一种基于惯量飞轮姿态调节的绳驱无人机制造技术

本发明专利技术涉及一种基于惯量飞轮姿态调节的绳驱无人机，包括设置在建筑物上的至少三个锚接件；能够在建筑物内部移动的移动平台，该移动平台通过对应数量的绳索分别与每个锚接件连接，该移动平台包括支架、设置在支架上且用于收放每一绳索的绳索组件和至少两组姿态控制组件；至少两组姿态控制组件的分别限制支架在移动时第一水平轴向和第二水平轴向的转动角度，第一水平轴向和第二水平轴向相互垂直。绳索从移动平台顶部的中心出绳孔穿出，使绳索的穿出点与移动平台的质心设于同一垂直线上，减少绳索收放时对移动平台的倾斜角度，配合能够限制移动平台在转动倾斜的姿态控制组件，使能够平稳且高精度地运行，确保承载的终端设备运行在稳定的环境中。运行在稳定的环境中。运行在稳定的环境中。

【技术实现步骤摘要】
一种基于惯量飞轮姿态调节的绳驱无人机


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种基于惯量飞轮姿态调节的绳驱无人机。

技术介绍

[0002]随着中国经济的发展，近年来，市场上对于机器人的需求在快速增长，不仅在工业领域应用在诸如点胶、搬运和巡检等方面，在体育赛事的直播以及家庭和商业服务等领域的应用也是日渐广泛。与此同时，机器人技术对于提高中国制造业水平，促进中国生产力发展都有着重要的意义。
[0003]传统刚性连杆的串联机器人不仅负载能力有限，而且工作空间也十分有限，只能应用在一些特定的场景，而绳驱机器人采用绳索作为驱动，驱动能力得到了提升。因而绳驱机器人尤其是绳驱并联机器人的研究热度也越来越高，绳驱并联机器人属于并联机器人领域，具备并联机器人的优点比如承载能力强、响应速度快，同时还具备工作空间大、结构轻便等的特点，所以在大空间下的装配、搬运以及微重力模拟和医疗康复领域得到了广泛应用。
[0004]而传统冗余约束的绳驱并联机器人生所在空间中容易出现与障碍物干涉，而且驱动装置与末端执行器分开布置，对于更换应用场景以及布置空间都带来很大不便；欠约束绳驱并联机器人虽然在大空间下不容易发生干涉，但是运动过程中机器人水平倾斜角度不可控，运动精度也会比较差。对于目前广泛应用的与巡检和拍摄的无人机，在室内空间下也没有导航信号，因此会出现无法准确的完成工作任务的情况。
[0005]现需要提出一种新的技术方案用以解决上述现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种基于惯量飞轮姿态调节的绳驱无人机，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0007]本专利技术的技术方案为一种基于惯量飞轮姿态调节的绳驱无人机，包括：设置在建筑物上的至少三个锚接件；能够在所述建筑物内部移动的移动平台，该移动平台通过对应数量的绳索分别与每个锚接件连接，其中，该移动平台包括支架、设置在所述支架上且用于收放每一所述绳索的绳索组件和至少两组姿态控制组件；其中，至少两组所述姿态控制组件的分别限制支架在移动时第一水平轴向和第二水平轴向的转动角度，所述第一水平轴向和第二水平轴向相互垂直。
[0008]进一步，所述支架包括：电机支板；绞盘支板，所述绞绳支板通过第一连接柱连接在电机支板的第一面上，所述绞盘支板的中部沿圆周设有用于通过绳索的至少三个出绳孔；至少三组所述绳索组件沿圆周设置在所述电机支板上，每组绳索组件包括：收绳电机，所述收绳电机固定在电机支板上；与所述收绳电机输出端轴连接的绞盘；其中，所述绳索的一端穿过出绳孔并固定在所述绞盘的轮缘上。
[0009]进一步，所述收绳电机设置在电机支板的第二面，所述收绳电机的输出轴穿至电机支板的第一面并与绞盘轴连接，所述第一面和第二面互为相反面；所述移动平台还包括转向组件，所述转向组件包括：设置在所述绞盘支板第二面的转向支架，所述转向支架位于至少三个绞盘之间；与所述转向支架具有支撑关系的转向滑轮，所述转向滑轮设置在转向支架的第二面；其中，所述出绳孔和绞盘之间的绳索绕过所述转向滑轮。
[0010]进一步，所述转向组件还包括：设置在转向支架外侧的至少三个第一导绳孔，所述第一导绳孔分别朝向每一个绞盘，所述转向滑轮与绞盘之间的绳索穿设在第一导绳孔内；设置在转向支架中部的第二导绳孔，所述第一导绳孔与出绳孔对应，所述转向滑轮与出绳孔之间的绳索穿设在第二导绳孔内；其中，第一导绳孔的中心轴与电机支板第一面之间的距离和绞盘轮缘中部与电机支板第一面之间的距离相等；所述第一导绳孔的中心轴和第二导绳孔的中心轴相互垂直，且第一导绳孔的轴线和第二导绳孔的轴线分别与转向滑轮的外沿相切。
[0011]进一步，所述出绳孔、第一导绳孔和第二导绳孔上分别设有导绳环，所述导绳环呈阶梯状，所述导绳环外径较小的一端分别插装出绳孔、第一导绳孔和第二导绳孔，所述导绳环外径较大的一端外露于所述出绳孔、第一导绳孔和第二导绳孔的端部外。
[0012]进一步，所述绞盘远离电机支板第一面的轴心处连接有转动支轴，所述转动支轴的端部穿过绞盘支板并连接有压帽；所述压帽与绞盘支板之间、绞盘与绞盘支板之间的转动支轴上以及绞盘与电机支板之间的收绳电机输出端上均设置有压力轴承；
[0013]进一步，所述支架包括承托支板，所述承托支板通过第二连接柱与电机支板的第二面连接；每组所述姿态控制组件包括：分别连接在所述电机支板和承托支板外周的侧架；设置在所述侧架上的飞轮电机，所述飞轮电机的输出轴朝向支架的外侧，且飞轮电机的输出轴与电机支板的第二面垂直；以及通过联轴器与所述飞轮电机的输出轴轴连接的惯量飞轮；其中，相邻的两组所述姿态控制组件的飞轮电机的输出轴分别朝向第一水平轴向和第二水平轴向。
[0014]进一步，所述支架还包括底板，所述底板通过第三连接柱与承托支板的第二面连接；所述姿态控制组件还包括设置在底板靠近承托支板的第一面上的姿态控制板和第二电源，所述姿态控制板分别和第二电源及飞轮电机电性连接。
[0015]进一步，所述支架还包括主控支架，所述主控支架与电机支板的第二面连接，所述主控支架位于至少三个收绳电机之间；所述移动平台还包括主控装置和第一电源，所述主控装置设置在主控支架靠近电机支板的第一面上，所述第一电源设置在承托支板的第一面上，所述主控电源分别与第一电源、姿态控制板及收绳电机支电性连接。
[0016]进一步，所述绳驱无人机包括：由沿所述支架周向旋转对称的至少两个外壳围合成的壳体；每个所述外壳包括：包围设在绞盘支板、电机支板和承托支板外的环部；设在环部外侧的容纳部，所述容纳部的内侧设有容纳惯量飞轮的避让腔；其中，所述环部设有抵接绞盘支板第一面边缘的环边；每个所述环部沿壳体周向的一侧朝壳体内设有避让耳，所述避让耳上设有螺母放置槽，相邻所述环部的边缘设置有与螺母放置槽相对应的固接孔。
[0017]本专利技术的有益效果为：
[0018]将收放绳索的绳索组件集成到移动平台上，而外界建筑物上仅需能够将绳索固定锁紧的简单结构的锚接件，优化锚接件的结构和重量，提高便携性及便于拆装布置，降低机
器人的可重构难度；
[0019]将收放绳索的绳索组件集成到移动平台上，将提高了机器人的集成度；
[0020]将绳索从移动平台顶部的中心四周的出绳孔穿出，在移动平台周向对称时，使至少三条绳索的穿出点与移动平台的质心近乎设于同一垂直线上，降低每一绳索收放时对移动平台倾斜角度的影响，配合能够限制移动平台在移动过程中发生沿第一水平轴向和第二水平轴向的转动倾斜的姿态控制组件，保持本专利技术的绳驱无人机能够平稳且高精度地运行，从而确保承载在移动平台上的终端设备运行在稳定的环境中。
附图说明
[0021]图1是根据本专利技术的绳驱并联机器人运行在建筑物内的部分结构示意图。
[0022]图2是图1中A处的放大图。
[0023]图3是根据本专利技术的实施例中的移动平台连接驱动绳索时的主视图。
[0024]图4是根据本专利技术的实施例中的移动平台连接驱动绳索时的立体图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于惯量飞轮姿态调节的绳驱无人机，其特征在于，包括：设置在建筑物(1000)上的至少三个锚接件(2000)；能够在所述建筑物(1000)内部移动的移动平台(3000)，该移动平台(3000)通过对应数量的绳索(4000)分别与每个锚接件(2000)连接，其中，该移动平台(3000)包括支架(3100)、设置在所述支架(3100)上且用于收放每一所述绳索(4000)的绳索组件(3200)和至少两组姿态控制组件(3400)；其中，至少两组所述姿态控制组件(3400)的分别限制支架(3100)在移动时第一水平轴向和第二水平轴向的转动角度，所述第一水平轴向和第二水平轴向相互垂直。2.根据权利要求1所述的基于惯量飞轮(3440)姿态调节的绳驱无人机，其特征在于，所述支架(3100)包括：电机支板(3120)；绞盘支板(3110)，所述绞绳支板通过第一连接柱(3111)连接在电机支板(3120)的第一面上，所述绞盘支板(3110)的中部沿圆周设有用于通过绳索(4000)的至少三个出绳孔(3112)；至少三组所述绳索组件(3200)沿圆周设置在所述电机支板(3120)上，每组绳索组件(3200)包括：收绳电机(3230)，所述收绳电机(3230)固定在电机支板(3120)上；与所述收绳电机(3230)输出端轴连接的绞盘(3220)；其中，所述绳索(4000)的一端穿过出绳孔(3112)并固定在所述绞盘(3220)的第一轮缘(3223)上。3.根据权利要求2所述的基于惯量飞轮(3440)姿态调节的绳驱无人机，其特征在于，所述收绳电机(3230)设置在电机支板(3120)的第二面，所述收绳电机(3230)的输出轴穿至电机支板(3120)的第一面并与绞盘(3220)轴连接，所述第一面和第二面互为相反面；所述移动平台(3000)还包括转向组件(3300)，所述转向组件(3300)包括：设置在所述绞盘支板(3110)第二面的转向支架(3310)，所述转向支架(3310)位于至少三个绞盘(3220)之间；与所述转向支架(3310)具有支撑关系的转向滑轮(3330)，所述转向滑轮(3330)设置在转向支架(3310)的第二面；其中，所述出绳孔(3112)和绞盘(3220)之间的绳索(4000)绕过所述转向滑轮(3330)。4.根据权利要求3所述的基于惯量飞轮(3440)姿态调节的绳驱无人机，其特征在于，所述转向组件(3300)还包括：设置在转向支架(3310)外侧的至少三个第一导绳孔(3311)，所述第一导绳孔(3311)分别朝向每一个绞盘(3220)，所述转向滑轮(3330)与绞盘(3220)之间的绳索(4000)穿设在第一导绳孔(3311)内；设置在转向支架(3310)中部的第二导绳孔(3312)，所述第一导绳孔(3311)与出绳孔(3112)对应，所述转向滑轮(3330)与出绳孔(3112)之间的绳索(4000)穿设在第二导绳孔(3312)内；其中，第一导绳孔(3311)的中心轴与电机支板(3120)第一面之间的距离和绞盘(3220)轮缘中部与电机支板(3120)第一面之间的距离相等；
所述第一导绳孔(3311)的中心轴和第二导绳孔(3312)的中心轴相互垂直，且第一导绳孔(3311)的轴线和第二导绳孔(3312)的轴线分别与转向滑轮(3330)的外沿相切。5.根据权利要求4所述的基于惯量飞轮(3440)姿态调节的绳驱无人机，其特征在于，所述出绳孔(3112)、第一导绳孔(3311)和第二导绳孔(3312)上分别设有导绳环(3320)，所述导绳环(3320)呈阶梯状，所述导绳环(3320)外径较小的一端分别插装出绳孔(3112)、第一导绳...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁晗，刘航，安浩，徐文福，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：