本发明专利技术公开一种可全向移动两栖球形挖掘采样机器人，该球形机器人通过内外球壳的设计，将用于挖掘的易磨损轮刺安装于外球壳，保留了球形机器人全封闭的球壳结构特点，使本发明专利技术所述机器人可在水中自由活动，同时将豆荚杆设计应用于球形机器人，使本发明专利技术机器人在实现对外操作时，最大程度的保持了球体结构完整性，使机器人具备良好的通过性和极强的环境适应能力，具有很大的潜在优势和研究价值。具有很大的潜在优势和研究价值。具有很大的潜在优势和研究价值。
【技术实现步骤摘要】
一种可全向移动两栖球形挖掘采样机器人
[0001]本专利技术涉及一种可全向移动两栖球形挖掘采样机器人，具体地说一种带有可调节轮刺和可折展豆荚杆的球形机器人，属于机器人领域。
技术介绍
[0002]对于深层窄小洞穴中的探测采样是一项具有挑战性的工程，尤其是深层洞穴距离远，移动空间狭小，路径多变复杂，常规手段具有非常大操作局限性，而球形机器人依靠内部驱动单元驱动球壳实现全方位移动，其机械结构、电子设备都置于球壳内部，具有良好的通过性，同时全封闭的球壳可以很好的保护内部结构，成为完成深层窄小洞穴探测采样的一种选择。
[0003]申请号为202110309571.3公开了一种球形机器人，该球形机器人，采用了双球壳体结构，通过缓冲气囊和弹簧减震达到减震的效果，有效地抑制形变，具有良好的环境适应性和长续航性，同时其内部的驱动机构采用对称设计，在移动过程中更加的稳定。但不具备对外操作能力。
[0004]申请号为201621174315.9公开了一种球形搬运机器人，该专利技术所述球形机器人以非开合的形式，将两机械臂置于球形机器人两侧，可夹持或放置物品，但其受限于球体本身，可操作空间不大，操作性不高，舍弃了在移动过程中封闭球壳对于本身机械臂的保护作用。
[0005]综合现有球形机器人的研究思路和深层窄小洞穴中的探测采样实践，本专利技术提出一种可全向移动两栖球形挖掘采样机器人，将球形机器人的封闭式结构与优秀的全向移动能力进一步开发，使专利技术所述球形机器人既能在狭小空间中灵活移动，又能在目标位置实现勘探挖掘，具有极大的潜在优势和深远的研究价值。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提出一种可全向移动两栖球形挖掘采样机器人设计方案，专利技术所诉机器人通过摆驱动质心偏移原理使鼓形轮向前滚动实现移动，通过豆荚杆与轮刺的灵活配合实现挖掘采样功能。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供的解决方案是：
[0008]所述球形机器人包括左球冠(4)、右球冠(15)和鼓形轮(19)，其中左右球冠通过中心轴(9)支撑轴承穿过鼓形轮水平中轴线安装于鼓形轮(19)的左右两侧。所述左球冠(4)和右球冠(15)包括：可折展豆荚杆卷(5)、豆荚杆驱动电机(6)、豆荚杆伸缩出口(7)，所述可折展豆荚杆卷缠绕在豆荚杆驱动电机动子上，所述豆荚杆驱动电机定子与球冠固连，所述豆荚杆伸缩出口位于球冠水平中线上；所述鼓形轮(19)包括：轮刺(1)、圆柱弹簧(2)、轮刺连接脚(3)、液压泵(8)、中心轴(9)、摆杆(10)、飞轮(11)、中心轴支撑轴承(14)、中心轴驱动电机动子(16)、中心轴驱动电机定子(17)、液压软管(18)，其中鼓形轮(19)分为外球壳(13)和内球壳(12)，内球壳中包括
中心轴(9)通过支撑轴承穿过鼓形轮水平中轴线，左末端于左球冠固连、右末端于右球冠固连，所述中心轴驱动电机动子(16)安装在中心轴内，中心轴驱动电机定子(17)与内球壳固连，所述摆杆(10)一端与中心轴固连，飞轮(11)安装在摆杆另一端。所述外球壳与内球壳之间安装有液压泵(8)与液压软管(18)，液压软管(18)末端连接轮刺连接脚(3)通过调节圆柱弹簧(2)实现轮刺(1)的升降。
[0009]本专利技术的运动原理为：
[0010]专利技术所述球形机器人通过摆驱动质心偏移原理使鼓形轮向前滚动，具体是以中心轴(9)上的中心轴驱动电机转动，改变摆杆(10)和飞轮(11)的位置从而实现球形机器人重心质心偏移，完成球形机器人的前后运动，通过飞轮(11)的旋转实现鼓形轮原地转向，从而实现全向移动。
[0011]鼓形轮(19)上的轮刺(1)，通过液压泵(8)对圆柱弹簧(2)的作用能够实现轮刺的灵活升降。
[0012]可折展豆荚杆卷(5)通过豆荚杆驱动电机(6)作用，经过豆荚杆卷限位轮(20)从豆荚秆伸缩出口(7)伸出后可以作为支撑，使球形机器人位置不动。
[0013]当可折展豆荚杆作为支撑，保持球体位置不动后，鼓形轮(19)可通过中心轴驱动电机相对左右球冠正转或反转，通过液压泵(8)对轮刺(1)的升降调节，实现球形机器人的挖掘采样功能。
[0014]本专利技术的优点与效益：
[0015]本专利技术所述的一种可全向移动两栖球形挖掘采样机器人，通过内外球壳的设计，将用于挖掘的易磨损轮刺安装于外球壳，最大程度的保留了球形机器人全封闭的球壳结构的特点，使本专利技术所述机器人可在水中自由活动，同时将豆荚杆应用于球形机器人，使本专利技术球形机器人既不用外附机械臂影响整体球状结构，又不用采取开合式的球壳内附对外操作原件，最大程度的保持球形机器人的结构完整性。并且设计的可伸缩轮刺，使机器人具备良好的通过性和极强的环境适应能力，具有极大的潜在优势和研究价值。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0017]图1是所述球形机器人的内部结构示意图；
[0018]图2是所述球形机器人的鼓形轮内部结构侧视图；
[0019]图3是所述球形机器人的球冠内部结构示意图；
[0020]图4是所述球形机器人的豆荚杆伸出示意图；
[0021]图5是所述球形机器人的滚动模式前视；
[0022]图6是所述球形机器人的挖掘模式侧视图；
[0023]图中的附图标记为：1
‑
轮刺；2
‑
圆柱弹簧；3
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轮刺连接脚；4
‑
左球冠；5
‑
可折展豆荚秆卷；6
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豆荚秆驱动电机；7
‑
豆荚秆伸缩出口；8
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液压泵；9
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中心轴；10
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摆杆；11
‑
飞轮；12
‑
内球壳；13
‑
外球壳；14
‑
中心轴支撑轴承；15
‑
右球冠；16
‑
中心轴驱动电机动子；17
‑
中心轴驱动电机定子；18
‑
液压软管；19
‑
鼓形轮；20
‑
豆荚杆卷限位轮，21
‑
豆荚杆末端；22
‑
豆荚杆驱动电机动子；
具体实施方式
[0024]为了更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0025]如图1所示为所述球形机器人的内部结构示意图，整体结构由左球冠(4)、鼓形轮(19)和右球冠(15)组成，其中左右球冠为对称结构分别位于球体两侧，鼓形轮(19)为球形机器人的主体结构。
[0026]如图2所示为本专利技术所述球形机器人的鼓形轮内部结构侧视图，其中鼓形轮(19)分为外球壳(13)本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可全向移动两栖球形挖掘采样机器人，其特征在于，所述机器人包括左球冠(4)、右球冠(15)和鼓形轮(19)；所述左球冠(4)和右球冠(15)包括：可折展豆荚杆卷(5)、豆荚杆驱动电机(6)、豆荚杆伸缩出口(7)，所述可折展豆荚杆卷缠绕在豆荚杆驱动电机动子上，所述豆荚杆驱动电机定子与球冠固连，所述豆荚杆伸缩出口位于球冠水平中线上；所述鼓形轮包括：轮刺(1)、圆柱弹簧(2)、轮刺连接脚(3)、液压泵(8)、中心轴(9)、摆杆(10)、飞轮(11)、中心轴支撑轴承(14)、中心轴驱动电机动子(16)、中心轴驱动电机定子(17)、液压软管(18)，所述轮刺(1)环形均布在鼓形轮(19)上，所述鼓形轮包括：外球壳和内球壳，所述圆柱弹簧(2)套在轮刺连接脚上，所述液压泵(8)安装于内外球壳之间，并与所有液压软管(18)一端相连，所述轮刺连接脚充当液压活塞并与液压软管另一端相连，所述中心轴(9)通过支...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙汉旭，李明刚，王展彤，马龙，孙萍，
申请(专利权)人：北京师范大学煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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