具有不倒翁特性的類球型偵測機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種具有不倒翁特性的類球型偵測機(jī)器人，包括兩個(gè)半球形滾輪、球形外殼、主體平臺(tái)、兩個(gè)電動(dòng)機(jī)、無線通信模塊和電源。通過采用底部配重的方式實(shí)現(xiàn)不倒翁性質(zhì)，利用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)不倒翁的全方位運(yùn)動(dòng)，采用無線通信模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。本實(shí)用新型既具有不倒翁特性，同時(shí)兼有移動(dòng)、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(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及具有移動(dòng)、攝像、聽聲及無線傳輸功能的類球型機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]本實(shí)用新型著眼于在外界干擾強(qiáng)、具有一定危險(xiǎn)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(shí)的信息收集及傳輸。
[0003]目前國內(nèi)外在涉及這一問題時(shí)使用的典型裝置有輪式機(jī)器人及履帶式機(jī)器人兩種。他們存在著運(yùn)動(dòng)受限較多、會(huì)出現(xiàn)翻覆現(xiàn)象并很難復(fù)原等問題。同時(shí)在非典型裝置方面，球型機(jī)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(shè)計(jì)的移動(dòng)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(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)和控制”，機(jī)器人學(xué)研究國際刊物，卷12，號(hào)5，頁碼411-419，1993】中描述了僅具有單個(gè)球形輪子的車的一個(gè)例子，在下文中被稱為“Koshiyama等”。在Koshiyama等中，單輪式移動(dòng)的機(jī)器人包括位于輪子上方的緊湊“弧形體”，該弧形體通過計(jì)算機(jī)直接的穩(wěn)定性控制保持非常穩(wěn)定，以使“放置在此機(jī)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(jī)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(cè)部伸出.并拖在地面上。
[0005]具有典型設(shè)計(jì)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(gè)共用普通旋轉(zhuǎn)軸的平行輪子上。在被驅(qū)動(dòng)時(shí)，“Segway”車的車身本質(zhì)上是不穩(wěn)定的，由于有源的計(jì)算機(jī)控制的穩(wěn)定性控制，所以車身才保持相對(duì)直立的狀態(tài)。在此穩(wěn)定性控制下，電子計(jì)算機(jī)接收位置傳感器的反饋，并在此基礎(chǔ)上，將快速和頻繁的驅(qū)動(dòng)力微脈沖(包括反轉(zhuǎn)或者制動(dòng)動(dòng)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(dòng)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(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供具有移動(dòng)、攝像、聽聲及無線傳輸功能的并具有水陸兩棲能力的移動(dòng)偵測裝置。
[0007]本實(shí)用新型提供了具有不倒翁特性的類球型偵測機(jī)器人，包括兩個(gè)半球形滾輪、球形外殼、主體平臺(tái)、兩個(gè)電動(dòng)機(jī)、無線通信模塊和電源；所述主體平臺(tái)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(shè)置有配重；所述兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別位于空心主軸的兩端，電動(dòng)機(jī)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(gè)電動(dòng)機(jī)相連接，所述電源為無線通信模塊和兩個(gè)電動(dòng)機(jī)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(jī)器人可以用于在地面上移動(dòng)。
[0009]進(jìn)一步地，本實(shí)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(hào)。
[0010]進(jìn)一步地，所述兩個(gè)半球形滾輪和球形外殼均為透明結(jié)構(gòu)。
[0011]進(jìn)一步地，在所述球形外殼與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸之間設(shè)置有防水膠圈。
[0012]進(jìn)一步地，所述兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸連線經(jīng)過所述兩個(gè)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(shí)用新型還提供了具有不倒翁特性的類球型偵測機(jī)器人，包括兩組由多個(gè)葉片構(gòu)成的水上移動(dòng)裝置、球形外殼、主體平臺(tái)、兩個(gè)電動(dòng)機(jī)、無線通信模塊和電源；所述主體平臺(tái)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(shè)置有配重；所述兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別位于空心主軸的兩端，電動(dòng)機(jī)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(dòng)裝置固定連接以驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)；所述無線通信模塊分別與兩個(gè)電動(dòng)機(jī)相連接，所述電源為無線通信模塊和兩個(gè)電動(dòng)機(jī)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(jī)器人可以用于在水面上移動(dòng)。
[0015]本實(shí)用新型的技術(shù)效果是:通過底部配重的方式實(shí)現(xiàn)不倒翁性質(zhì)，利用球型不倒翁內(nèi)部兩個(gè)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)不倒翁的全方位運(yùn)動(dòng)，在搭載音視頻采集裝置后可以實(shí)現(xiàn)視頻和音頻傳輸。通過內(nèi)部封閉后，外部再連接傳動(dòng)裝置(如半球形滾輪或水上移動(dòng)裝置)的方式使其具有水陸兩棲能力。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了全方位運(yùn)動(dòng)，具有攝像、聽聲及無線傳輸?shù)裙δ埽⒖筛鶕?jù)需求即時(shí)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(hù)、海防監(jiān)測等諸多領(lǐng)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(shí)施方式，將參照附圖。這些附圖不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明范圍的限制，而僅僅用于說明。
[0017]圖1是本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0018]圖2是第一個(gè)實(shí)施例中主體平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0020]圖中標(biāo)號(hào):101、102為半球形滾輪；2為球形外殼；301、302為電動(dòng)機(jī)；4為主體平臺(tái)；401為空心主軸；402為內(nèi)腔；403為配重；501、502為水上移動(dòng)裝置；6為葉片。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1、圖2所示，101、102即為兩個(gè)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(dòng)本實(shí)用新型運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。4為主體平臺(tái)，包括空心主軸401，內(nèi)腔402以及配重403，用于實(shí)現(xiàn)不倒翁性質(zhì)?？招闹鬏S401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(dòng)機(jī)301與302分別固連在空心主軸401左右兩側(cè)，電動(dòng)機(jī)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(gè)電動(dòng)機(jī)相連接，電源為無線通信模塊和兩個(gè)電動(dòng)機(jī)供電。
[0022]根據(jù)需要，還可以在內(nèi)腔中設(shè)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(hào)。在安裝視頻采集裝置(如攝像頭)時(shí)，可以將其設(shè)置在高于主體平臺(tái)4的位置，便于獲得合適的視角。
[0023]本實(shí)用新型中電動(dòng)機(jī)301、302的轉(zhuǎn)軸與球形外殼2之間可為相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，也可固定連接。在可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸穿過球形外殼2兩側(cè)相應(yīng)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(shí)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(lán)牙技術(shù)、無線路由器等方式實(shí)現(xiàn)，需要說明的是，無線通信模塊與電動(dòng)機(jī)之間的連接、通信以及控制均為現(xiàn)有技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員均能獲知并且實(shí)現(xiàn)。因此，通過無線通信模塊，就可以采用通訊網(wǎng)絡(luò)(例如，局域網(wǎng)或因特網(wǎng))進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，在個(gè)人電腦、平板電腦以及手機(jī)上收到本實(shí)用新型傳輸?shù)募磿r(shí)畫面以及音頻。
[0025]本實(shí)施例中該裝置在運(yùn)動(dòng)時(shí)，有直行和轉(zhuǎn)彎兩種狀態(tài)。直行狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)301、302分別帶動(dòng)半球形滾輪101、102以相同速率同時(shí)向前或向后運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)裝置整體的直行運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)彎時(shí)，通過左右兩個(gè)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(shí)旋轉(zhuǎn)，即可實(shí)現(xiàn)任意半徑的轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)，其半徑最小可為0，即可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎。
[0026]如果本實(shí)施例中兩個(gè)半球形滾輪101、102之間的縫隙足夠小(但至少滿足兩輪同時(shí)觸地，以保證可以運(yùn)動(dòng))則在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸方向上可以實(shí)現(xiàn)左右搖晃，即兩個(gè)輪子仍然可以表現(xiàn)得與單個(gè)球型類似。如此可以實(shí)現(xiàn)全方位的不倒翁性質(zhì)，并且不失全方位的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。一般來說，當(dāng)兩個(gè)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(shí)，本實(shí)用新型的不倒翁特性保持良好。
[0027]圖3是本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例。與第一個(gè)實(shí)施例不同的是，該實(shí)施例中采用了水上移動(dòng)裝置501、502替了半球形滾輪，以實(shí)現(xiàn)在水面上的運(yùn)動(dòng)。水上移動(dòng)裝置501、502由多個(gè)葉片(如6)組成，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)水上移動(dòng)裝置501、502相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片(如6)通過與水面的相互作用從而使本實(shí)用新型在水面上運(yùn)動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有不倒翁特性的類球型偵測機(jī)器人，其特征在于:包括兩個(gè)半球形滾輪、球形外殼、主體平臺(tái)、兩個(gè)電動(dòng)機(jī)、無線通信模塊和電源；所述主體平臺(tái)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(shè)置有配重；所述兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別位于空心主軸的兩端，電動(dòng)機(jī)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(gè)電動(dòng)機(jī)相連接，所述電源為無線通信模塊和兩個(gè)電動(dòng)機(jī)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(quán)利要求1所述的具有不倒翁特性的類球型偵測機(jī)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(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有不倒翁特性的類球型偵測機(jī)器人，其特征在于:所述兩個(gè)半球形滾輪和球形外殼均為透明結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有不倒翁特性的類球型偵測機(jī)器人，其特征在于:在所述球形外殼與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸之間設(shè)置有防水膠圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有不倒翁特性的類球型偵測機(jī)器人，其特征在于:所述兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸連線經(jīng)過所述兩個(gè)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(jī)器人，其特征在于:包括兩組由多個(gè)葉片構(gòu)成的水上移動(dòng)裝置、球形外殼、主體平臺(tái)、兩個(gè)電動(dòng)機(jī)、無線通信模塊和電源；所述主體平臺(tái)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(shè)置有配重；所述兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別位于空心主軸的兩端，電動(dòng)機(jī)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(dòng)裝置固定連接以驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)；所述無線通信模塊分別與兩個(gè)電動(dòng)機(jī)相連接，所述電源為無線通信模塊和兩個(gè)電動(dòng)機(jī)供電，無線通信模塊和電源均位于所述內(nèi)腔中。
【文檔編號(hào)】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(quán)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(xué)技術(shù)大學(xué)