂，其中，轮毂电机安装在车轮的中心轴处且提供对车轮的驱动，桨片在车轮的外侧安装至轮毂电机且由其驱动，偏心臂包括径向并列的大圆环部和小圆环部，该大圆环部固定安装至轮毂电机的内侧。
3.如权利要求2所述的多姿态和多栖模式移动运载装置，其特征在于，所述偏心电机总成连接至所述轮毂电机总成，且包括：偏心旋转平台、偏心电机，其中，该偏心旋转平台包括输入端和输出端，该输入端安装至所述偏心电机的转子且由其驱动，该输出端与所述偏心臂的小圆环部连接，偏心电机的转子的轴线为横向旋转轴线，该横向旋转轴线为在水平面与车身的纵向轴线垂直的横向方向延伸。
4.如权利要求3所述的多姿态和多栖模式移动运载装置，其特征在于，所述转向电机总成连接至所述偏心电机总成，且包括：转向旋转平台、转向电机，其中，转向旋转平台包括输入端和输出端，该输入端安装至转向电机的转子且由其驱动，该输出端与所述偏心电机总成固定连接，该转向电机总成以转向电机的转子的轴线为竖直旋转轴线，该竖直旋转轴线为在与水平面垂直的竖直方向延伸。
5.如权利要求4所述的多姿态和多栖模式移动运载装置，其特征在于，所述翻转电机总成连接至所述转向电机总成，且包括：翻转旋转平台和翻转电机，其中翻转平台包括的输入端和输出端，该输入端安装至翻转电机的转子并由其驱动，该输出端与所述转向电机总成固定连接，该翻转电机总成以翻转电机的转子的轴线为纵向旋转轴线，该纵向旋转轴线为在水平面与车身的纵向轴线平行的纵向方向延伸。
6.基于权利要求1-5中任一项所述的多姿态和多栖模式移动运载装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的操作方法，其特征在于，步骤s3的移动运载装置的姿态转换还包括：
8.如权利要求7所述的操作方法，其特征在于，步骤s3的移动运载装置的多栖模式切换包括：
