具有不倒翁特性的類球型偵測機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種具有不倒翁特性的類球型偵測機器人，包括兩個半球形滾輪、球形外殼、主體平臺、兩個電動機、無線通信模塊和電源。通過采用底部配重的方式實現(xiàn)不倒翁性質(zhì)，利用電動機轉(zhuǎn)動實現(xiàn)不倒翁的全方位運動，采用無線通信模塊進行遠程控制。本實用新型既具有不倒翁特性，同時兼有移動、攝像、聽聲及無線傳輸功能，并具有水陸兩棲能力。
【專利說明】具有不倒翁特性的類球型偵測機器人
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及具有移動、攝像、聽聲及無線傳輸功能的類球型機器人。
【背景技術】
[0002]本實用新型著眼于在外界干擾強、具有一定危險性的場合下的攝像、聽聲以及信息傳輸問題。例如地震救援、野外環(huán)境以及人質(zhì)解救時的信息收集及傳輸。
[0003]目前國內(nèi)外在涉及這一問題時使用的典型裝置有輪式機器人及履帶式機器人兩種。他們存在著運動受限較多、會出現(xiàn)翻覆現(xiàn)象并很難復原等問題。同時在非典型裝置方面，球型機器人是其中一類。
[0004]人們已經(jīng)做了一些努力以創(chuàng)作非典型設計的移動車,例如，在Koshiyama, A.andYamafuji, K., “Design and Control of an All-Direction Steering Type MobileRobot，，，International Journal of Robotics Research, vol.12, n0.5, pp.441-419, 1993,hereinafter “Koshiyama et al.”【Koshiyama, A, Yamafuji, K, “全方向操航型可移動機器人的設計和控制”，機器人學研究國際刊物，卷12，號5，頁碼411-419，1993】中描述了僅具有單個球形輪子的車的一個例子，在下文中被稱為“Koshiyama等”。在Koshiyama等中，單輪式移動的機器人包括位于輪子上方的緊湊“弧形體”，該弧形體通過計算機直接的穩(wěn)定性控制保持非常穩(wěn)定，以使“放置在此機器人弧形體頂部的水杯可以被攜帶而沒有任何溢出”(Koshiyama等,左欄,第418頁)。Koshiyama等的機器人以其單輪和兩各傳感器臂接觸地面，其中，傳感器臂在球 形輪子的輪軸端部從球形輪子的側部伸出.并拖在地面上。
[0005]具有典型設計的又一種車是“平行雙輪車”，如近來廣為宣傳的“Segway”車，該車在使用期間將其車身僅平衡在兩個共用普通旋轉(zhuǎn)軸的平行輪子上。在被驅(qū)動時，“Segway”車的車身本質(zhì)上是不穩(wěn)定的，由于有源的計算機控制的穩(wěn)定性控制，所以車身才保持相對直立的狀態(tài)。在此穩(wěn)定性控制下，電子計算機接收位置傳感器的反饋，并在此基礎上，將快速和頻繁的驅(qū)動力微脈沖(包括反轉(zhuǎn)或者制動動力)提供給輪子以維持一種不穩(wěn)定的平衡。此平衡是不穩(wěn)定的以至于在此車沒有動力之后不久，其車身將失去平衡并翻倒以為了直接的支撐而接觸地面，例如，如果車身的撐腳架伸開，則以該撐腳架支撐。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于提供具有移動、攝像、聽聲及無線傳輸功能的并具有水陸兩棲能力的移動偵測裝置。
[0007]本實用新型提供了具有不倒翁特性的類球型偵測機器人，包括兩個半球形滾輪、球形外殼、主體平臺、兩個電動機、無線通信模塊和電源；所述主體平臺包括軸線中心相互垂直的空心主軸和內(nèi)腔，在所述內(nèi)腔的底部設置有配重；所述兩個電動機分別位于空心主軸的兩端，電動機的轉(zhuǎn)軸位于空心主軸的軸線上,穿過所述球形外殼,并與所述半球形滾輪固定連接；所述無線通信模塊分別與兩個電動機相連接，所述電源為無線通信模塊和兩個電動機供電，無線通信模塊和電源均位于所述內(nèi)腔中。[0008]上述類球形偵測機器人可以用于在地面上移動。
[0009]進一步地，本實用新型還包括視頻采集裝置和/或音頻采集裝置，通過所述無線通信模塊傳輸采集到的視頻和/或音頻信號。
[0010]進一步地，所述兩個半球形滾輪和球形外殼均為透明結構。
[0011]進一步地，在所述球形外殼與電動機轉(zhuǎn)軸之間設置有防水膠圈。
[0012]進一步地，所述兩個電動機的轉(zhuǎn)軸連線經(jīng)過所述兩個半球形滾輪確定的球形中心，且垂直于所述半球形滾輪邊緣所在的平面。
[0013]本實用新型還提供了具有不倒翁特性的類球型偵測機器人，包括兩組由多個葉片構成的水上移動裝置、球形外殼、主體平臺、兩個電動機、無線通信模塊和電源；所述主體平臺包括軸線中心相互垂直的空心主軸和內(nèi)腔，在所述內(nèi)腔的底部設置有配重；所述兩個電動機分別位于空心主軸的兩端，電動機的轉(zhuǎn)軸位于空心主軸的軸線上,穿過所述球形外殼，并與所述水上移動裝置固定連接以驅(qū)動其轉(zhuǎn)動；所述無線通信模塊分別與兩個電動機相連接，所述電源為無線通信模塊和兩個電動機供電，無線通信模塊和電源均位于所述內(nèi)腔中。
[0014]上述類球形偵測機器人可以用于在水面上移動。
[0015]本實用新型的技術效果是:通過底部配重的方式實現(xiàn)不倒翁性質(zhì)，利用球型不倒翁內(nèi)部兩個電動機實現(xiàn)不倒翁的全方位運動，在搭載音視頻采集裝置后可以實現(xiàn)視頻和音頻傳輸。通過內(nèi)部封閉后，外部再連接傳動裝置(如半球形滾輪或水上移動裝置)的方式使其具有水陸兩棲能力。本實用新型實現(xiàn)了全方位運動，具有攝像、聽聲及無線傳輸?shù)裙δ?，并可根?jù)需求即時更換，可以廣泛用于人質(zhì)劫持現(xiàn)場的信息收集與傳輸以及管道探測、家庭監(jiān)護、海防監(jiān)測等諸多領域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更充分地描述本發(fā)明的一些實施方式，將參照附圖。這些附圖不應認為是對本發(fā)明范圍的限制，而僅僅用于說明。
[0017]圖1是本實用新型的第一個實施例的示意圖；
[0018]圖2是第一個實施例中主體平臺的結構示意圖。
[0019]圖3是本實用新型的第二個實施例的示意圖。
[0020]圖中標號:101、102為半球形滾輪；2為球形外殼；301、302為電動機；4為主體平臺；401為空心主軸；402為內(nèi)腔；403為配重；501、502為水上移動裝置；6為葉片。
【具體實施方式】
[0021]如圖1、圖2所示，101、102即為兩個觸地的半球形滾輪。2為球形外殼，主要起防水作用。301、302為驅(qū)動本實用新型運動的電動機。4為主體平臺，包括空心主軸401，內(nèi)腔402以及配重403，用于實現(xiàn)不倒翁性質(zhì)。空心主軸401與內(nèi)腔402的軸線中心相互垂直，配重403位于內(nèi)腔402的底部。電動機301與302分別固連在空心主軸401左右兩側，電動機301、302的轉(zhuǎn)軸位于空心主軸401的軸線上，并且穿過球形外殼2，與半球形滾輪101、102固定連接。無線通信模塊和電源均位于內(nèi)腔之中，無線通信模塊分別與兩個電動機相連接，電源為無線通信模塊和兩個電動機供電。
[0022]根據(jù)需要，還可以在內(nèi)腔中設置視頻采集裝置和音頻采集裝置，以傳輸采集到的視頻和音頻信號。在安裝視頻采集裝置(如攝像頭)時，可以將其設置在高于主體平臺4的位置，便于獲得合適的視角。
[0023]本實用新型中電動機301、302的轉(zhuǎn)軸與球形外殼2之間可為相對轉(zhuǎn)動結構，也可固定連接。在可相對轉(zhuǎn)動時，電動機轉(zhuǎn)軸穿過球形外殼2兩側相應位置的小孔，小孔中均放置有防水膠圈，以獲得更好的防水效果。
[0024]本實用新型中無線通信模塊可以采用市場上常用的現(xiàn)有產(chǎn)品，例如采用藍牙技術、無線路由器等方式實現(xiàn)，需要說明的是，無線通信模塊與電動機之間的連接、通信以及控制均為現(xiàn)有技術，本領域技術人員均能獲知并且實現(xiàn)。因此，通過無線通信模塊，就可以采用通訊網(wǎng)絡(例如，局域網(wǎng)或因特網(wǎng))進行遠程控制，在個人電腦、平板電腦以及手機上收到本實用新型傳輸?shù)募磿r畫面以及音頻。
[0025]本實施例中該裝置在運動時，有直行和轉(zhuǎn)彎兩種狀態(tài)。直行狀態(tài)下，電動機301、302分別帶動半球形滾輪101、102以相同速率同時向前或向后運動，實現(xiàn)裝置整體的直行運動。轉(zhuǎn)彎時，通過左右兩個半球形滾輪一邊比另一邊更快地旋轉(zhuǎn)或兩滾輪反方向同時旋轉(zhuǎn)，即可實現(xiàn)任意半徑的轉(zhuǎn)彎運動，其半徑最小可為0，即可實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎。
[0026]如果本實施例中兩個半球形滾輪101、102之間的縫隙足夠小(但至少滿足兩輪同時觸地，以保證可以運動)則在電動機轉(zhuǎn)軸方向上可以實現(xiàn)左右搖晃，即兩個輪子仍然可以表現(xiàn)得與單個球型類似。如此可以實現(xiàn)全方位的不倒翁性質(zhì)，并且不失全方位的運動性質(zhì)。一般來說，當兩個半球形滾輪101、102之間的縫隙寬度為半球形滾輪半徑的1/15至1/10時，本實用新型的不倒翁特性保持良好。
[0027]圖3是本實用新型的第二個實施例。與第一個實施例不同的是，該實施例中采用了水上移動裝置501、502替了半球形滾輪，以實現(xiàn)在水面上的運動。水上移動裝置501、502由多個葉片(如6)組成，電動機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動帶動水上移動裝置501、502相應轉(zhuǎn)動，葉片(如6)通過與水面的相互作用從而使本實用新型在水面上運動。
【權利要求】
1.一種具有不倒翁特性的類球型偵測機器人，其特征在于:包括兩個半球形滾輪、球形外殼、主體平臺、兩個電動機、無線通信模塊和電源；所述主體平臺包括軸線中心相互垂直的空心主軸和內(nèi)腔，在所述內(nèi)腔的底部設置有配重；所述兩個電動機分別位于空心主軸的兩端，電動機的轉(zhuǎn)軸位于空心主軸的軸線上，穿過所述球形外殼，并與所述半球形滾輪固定連接；所述無線通信模塊分別與兩個電動機相連接，所述電源為無線通信模塊和兩個電動機供電，無線通信模塊和電源均位于所述內(nèi)腔中。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有不倒翁特性的類球型偵測機器人，其特征在于:還包括視頻采集裝置和/或音頻采集裝置，通過所述無線通信模塊傳輸采集到的視頻和/或音頻信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的具有不倒翁特性的類球型偵測機器人，其特征在于:所述兩個半球形滾輪和球形外殼均為透明結構。
4.根據(jù)權利要求1所述的具有不倒翁特性的類球型偵測機器人，其特征在于:在所述球形外殼與電動機轉(zhuǎn)軸之間設置有防水膠圈。
5.根據(jù)權利要求1所述的具有不倒翁特性的類球型偵測機器人，其特征在于:所述兩個電動機的轉(zhuǎn)軸連線經(jīng)過所述兩個半球形滾輪確定的球形中心，且垂直于所述半球形滾輪邊緣所在的平面。
6.一種具有不倒翁特性的類球型偵測機器人，其特征在于:包括兩組由多個葉片構成的水上移動裝置、球形外殼、主體平臺、兩個電動機、無線通信模塊和電源；所述主體平臺包括軸線中心相互垂直的空心主軸和內(nèi)腔，在所述內(nèi)腔的底部設置有配重；所述兩個電動機分別位于空心主軸的兩端，電動機的轉(zhuǎn)軸位于空心主軸的軸線上,穿過所述球形外殼,并與所述水上移動裝置固定連接以驅(qū)動其轉(zhuǎn)動；所述無線通信模塊分別與兩個電動機相連接，所述電源為無線通信模塊和兩個電動機供電，無線通信模塊和電源均位于所述內(nèi)腔中。
【文檔編號】B25J11/00GK203698464SQ201420040713
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權日:2014年1月22日
【發(fā)明者】肖桐, 茍嘉駿, 劉廣琛, 張藝瓊, 梁迅, 楊華勇 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學