一种带伸缩臂的滚动越障机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种带伸缩臂的滚动越障机器人，解决的滚动机器人翻越台阶型障碍的能力存在不足的问题。本装置包括可滚动的壳体，所述壳体左右侧壁之间架设水平设置的主轴，主轴可相对壳体转动，主轴中心设有水平设置并与主轴相互垂直的副轴，副轴可自转并可随主轴转动，副轴下方吊设有内摆动块，所述主轴的两端伸出壳体之外并分别连接有伸缩臂，所述伸缩臂沿主轴径向可伸缩设置。本发明专利技术在滚动机器人翻越台阶时，设于壳体外部、主轴两端的伸缩臂可以向下顶升，使壳体持续抬升翻越台阶，本装置大大提升了滚动机器人的越障能力，提升了滚动机器人的地形适应能力，当使用场景为多层楼房，滚动机器人可以在楼梯上连续翻越台阶，具备爬楼能力。能力。能力。

【技术实现步骤摘要】
一种带伸缩臂的滚动越障机器人


[0001]本专利技术属于智能机器人领域，涉及一种带伸缩臂的滚动越障机器人。

技术介绍

[0002]机器人是一种通过手动或者自动控制，模拟人类完成各种指令的一种智能化装置。机器人可以代替人体进行各种复杂精细的操作，也可以代替人类进入复杂、危险的环境进行探索作业，保证人员安全。现有的机器人有固定设置、在一定区域范围内进行操作的固定式机器人，也有可移动的，通过机械腿、履带、滚轮等结构实现机器人的行走移动。移动式机器人可以代替人类进入一些复杂、危险的场景，如有毒害气体的空间、火场等，采集信号，指导救援。
[0003]滚动机器人是移动式机器人的一种，滚动机器人的壳体可以是任何适合滚动的形状，如圆球形、椭球型、鼓型、面数较多的多面体型等等，其依靠壳体自身的滚动行进。如本申请人2018年10月29日提交的中国专利，申请号为2018112678220，名称为一种全景信息采集滚动机器人。该装置在壳体左右侧壁之间架设水平设置的主轴，所述壳体为以主轴为轴线的回转体，所述主轴中心设有水平设置并与主轴相互垂直的副轴，副轴两端悬空，且副轴两端的下方吊设有摆动块。该装置机器人的行进、转弯通过设置在壳体内的摆动块绕主轴、副轴摆动分别实现。上述滚动机器人在运动过程中，以摆动块的偏转让滚动机器人重心偏置提供前进或转弯的趋势，以壳体与接触面产生摩擦力以支持滚动机器人的运动，上述滚动机器人的越障能力主要由摆动块的最大可摆动幅度来决定，一般情况下能够越过约15
°
左右的连贯坡面以及高度不超过壳体1/4
‑
1/3半径高度的90
°
台阶障碍，然而面对高度落差较大的台阶障碍时，摆动块产生的驱动力不足以克服滚动机器人自身重力产生跨上台阶的趋势，且壳体与台阶接触点滚动摩擦力偏小，可能出现滑动空转等现象，无法越过台阶。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有的滚动机器人翻越台阶型障碍的能力存在不足的问题，提供一种带伸缩臂的滚动越障机器人，本装置通过外置伸缩臂在滚动机器人跨越台阶型障碍时进行辅助抬升，提升滚动机器人的越障能力。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带伸缩臂的滚动越障机器人，包括可滚动的壳体，其特征在于：所述壳体左右侧壁之间架设水平设置的主轴，主轴可相对壳体转动，主轴中心设有水平设置并与主轴相互垂直的副轴，副轴可自转并可随主轴转动，副轴下方吊设有内摆动块，所述主轴的两端伸出壳体之外并分别连接有伸缩臂，所述伸缩臂沿主轴的径向可伸缩设置。
[0006]本装置的滚动越障机器人，采用主轴转动带动内摆动块向前或向后摆动一个设定的角度，使整体的质量中心前移或者后移，驱动壳体向前或向后滚动，当内摆动块始终保持向前或向后摆动的姿势，壳体可以实现持续向前或向后滚动；采用副轴转动带动内摆动块左右摆动，使整体质量中心向左或向右移动，使壳体在向前或向后滚动的同时向左或向右
倾斜，实现转弯，本装置滚动机器人的滚动和转弯，主轴及副轴仅做小角度的摆动，即可驱动壳体的滚动。传统的不带伸缩臂的滚动机器人可以实现平缓地面自由滚动和转弯，也可以克服小角度障碍实现爬坡，但是碰到较高的台阶障碍时，前向驱动力不足以克服重力翻越台阶。滚动机器人壳体表面或者内侧可以搭载摄像头等图像或者视频获取元件，滚动机器人内部有姿态传感器，滚动机器人前进路线上碰到台阶，通过视频、图像信号反馈，或者在姿态传感器发现球壳被台阶卡住没有前进时，进行台阶越障操作。本装置在主轴的两端设置了伸缩臂，伸缩臂具有沿主轴径向的伸缩量，即可在垂直于主轴方向伸缩，伸缩臂的伸缩量用于将壳体向上顶升，辅助壳体翻越台阶障碍。正常平地或缓坡滚动时，伸缩臂处于收缩状态，不影响滚动机器人的滚动；本装置翻越台阶时，主轴转动带动内摆动块向台阶一侧摆动使壳体贴靠台阶并始终保持贴靠，转动伸缩臂令伸出端朝下，伸缩臂伸出端伸长将壳体持续抬升，持续减少壳体底面与台阶的相对高差，当内摆动块的驱动力足以克服壳体底面与台阶的相对高差时，壳体越过台阶继续滚动，此时伸缩臂缩回，滚动机器人恢复正常滚动。
[0007]作为优选，所述伸缩臂与主轴端部之间可转动连接，伸缩臂与主轴端部的转动驱动件为舵机、云台电机、直流电机或伺服电机。伸缩臂可以相对主轴端部转动，滚动机器人正常滚动时，可以将伸缩臂转动至水平或接近水平的状态，避免与地面障碍发生磕碰，此时可以以副轴为校正基准，将伸缩臂转动至与副轴平行。需要翻越台阶障碍时，将伸缩臂转动至竖直或接近竖直的角度。
[0008]作为优选，所述伸缩臂与主轴端部通过轴承套接，所述转动驱动件架设在主轴上带动伸缩臂转动。转动驱动件无需承受静止状态下伸缩臂的重力，也无需承受跨越台阶状态下滚动机器人整体的重力。
[0009]作为优选，伸缩臂与主轴端部之间设置角度控制传感器。角度控制传感器可以控制伸缩臂的角度。
[0010]作为优选，所述伸缩臂在主轴的两端分别设置一个或多个，主轴单独一端伸缩臂收缩状态下的重心位于主轴轴线上，主轴两端所有伸缩臂收缩状态下的中心位于壳体中垂面上。伸缩臂在主轴两端分别设置，最优选择为对称设置，且通过重心安装位置选择或者配重的调整，让伸缩臂收缩状态下的中心位于主轴轴线上，避免对滚动机器人正常滚动造成负面影响。
[0011]作为优选，所述伸缩臂为电动推杆、气动杆或液压杆。
[0012]作为优选，所述伸缩臂收缩状态下，伸缩臂的两端不超过壳体的滚动环周面；所述伸缩臂伸出状态下，伸缩臂的伸出端伸出至壳体的滚动环周面之外。滚动环周面为壳体的绕主轴的最大回转半径所在的面，避免伸缩臂端部伸出影响正常滚动。
[0013]作为优选，所述伸缩臂的伸出端设有提高摩擦系数的摩擦块。
[0014]作为优选，所述主轴上设有主轴驱动装置，所述主轴和副轴的交叉处设置有副轴驱动装置。
[0015]作为优选，所述壳体为左右对称结构，壳体环绕主轴的环周中部为前后方向运动的圆环形主滚道。主滚道可以采用高强度耐磨材料制成。
[0016]作为优选，所述壳体为球形、椭球形、横置的圆柱型或者鼓型。壳体也可为拟合为球形、椭球型、圆柱型、鼓型的多面体结构，只要面数足够多，如30面体，也可达到滚动的效
果，这种改变应视为球形、椭球型、圆柱型、鼓型的等同替换。
[0017]本专利技术在滚动机器人翻越台阶时，设于壳体外部、主轴两端的伸缩臂可以向下顶升，使壳体持续抬升翻越台阶，本装置大大提升了滚动机器人的越障能力，提升了滚动机器人的地形适应能力，当使用场景为楼梯时，本专利技术的滚动机器人可在楼梯上连续翻越台阶，具备爬楼能力。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的内摆动块驱动壳体滚动的原理示意图。
[0019]图2是本专利技术的鼓型壳体内部结构示意图。
[0020]图3是本专利技术的壳体外部设置伸缩臂的结构示意图。
[0021]图4是本专利技术的滚动机器人正常滚动时的伸缩臂状态示意图。
[0022]图5是本专利技术的滚动机器人跨越台阶的理论模型示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带伸缩臂的滚动越障机器人，包括可滚动的壳体，其特征在于：所述壳体左右侧壁之间架设水平设置的主轴，主轴可相对壳体转动，主轴中心设有水平设置并与主轴相互垂直的副轴，副轴可自转并可随主轴转动，副轴下方吊设有内摆动块，所述主轴的两端伸出壳体之外并分别连接有伸缩臂，所述伸缩臂沿主轴的径向可伸缩设置。2.根据权利要求1所述的一种带伸缩臂的滚动越障机器人，其特征在于：所述伸缩臂与主轴端部之间可转动连接，伸缩臂与主轴端部的转动驱动件为舵机、云台电机、直流电机或伺服电机。3.根据权利要求2所述的一种带伸缩臂的滚动越障机器人，其特征在于：所述伸缩臂与主轴端部通过轴承套接，所述转动驱动件架设在主轴上带动伸缩臂转动。4.根据权利要求2所述的一种带伸缩臂的滚动越障机器人，其特征在于：伸缩臂与主轴端部之间设置角度控制传感器。5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种带伸缩臂的滚动越障机器人，其特征在于：所述伸缩臂在主轴的两端分别设置一个或多个，主轴单...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光，王酉，吴若竹，陈振峰，
申请(专利权)人：逻腾杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：