一种陆空两用球形机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种陆空两用球形机器人，其包括球壳，球壳包括下部半球壳，下部半球壳的上端内侧安装有中间导向机构，中间导向机构连接有固定钢架，固定钢架的顶端设置有安装槽，安装槽内设置有微型电机，微型电机的输出轴通过蜗轮蜗杆机构与上部球壳瓣膜连接；上部球壳瓣膜共同组成上部半球壳，并与下部半球壳共同构成完整球形。本发明专利技术通过控制结构变换可实现空中缓冲降落、空中飞行和陆地滚动，结构简单紧凑、运动灵活等特点，在军事、民用领域具有广阔的应用前景。

An amphibious spherical robot

The invention discloses a land-air dual-purpose spherical robot, which comprises a spherical shell, a spherical shell including a lower hemispherical shell, an intermediate guiding mechanism installed inside the upper end of the lower hemispherical shell, an intermediate guiding mechanism connected with a fixed steel frame, an installation slot arranged at the top of the fixed steel frame, a micro-motor and a micro-motor installed in the installation slot. The output shaft is connected with the upper spherical shell valve by worm gear and worm mechanism, and the upper spherical shell valve is composed of the upper hemispherical shell and the lower hemispherical shell. The invention can realize air buffering landing, air flying and land rolling by controlling structure transformation, has the characteristics of simple and compact structure and flexible movement, and has broad application prospects in military and civil fields.

【技术实现步骤摘要】
一种陆空两用球形机器人
本专利技术涉及机器人
，具体涉及一种陆空两用球形机器人。
技术介绍
球形运动机器人是一种以球形或近似球形为外壳的独立运动体，以滚动运动方式为主，使得球形机器人与轮式或轨道式的机器人不同。如当运动机构发生高空坠落等危险情况时，球形装置可迅速调整运行状态连续工作；在探测过程中，当与障碍物或其他的运动机构发生碰撞时，球形结构具有很强的恢复能力。另外球体滚动的阻力相对滑动或轮式装置的运动阻力小很多，所以球形机器人具有运动效率高、能量损耗小的特点。针对以上优势，球形机器人可以应用于危险环境的探测，管道内部的焊缝检测、进行监控侦察等方面，在军事、民用领域具有广阔的应用前景。现有的球形机器人如球-轮复合可变形移动机器人结构，是一种通过自身几何形状发生变化以实现球形和轮式机器人互换复合移动机器人，从而提高对各种复杂的地理环境都有较强的适应能力。还有一种微型可抛掷变形侦察球，该机器人在抛掷过程中外形为球形，落地后通过变形由球形结构变为两轮车结构，从而具备了灵活的运动性能及稳定的操纵性能。除此之外，还有一种用于在复杂环境下探测的可滚动可跳跃的复合式机器人。在较为平坦的地面，该机器人可以自由滚动，当遇到较大尺寸的障碍物时，机器人可以跳起越过障碍物。但现有球形机器人机构设计只能在地面上、空中或者水里游动，暂没有能够实现陆、空两用功能的球形机器人，限制了球形机器人的使用范围。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的上述不足，提供了一种控制结构变换可实现空中缓冲降落、空中飞行和陆地滚动的陆空两用球形机器人。为解决上述技术问题，本专利技术采用了下列技术方案：提供了一种陆空两用球形机器人，其包括球壳，球壳包括下部半球壳，下部半球壳的上端内侧安装有中间导向机构，中间导向机构连接有固定钢架，固定钢架的顶端设置有安装槽，安装槽内设置有微型电机，微型电机的输出轴通过蜗轮蜗杆机构分别与若干个上部球壳瓣膜连接；上部球壳瓣膜通常为四个，四个上部球壳瓣膜共同组成上部半球壳，并与下部半球壳共同构成完整球形；中间导向机构连接有滚动转向装置，滚动转向装置包括相互连接的伺服电机、电池和控制箱，滚动转向装置上安装有飞行装置，飞行装置包括自锁伸缩机构，自锁伸缩机构上安装有飞行电机，飞行电机的输出轴与折叠桨叶连接；电池和控制箱分别与伺服电机、微型电机、飞行电机连接。上述技术方案中，优选地，中间导向机构包括设置于下部半球壳上端内侧的环形齿轮，环形齿轮的下部设置有环形槽。上述技术方案中，优选地，滚动转向装置包括滚动托板，滚动拖板上安装有伺服电机，伺服电机的输出轴分别与水平转向机构、竖直转向机构和配重箱连接，滚动托板的下表面固定安装有控制箱。上述技术方案中，优选地，伺服电机包括第一转向电机，第一转向电机的输出轴与限位连接器相连，限位连接器与水平传动齿轮啮合连接，水平传动齿轮与环形齿轮啮合连接；水平转向机构包括水平固定架，水平固定架呈弓形，水平固定架的中部开设有通孔，限位连接器套接于通孔内，水平传动齿轮设置于通孔内；水平固定架的两端分别设置有与环形槽配合连接的滚轮。上述技术方案中，优选地，伺服电机包括第二转向电机，第二转向电机的输出轴固定连接有一齿轮；竖直转向机构包括竖直固定架，竖直固定架呈弓形，固定架的两端分别设置有与环形槽配合连接的滚轮；竖直固定架的中部邻近滚动托板的一侧设置有固定齿轮，固定齿轮与第二转向电机输出轴上的齿轮啮合连接。上述技术方案中，优选地，伺服电机包括偏转电机，偏转电机的输出轴固定连接有一齿轮；配重箱包括与偏转电机输出轴上的齿轮啮合连接的摆动齿轮，摆动齿轮与固定架的上端固定连接，固定架的下端连接有箱体，电池设置于箱体内。上述技术方案中，优选地，控制箱内设置有相互连接的控制器、电机驱动芯片、数据采集器、传感器和通信器。上述技术方案中，优选地，飞行装置包括飞行托板，飞行托板上安装有四个电子调速盒，四个电子调速盒间相互垂直，自锁伸缩机构安装于电子调速盒内侧。上述技术方案中，优选地，电子调速盒包括叶片吸附器和与飞行电机电连接的电子调速器，叶片吸附器设置于电子调速盒两侧，叶片吸附器为电磁铁。上述技术方案中，优选地，自锁伸缩机构包括步进电机，步进电机设置于飞行托板的正中间位置，步进电机的输出轴与曲柄滑杆的中间位置固定连接，曲柄滑杆呈十字形，曲柄滑杆中部与端部通过转轴铰接，曲柄滑杆的端部为四个短杆，短杆的末端与伸缩桁架铰接；伸缩桁架共有四个，且绕步进电机的输出轴呈中心对称，伸缩桁架的一端与飞行托板固定连接，另一端与飞行电机连接。本专利技术提供的上述陆空两用球形机器人的主要有益效果在于：通过在球壳内设置滚动转向装置和飞行装置，将风力旋翼推进与重摆摆动相结合，使得球形机器人可以陆空两用，与现有的轮式、履带式移动机器人及现有球形机器人机构相比，具有结构新颖、运动灵活等特点，在军事、民用领域具有广阔的应用前景。针对可变机构的特点，通过重新设计运动机构，通过电机带动相应机械结构，实现空中飞行、地面飞行两种运动模式，并可快速、高效地实现两种模式切换。从而在遭遇地面障碍物时，可启用飞行模式跃过障碍物；当从空中飞行切换到地面滚动模式时，可减弱或关闭飞行电机，由张开的球壳瓣膜充当降落伞其保护作用，降低系统能耗。通过设置控制箱，并在控制箱内设置传感器，可实时监测环境及机器人自身运动等参数，通过设置数据采集器和通信器，能够实时将传感器记录的数据采集并通过通信器及时传输，从而有效进行实时监测作业。本专利技术整个结构具有简单、紧凑、模块化等特点，可代替部分机器人进入救灾现场、工厂勘测、辐射污染区域、危险作业环境等狭小空间进行检测作业。附图说明图1为陆空两用球形机器人的结构示意图。图2为中间导向机构的结构示意图。图3为固定钢架和蜗轮蜗杆机构的结构示意图。图4为滚动转向装置的结构示意图。图5为第一转向电机与水平传动齿轮间的连接关系示意图。图6为飞行装置的结构示意图。其中，1、球壳，11、下部半球壳，12、中间导向机构，121、环形齿轮，122、环形槽，13、固定钢架，131、安装槽，14、上部球壳瓣膜，15、蜗轮蜗杆机构，16、微型电机，2、滚动转向装置，21、滚动托板，22、水平转向机构，221、水平传动齿轮，222、滚轮，223、限位连接器，224、固定架，23、竖直转向机构，231、固定齿轮，232、竖直固定架，24、伺服电机，241、第一转向电机，242、第二转向电机，243、偏转电机，25、配重箱，251、摆动齿轮，252、箱体，253、固定架，26、控制箱，3、飞行装置，31、飞行托板，32、电子调速盒，321、电子调速器，322、叶片吸附器，33、自锁伸缩机构，331、步进电机，332、曲柄滑杆，333、伸缩桁架，34、飞行电机，35、折叠桨叶。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：如图1所示，其为陆空两用球形机器人的结构示意图。本专利技术的陆空两用球形机器人包括球壳1，球壳1包括下部半球壳11，下部半球壳11的上端内侧安装有中间导向机构12，中间导向机构12连接有固定钢架13，固定钢架13的顶端设置有安装槽131，如图3所示，安装槽131内设置有微型电机16，微型电机16的输出轴通过蜗轮蜗杆机构15分别与四个上部球壳瓣膜14连接，带动四个上部球壳瓣膜14本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陆空两用球形机器人，其特征在于，包括球壳(1)，所述球壳(1)包括下部半球壳(11)，下部半球壳(11)的上端内侧安装有中间导向机构(12)，中间导向机构(12)连接有固定钢架(13)，固定钢架(13)的顶端设置有安装槽(131)，安装槽(131)内设置有微型电机(16)，微型电机(16)的输出轴通过蜗轮蜗杆机构(15)分别与若干个上部球壳瓣膜(14)连接；若干个上部球壳瓣膜(14)共同组成上部半球壳，并与下部半球壳(11)共同构成完整球形；所述中间导向机构(12)连接有滚动转向装置(2)，所述滚动转向装置(2)包括相互连接的伺服电机(24)、电池和控制箱(26)，滚动转向装置(2)上安装有飞行装置(3)，所述飞行装置包括自锁伸缩机构(33)，自锁伸缩机构(33)上安装有飞行电机(34)，飞行电机(34)的输出轴与折叠桨叶(35)连接；所述电池和控制箱(26)分别与伺服电机(24)、微型电机(16)、飞行电机(34)连接。

【技术特征摘要】
1.一种陆空两用球形机器人，其特征在于，包括球壳(1)，所述球壳(1)包括下部半球壳(11)，下部半球壳(11)的上端内侧安装有中间导向机构(12)，中间导向机构(12)连接有固定钢架(13)，固定钢架(13)的顶端设置有安装槽(131)，安装槽(131)内设置有微型电机(16)，微型电机(16)的输出轴通过蜗轮蜗杆机构(15)分别与若干个上部球壳瓣膜(14)连接；若干个上部球壳瓣膜(14)共同组成上部半球壳，并与下部半球壳(11)共同构成完整球形；所述中间导向机构(12)连接有滚动转向装置(2)，所述滚动转向装置(2)包括相互连接的伺服电机(24)、电池和控制箱(26)，滚动转向装置(2)上安装有飞行装置(3)，所述飞行装置包括自锁伸缩机构(33)，自锁伸缩机构(33)上安装有飞行电机(34)，飞行电机(34)的输出轴与折叠桨叶(35)连接；所述电池和控制箱(26)分别与伺服电机(24)、微型电机(16)、飞行电机(34)连接。2.根据权利要求1所述的陆空两用球形机器人，其特征在于，所述中间导向机构(12)包括设置于下部半球壳(11)上端内侧的环形齿轮(121)，环形齿轮(121)的下部设置有环形槽(122)。3.根据权利要求2所述的陆空两用球形机器人，其特征在于，所述滚动转向装置(2)包括滚动托板(21)，滚动拖板(21)上安装有伺服电机(24)，伺服电机(24)的输出轴分别与水平转向机构(22)、竖直转向机构(23)和配重箱(25)连接，滚动托板(21)的下表面固定安装有控制箱(26)。4.根据权利要求3所述的陆空两用球形机器人，其特征在于，所述伺服电机(24)包括第一转向电机(241)，第一转向电机(241)的输出轴与限位连接器(223)相连，限位连接器(223)与水平传动齿轮(221)啮合连接，水平传动齿轮(221)与环形齿轮(121)啮合连接；所述水平转向机构(22)包括水平固定架(224)，水平固定架(224)呈弓形，水平固定架(224)的中部开设有通孔，所述限位连接器(223)套接于通孔内，所述水平传动齿轮(221)设置于通孔内；水平固定架(224)的两端分别设置有与环形槽(122)配合连接的滚轮(222)。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍建文，张华，肖宇峰，杜崇瑞，刘满禄，刘冉，张静，郭明明，白才艳，陈浩然，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51