一种机器人倾倒摄像头自动保护装置的制作方法

本发明涉及摄像头安全防护领域，具体是一种机器人倾倒摄像头自动保护装置。

背景技术：

随着工业水平不断提高，机器人被越来越多地应用到各种场景，探险机器人的出现减少了大量不必要的人员伤亡，多数探险机器人为了扩大探测范围，都会使摄像头伸出壳体，以寻求更大的视角，但由于探险机器人的工作环境非常恶劣，如高温、爆炸或极低的温度，所以传感器在探险机器人上并无法保证能够正常工作，所以在机器人倾倒时摄像头无法及时规避，造成镜头与地面接触、产生划痕，及时后续机器人自动调整姿态，划痕也会影响摄像头的后续录像功能。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供了一种机器人倾倒摄像头自动保护装置，有效的解决了恶劣环境下探险机器人上摄像头无法自动规避的问题。

其解决的技术方案是，一种机器人倾倒摄像头自动保护装置，包括壳体，壳体前端设有两个单摆，每个单摆均包括一个铰接在壳体前侧壁上的圆杆，两圆杆的长度不同但铰接点位于同一水平线上，且两圆杆的后侧在同一水平线上均固定有一个圆销，每个圆杆下端均固定有一个摆球；

壳体前侧壁上开有通槽，通槽内设有能前后滑动的滑块，滑块后端与壳体内壁之间设有弹簧，弹簧使滑块前端伸出壳体，滑块的下方铰接有两个卡销，滑块滑动至最前端时卡销能使滑块无法向后滑动；

两个摆球向左摆动时两个圆销能分别与两个卡销接触，并使卡销取消对滑块的限位，若两个卡销同时取消对滑块的限位，则圆销随摆球继续摆动时能将滑块向后挤压；

壳体内设有能前后滑动的平板，平板左侧的壳体设为开口，滑块被向后挤压后单摆继续摆动能带动平板的滑动，且单摆恢复竖直状态时平板也能恢复滑动前的位置。

所述的其中一个圆杆的铰接轴为一长轴，长轴的后端固定有主动转盘，主动转盘的后端面上固定有挡块，长轴的后方同轴设有短轴，短轴能相对壳体自由转动，短轴的前端固定有从动转盘，从动转盘前端面上开有扇形的凹槽，挡块始终位于凹槽内，挡块随主动转盘转动时能通过推动凹槽侧壁使被动转盘转动，短轴的后端固定有齿轮，所述的平板上固定有齿条，齿轮与齿条始终啮合，从动转盘转动时能通过齿轮齿条带动平板左右滑动。

所述的扇形的凹槽的圆心与从动转盘的圆心重合，且凹槽的圆心角等于单摆与卡销接触时的摆角，单摆静止时挡块与凹槽在顺时针方向上后侧的侧壁接触，挡块与凹槽在顺时针方向上后侧的侧壁接触，且凹槽的圆心角等于单摆与卡销接触时的摆角，能使单摆在向左摆动时挡块先在凹槽内转动，在圆销开始向后挤压滑块时挡块开始与凹槽的另一侧壁接触，并推动从动转盘顺时针转动，单摆在从最高点向右摆动复位时挡块能推动凹槽在顺时针方向上后侧的侧壁，进而使从动转盘恢复至转动前的状态。

所述的卡销为一硬质杆，且卡销前端固定有挂钩，卡销后端与滑块的铰接处装有扭簧，滑块位于最前端时卡销能在扭簧作用下向下转动，卡销向下转动后，卡销前端的挂钩能与壳体的前端面接触，从而防止滑块向后移动。

所述的壳体内的滑块上端固定限位块，限位块在随滑块一起被弹簧推动向前运动至与壳体接触时，此时卡销刚好在扭簧作用下向下转动，限位块既使卡销对滑块进行限位时滑块的位置更好控制，又能在使用时减小弹簧的选择难度，防止出现由于弹簧弹性过小无法推动滑块向前伸出壳体导致卡销无法对滑块进行限位，或弹簧弹性过大使滑块太过靠前与圆杆产生运动干涉。

所述的两个圆杆右侧的壳体上均固定有销钉，销钉使圆杆无法从竖直状态向右摆动，以避免圆杆向右摆动时带动平板向前滑动，造成摄像头晃动，且销钉位于滑块的上方，防止左侧的销钉影响右侧的单摆摆动。

所述的滑块与卡销前侧下方均设为斜面，斜面能使圆销在取消卡销对滑块的限位并继续随圆杆摆动时，圆销能通过斜面将滑块向后挤压。

所述的短轴上设有阻尼，防止短轴自由转动。

本发明能在恶劣环境下实现对摄像头的回收控制，并且在机器人自动调回直立状态后，摄像头能再次伸出，不断循环工作，实用性强。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的左视图。

图3为本发明图1中a-a剖视图。

图4为本发明图3中b处放大图。

图5为本发明长轴与短轴的传动示意图。

图6为本发明竖直静止时凹槽与挡块的位置关系图。

图7为本发明倾斜时的主视图。

图8为本发明图7中b-b剖视图。

图9为本发明的原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步详细说明。

由图1至图9给出，本发明包括壳体1，壳体1前端设有两个单摆，每个单摆均包括一个铰接在壳体1前侧壁上的圆杆2，两圆杆2的长度不同但铰接点位于同一水平线上，且两圆杆2的后侧在同一水平线上均固定有一个圆销3，每个圆杆2下端均固定有一个摆球4；

壳体1前侧壁上开有通槽，通槽内设有能前后滑动的滑块5，滑块5后端与壳体1内壁之间设有弹簧6，弹簧6使滑块5前端伸出壳体1，滑块5的下方铰接有两个卡销7，滑块5滑动至最前端时卡销7能使滑块5无法向后滑动；

两个摆球4向左摆动时两个圆销3能分别与两个卡销7接触，并使卡销7取消对滑块5的限位，若两个卡销7同时取消对滑块5的限位，则圆销3随摆球4继续摆动时能将滑块5向后挤压；

壳体1内设有能前后滑动的平板8，平板8左侧的壳体1设为开口，滑块5被向后挤压后单摆继续摆动能带动平板8的滑动，且单摆恢复竖直状态时平板8也能恢复滑动前的位置。

所述的其中一个圆杆2的铰接轴为一长轴9，长轴9的后端固定有主动转盘10，主动转盘10的后端面上固定有挡块11，长轴9的后方同轴设有短轴12，短轴12能相对壳体1自由转动，短轴12的前端固定有从动转盘13，从动转盘13前端面上开有扇形的凹槽14，挡块11始终位于凹槽14内，挡块11随主动转盘10转动时能通过推动凹槽14侧壁使被动转盘转动，短轴12的后端固定有齿轮15，所述的平板8上固定有齿条16，齿轮15与齿条16始终啮合，从动转盘13转动时能通过齿轮15齿条16带动平板8左右滑动。

所述的扇形的凹槽14的圆心与从动转盘13的圆心重合，且凹槽14的圆心角等于单摆与卡销7接触时的摆角，单摆静止时挡块11与凹槽14在顺时针方向上后侧的侧壁接触，挡块11与凹槽14在顺时针方向上后侧的侧壁接触，且凹槽14的圆心角等于单摆与卡销7接触时的摆角，能使单摆在向左摆动时挡块11先在凹槽14内转动，在圆销3开始向后挤压滑块5时挡块11开始与凹槽14的另一侧壁接触，并推动从动转盘13顺时针转动，单摆在从最高点向右摆动复位时挡块11能推动凹槽14在顺时针方向上后侧的侧壁，进而使从动转盘13恢复至转动前的状态。

所述的卡销7为一硬质杆，且卡销7前端固定有挂钩，卡销7后端与滑块5的铰接处装有扭簧，滑块5位于最前端时卡销7能在扭簧作用下向下转动，卡销7向下转动后，卡销7前端的挂钩能与壳体1的前端面接触，从而防止滑块5向后移动。

所述的壳体1内的滑块5上端固定限位块17，限位块17在随滑块5一起被弹簧6推动向前运动至与壳体1接触时，此时卡销7刚好在扭簧作用下向下转动，限位块17既使卡销7对滑块5进行限位时滑块5的位置更好控制，又能在使用时减小弹簧6的选择难度，防止出现由于弹簧6弹性过小无法推动滑块5向前伸出壳体1导致卡销7无法对滑块5进行限位，或弹簧6弹性过大使滑块5太过靠前与圆杆2产生运动干涉。

所述的两个圆杆2右侧的壳体1上均固定有销钉18，销钉18使圆杆2无法从竖直状态向右摆动，以避免圆杆2向右摆动时带动平板8向前滑动，造成摄像头晃动，且销钉18位于滑块5的上方，防止左侧的销钉18影响右侧的单摆摆动。

所述的滑块5与卡销7前侧下方均设为斜面，斜面能使圆销3在取消卡销7对滑块5的限位并继续随圆杆2摆动时，圆销3能通过斜面将滑块5向后挤压。

所述的短轴12上设有阻尼，防止短轴12自由转动。

本发明在使用前，将壳体1固定在机器人上，初始状态下两个圆杆2轴线沿垂线方向，滑块5在弹簧6作用下位于最前端，且两个卡销7前端在扭簧作用下勾住壳体1前侧壁，防止滑块5向后移动，挡块11此时与凹槽14在顺时针方向上的后侧侧壁接触，齿轮15与齿条16啮合，平板8位于自身运动轨迹中的最左端，且由于短轴12自身设有阻尼，所以平板8不会发生晃动，最后将摄像头固定在平板8上，即可开始工作；

本发明在使用时，若遇到机器人紧急制动，由于两个单摆都铰接在壳体1上，并且铰接点位于同一水平线上，所以在壳体1随机器人移动时两个单摆上的摆球4所具有的动能相等，若机器人突然停止移动，两个摆球4的动能转化为重力势能，两个摆球4的上升高度一样，但由于两个摆球4的转动半径不同，所以两个摆球4的摆角不同，即圆杆2越长摆角越小，又由于两个圆杆2的长度不同，根据单摆的周期公式可知两个单摆的圆杆2越长摆动周期越长，所以可得圆杆2长的单摆比圆杆2短的单摆摆动的角速度慢，所以当机器人在前进过程中突然停止前进时，两个单摆会以不同的角速度摆动，又由于两个单摆在向左摆动相同的角度时两个圆销3与两个卡销7分别接触，所以两个圆销3在摆球4带动下不会同时与对应的卡销7接触，即两个卡销7不会同时取消对滑块5的限位；

当摆动速度快的圆销3在摆球4带动下与对应的卡销7碰撞时，卡销7会被圆销3向上顶起，但此时另一个卡销7仍能阻止滑块5向后移动，所以即使圆销3可能会挤压滑块5上的斜面，但滑块5也无法向后移动，圆销3将卡销7向上顶起后迅速向后反弹，卡销7则在扭簧作用下再次向下摆动恢复对滑块5的限位效果，当摆动速度慢的单摆与另一卡销7碰撞时也会发生同样的情况，虽然两个单摆在与卡销7碰撞后都会向后摆动，但由于两个圆杆2的右侧均固定有销钉18，所以单摆在向后摆动至竖直状态后就无法继续向后摆动，防止单摆向后摆动时通过挡块11直接推动凹槽14侧壁使摄像头产生晃动，在此过程中单摆通过长杆带动主动转盘10转动，主动转盘10带动挡块11转动，挡块11始终在凹槽14内做弧形移动，但滑块5始终未推动从动转盘13转动；

若遇到机器人向左倾倒，由于两个摆球4在重力作用下始终使两个圆杆2处于竖直状态，所以倾倒发生时两个单摆绕铰接点相对壳体1的转动速度相同，所以两个圆杆2上的圆销3会同时与两个卡销7接触，两个卡销7同时被向上顶起，滑块5无法向后移动的限位取消，由于壳体1的倾倒仍在继续，即圆杆2相对壳体1的转动仍在继续，所以圆销3在随圆杆2转动时会挤压滑块5上的斜面，并通过斜面给予滑块5一个向后的挤压力，使滑块5向后移动，滑块5开始向后移动时挡块11与凹槽14的另一侧壁接触，由于圆杆2在继续相对壳体1转动，所以此时单摆通过长杆带动主动转盘10转动，主动转盘10通过挡块11推动从动转盘13转动，从动转盘13通过短轴12带动齿轮15转动，齿轮15通过齿条16使平板8向后移动，最终实现摄像头向壳体1内收缩，并且可以通过机器人的重心高度与机器人的支撑点位置推算机器人倾倒时的临界角度，再调整滑块5与卡销7的位置，使两个圆销3与两个卡销7接触时机器人正处于倾倒的临界状态，从而实现若机器人倾斜角度大于临界角度，则圆销3必定向上抬起卡销7，保证摄像头会被收回，若机器人倾斜角度小于临界角度，则圆销3不会抬起卡销7，减少摄像头的抖动；

若机器人能够自动调回直立状态，则两个单摆也会转回竖直状态，滑块5在压簧作用下再次向前伸出，最终在限位块17与卡销7作用下被重新固定，在单摆转回竖直状态过程中，挡块11也会转回初始位置，由于凹槽14的圆心角等于单摆与卡销7接触时的摆角，且初始时挡块11与凹槽14在顺时针方向上后侧的侧壁接触，所以当挡块11转回初始位置时，挡块11也会通过推动凹槽14侧壁使凹槽14恢复至初始角度，即从动转盘13在此过程中回转的角度等于壳体1倾倒时旋转的角度，所以摄像头会随平板8在齿轮15与齿条16的带动下也回复至初始位置。

本发明具有以下显著的优点：

1、本发明在工作过程中无需电源与传感器，即使在传感器无法工作的高温、低温或其他恶劣环境环境下，本装置也能正常使用，更适合探险机器人所处的工作环境。

2、本发明通过设置两个摆长不同但铰接位置等高的单摆，使装置能够识别机器人的前进急停与倾倒，进而使摄像头在壳体1发生倾倒时能自动收回到壳体1内，避免镜头磕碰产生划痕，同时又将挡块11在初始时设置为与凹槽14在顺时针方向上后侧的侧壁接触，使得机器人前进急停时挡块11只在凹槽14内做弧形运动，不与凹槽14侧壁发生碰撞，从而避免摄像头产生晃动，影响摄影效果，工作稳定，实用性强。

3、本发明将单摆的摆动通过齿轮15齿条16转化为平板8的左右移动，使摄像头的回收速度与单摆的摆动速度连接，再通过调整齿轮15的大小，即可改变短轴12转动相同角度时平板8的移动距离，进而保证壳体1倾倒时摄像头绝对能收回到壳体1内。

4、本发明通过在滑块5与壳体1之间设置的压簧，使机器人倾倒自动回正后滑块5能再次向前伸出，并被限位块17与卡销7固定，同时又通过使凹槽14的圆心角等于单摆与卡销7接触时的摆角，且初始时挡块11与凹槽14在顺时针方向上后侧的侧壁接触，保证在机器人自动回正后单摆相对壳体1的转动能再次带动摄像头向前伸出，进而使装置完全恢复至倾倒前的状态，方便机器人继续执行工作任务。