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球形結(jié)構(gòu)探測機(jī)器人的制作方法

文檔序號(hào):8481804閱讀:518來源:國知局
球形結(jié)構(gòu)探測機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有復(fù)合運(yùn)動(dòng)方式的全方位自由移動(dòng)機(jī)器人裝置,具體來說,涉及一種通過電磁鐵控制來實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)移位和跳躍避障的球形機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]球形機(jī)器人是一種具有球形殼體,以滾動(dòng)和跳躍方式行走的機(jī)器人。由于在行進(jìn)過程中具有運(yùn)動(dòng)靈活、零半徑轉(zhuǎn)彎等優(yōu)點(diǎn),在當(dāng)今各行業(yè)中具有廣泛應(yīng)用,但是在崎嶇地形上運(yùn)動(dòng)能力有限,遇到障礙物就束手無策,很難越過高度超過限制的障礙物。機(jī)器人的廣泛應(yīng)用對其在的地面通過能力、自由移動(dòng)和環(huán)境適應(yīng)能力提出了更高的要求,這也就提出了球形結(jié)構(gòu)多足機(jī)器人的研宄意義。球形結(jié)構(gòu)多足機(jī)器人借助電磁鐵的控制能力靈活控制其自由滾動(dòng)和跳躍運(yùn)動(dòng)。具備很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
[0003]隨著現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展,各種各樣的機(jī)器人投入到了實(shí)際使用和當(dāng)中。其中,球形機(jī)器人具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)平衡性,不會(huì)因?yàn)榕鲎驳洚a(chǎn)生失穩(wěn)狀態(tài),以及高機(jī)動(dòng)性、靈活性等特點(diǎn)。目前,國內(nèi)外也已經(jīng)研宄出很多結(jié)構(gòu)不同的球形機(jī)器人,但是現(xiàn)有的球形機(jī)器人都是半球不可伸縮式或半球可伸縮式的。因此,在某些特殊環(huán)境和場合里極大地限制住了球形機(jī)器人的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此,本申請的發(fā)明人開發(fā)了一種機(jī)器人,具體地說是球形機(jī)器人。
[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有球形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)足布置不均勻,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置復(fù)雜,需設(shè)置重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等不足,提供一種具備結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動(dòng)靈活、穩(wěn)定可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)可滾動(dòng)、零半徑轉(zhuǎn)彎、可跳躍的球形機(jī)器人。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,提供了一種新型球形機(jī)器人,包括第一多邊球形殼體(1)、第二多邊球形殼體(2)、電磁鐵(4),其中,第一多邊球形殼體(I)、第二多邊球形殼體(2)共同拼接成完整球形外殼,其中,電磁鐵(4)的鐵芯沿球形徑向設(shè)置,其一端固定在第一多邊球形殼體(I)的內(nèi)壁,通過電磁鐵(4)的鐵芯的伸縮來控制第一多邊球形殼體(I)沿球形徑向的伸縮。
[0007]本發(fā)明的球形機(jī)器人的有益效果主要在于:克服現(xiàn)有球形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)足布置不均勻、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置復(fù)雜、需設(shè)置重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等不足,結(jié)構(gòu)簡單、重力分布均勻、運(yùn)動(dòng)靈活、穩(wěn)定可控性強(qiáng),同時(shí)具有滾動(dòng)、零半徑轉(zhuǎn)彎、跳躍等運(yùn)動(dòng)模式;設(shè)計(jì)合理,實(shí)用性強(qiáng),具有在崎嶇地面環(huán)境下運(yùn)動(dòng)的能力。
【附圖說明】
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的球形結(jié)構(gòu)探測機(jī)器人的總體構(gòu)成示意圖;
[0009]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的球形結(jié)構(gòu)探測機(jī)器人的非運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的外觀示意圖;
[0010]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的球形結(jié)構(gòu)探測機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的伸縮結(jié)構(gòu)示意圖;
[0011]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的球形結(jié)構(gòu)探測機(jī)器人的滾動(dòng)狀態(tài)的原理示意圖;
[0012]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的球形結(jié)構(gòu)探測機(jī)器人的跳躍運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原理示意圖;
[0013]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的球形結(jié)構(gòu)探測機(jī)器人的控制原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面,結(jié)合附圖對技術(shù)方案的實(shí)施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0015]本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解,盡管以下的說明涉及到有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施例的很多技術(shù)細(xì)節(jié),但這僅為用來說明本發(fā)明的原理的示例、而不意味著任何限制。本發(fā)明能夠適用于不同于以下例舉的技術(shù)細(xì)節(jié)之外的場合,只要它們不背離本發(fā)明的原理和精神即可。
[0016]另外,為了避免使本說明書的描述限于冗繁,在本說明書中的描述中,可能對可在現(xiàn)有技術(shù)資料中獲得的部分技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行了省略、簡化、變通等處理,這對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是可以理解的,并且這不會(huì)影響本說明書的公開充分性。
[0017]再者,本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,本說明書的附圖僅為用來說明本發(fā)明的原理的示意圖,其中的各個(gè)部分/模塊并非完整和對應(yīng)的表示,不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。本發(fā)明的實(shí)施例可按照實(shí)際應(yīng)用而對附圖進(jìn)行添加/修改,或省略附圖中示出的各個(gè)部分。
[0018]首先,說明本發(fā)明的基本原理。
[0019]本發(fā)明的球形結(jié)構(gòu)多足探測機(jī)器人,外觀為由多塊五邊球形殼體與六邊球形殼體拼接而成的完整球形殼體,可通過五邊球形殼體的伸縮來控制機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。例如,球形殼殼體為12塊五邊球形殼體(I)與20塊六邊球形殼體(2)的拼接體,避免了之前球形機(jī)器人靠控制調(diào)節(jié)其重心的偏移驅(qū)動(dòng)其行走的運(yùn)動(dòng)形式,此球形機(jī)器人重力分布均勻,不需要設(shè)置重心機(jī)械調(diào)節(jié)裝置。機(jī)器人依靠球形外觀的殼體形變驅(qū)動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。其中12塊五邊球形殼體為機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)足,可以控制其伸縮來完成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。可以根據(jù)不同的用途設(shè)計(jì)不同尺寸的球形機(jī)器人,并選擇規(guī)格不同的電磁鐵(4),改變球形機(jī)器人的承載能力以適應(yīng)不同的環(huán)境需求。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,所述球形機(jī)器人借助電磁鐵鐵芯的伸縮來控制五邊球形殼體的形變(伸縮)。每塊五邊球形殼體的中心位置固定一個(gè)電磁鐵,電磁鐵的整體設(shè)置呈傘形布局,通過控制相鄰的幾個(gè)電磁鐵鐵芯的運(yùn)動(dòng),滿足球體的反向運(yùn)動(dòng)需求。從整體結(jié)構(gòu)來講,可以達(dá)到受力均布的狀態(tài)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,所述球形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形態(tài)主要包括滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)和跳躍運(yùn)動(dòng)。其中滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)可以完成直線滾動(dòng)和轉(zhuǎn)彎滾動(dòng),可以通過控制模塊實(shí)現(xiàn)幾種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并存的復(fù)合運(yùn)動(dòng),以達(dá)到自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,機(jī)器人內(nèi)部有12臺(tái)伸縮式電磁鐵,與五邊球形殼體相連接,電磁鐵通電使其鐵芯伸出,帶動(dòng)機(jī)器人外殼體產(chǎn)生外凸形變,使機(jī)器人會(huì)產(chǎn)生反向運(yùn)動(dòng)。通過改變五邊球形殼體足的伸縮狀況實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)和機(jī)器人的定向跳躍。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的球形機(jī)器人體積較小,可以便攜手持,用于救災(zāi)探測過程中,進(jìn)入搜救人員無法深入的區(qū)域執(zhí)行環(huán)境探測任務(wù)。機(jī)器人可以被搜救人員拋擲,從而到達(dá)目標(biāo)區(qū)域附近,再自行運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)區(qū)域;也可以在救援鉆孔通道內(nèi)滾動(dòng),到達(dá)被封閉的目標(biāo)區(qū)域。當(dāng)機(jī)器人位于救援鉆孔內(nèi)部時(shí),可通過伸出全部運(yùn)動(dòng)足使機(jī)器人通過運(yùn)動(dòng)足端與孔壁的摩擦力支撐穩(wěn)定在救援鉆孔孔壁內(nèi)部。
[0024]下面具體說明本發(fā)明的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的球形結(jié)構(gòu)探測機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和工作原理。
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的球形結(jié)構(gòu)探測機(jī)器人的總體構(gòu)成示意圖。
[0026]如圖1所示,根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的球形結(jié)構(gòu)探測機(jī)器人主要包括五邊球形殼體1、六邊球形殼體2、電磁鐵支撐骨架3、電磁鐵4、電磁鐵固定塊5、防塵罩6、控制倉7、電源8、控制模塊9。通過電磁鐵4鐵芯的伸縮來控制五邊球形殼體的形變。
[0027]其中,多個(gè)五邊球形殼體I和六邊球形殼體2按照常見的足球拼接模式,拼接成完整的球形殼體;電磁鐵4通過電磁鐵固定塊5安裝在五邊球形殼體I的內(nèi)壁中心位置,沿著球體徑向設(shè)置;為了保證機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)受力均勻,將電磁鐵支撐骨架3設(shè)計(jì)為和此球形機(jī)器人殼體圖案一致且同心的小半徑結(jié)構(gòu),即,電磁鐵支撐骨架3與機(jī)器人外殼具有同樣多的五邊球形殼體和六邊球形殼體,且拼接方式完全一致;電磁鐵4在雙層殼體(由五邊球形殼體I和六邊球形殼體2組成的機(jī)器人外殼、以及電磁鐵支撐骨架3)之間運(yùn)動(dòng);防塵罩6貼合在球形機(jī)器人外殼內(nèi)壁上,形狀和殼體結(jié)構(gòu)一致,中心預(yù)留安裝電磁鐵的電磁鐵固定塊5 ;電源8和控制模塊9固定安裝在控制倉7內(nèi)部,其共同位于球形機(jī)器人的中心(球體中心),控制模塊9連接到每個(gè)電磁鐵4、并控制每個(gè)電磁鐵4的伸縮。
[0028]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的球形結(jié)構(gòu)探測機(jī)器人的非運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的外觀示意圖。
[0029]如圖2所示,本發(fā)明的球形機(jī)器人的外殼體在非運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下可以達(dá)到完全封閉的狀態(tài)。
[0030]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的球形結(jié)構(gòu)探測機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的伸縮結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]如圖3所示,控制模塊9通過控制電磁鐵4來控制球形機(jī)器人的外殼體中的四足(四個(gè)五邊球形殼體I)完成運(yùn)動(dòng)狀態(tài),其中,運(yùn)動(dòng)足11至14處于伸出狀態(tài)。可通過動(dòng)態(tài)控制電磁鐵4的伸縮量,達(dá)到直線、轉(zhuǎn)彎和彈跳等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0032]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的球形結(jié)構(gòu)探測機(jī)器人的滾動(dòng)狀態(tài)的原理示意圖。
[0033]如圖4所示,控制模塊9通過控
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