一种小型抛投机器人的制作方法

本发明涉及智能设备技术领域，具体而言，涉及一种小型抛投机器人。

背景技术：

侦察微小型机器人作为一种专业性服务微小型机器人，其在空间探索、危险环境探查和取样、战场侦察、城市救灾、排爆、反恐防化等领域具有广泛的应用需求，是当前微小型机器人领域的研究热点之一。近些年，世界上各类自然灾害、恐怖袭击事件和高危行业重大事故频发，造成了大量的人员伤亡和财产损失。面对这些事件的应急救援，需要对现场进行全面探查充分了解现场环境，然后进行针对性部署。但在这一过程中，往往会遇到情况不明或具有高度危检的区域，贸然进入这些场合将有可能带来更大的人员伤亡，此时，侦察微小型机器人则可代替人完成这些任务，而操控人员只需在现场外围，通过无线遥控操作微小型机器人进入现场获取微小型机器人回传的现场视频和音频数据，从而完成探查任务，不仅保证了相关人员的安全性，更能提高救援工作效率。

现有的侦查微小型机器人均适用于普通环境，但当侦查微小型机器人在特殊情况下使用时，需先将侦查微小型机器人抛投至待检测位置，然后在启动侦查微小型机器人进行检测。但现有的侦查微小型机器人重量大，且其中各个部件均为固定安装，因此，侦查微小型机器人在抛投过程中，侦查微小型机器人在掉落至地面时，侦查微小型机器人受到的冲击力较大，在长期使用过程中，侦查微小型机器人内部的电路板和电路系统容易被破坏，对侦查过程造成影响，从而难以对行动人员提供有效的支撑。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种小型抛投机器人，体积小、重量轻，且在抛投过程中具有抵抗落地冲击的能力，降低机器人的损坏，提高机器人的使用寿命，满足侦察需求。

为实现本发明目的，采用的技术方案为：一种小型抛投机器人，包括检测单元、控制单元和侧架；所述侧架为两个，检测单元和控制单元均安装在两个侧架之间，且两个侧架上均安装有车轮和驱动车轮的驱动机构。

进一步的，所述控制单元外壁上还铰接有多组挂条，多组挂条的另一端分别铰接在两个侧架上。

进一步的，每组所述挂条均包括分别铰接在控制单元上、下两端的挂条，且两个挂条的另一端分别铰接在侧架的上下两侧。

进一步的，所述检测单元的一端安装有转轴，检测单元的另一端安装有缓冲结构，且转轴的另一端转动安装在侧架上，且缓冲结构的另一端安装在另一侧架上。

进一步的，所述检测单元内还固定安装有舵机，舵机的输出轴与缓冲结构连接。

进一步的，所述缓冲结构包括一对相对布置的棘轮连接片和棘轮磨片，所述棘轮连接片和棘轮磨片的相对面互相啮合，所述棘轮连接片远离棘轮磨片的一侧端面与舵机输出轴连接；所述棘轮连接片和棘轮磨片外部还套设有安装筒，且棘轮磨片在安装筒内仅能轴向移动；所述安装筒固定安装在侧架上。

进一步的，所述侧架的两端均安装有支架，两个侧架上的支架相对排布，且支架与侧架之间安装有转动的从动输出轴，从动输出轴的一端贯穿侧架向外延伸，车轮固定安装在从动输出轴的延伸端。

进一步的，所述驱动机构包括转动安装在支架与侧架之间的主动输出轴，且主动输出轴与从动输出轴传动连接。

进一步的，所述驱动机构还包括安装在支架上的驱动电机，且驱动电机的输出轴与主动输出轴固定连接。

进一步的，两个所述相对排布的支架之间还固定连接有套管，且驱动电机固定安装在套管内。

进一步的，所述车轮包括由轮辋和轮辐一体成型的车轮本体，车轮本体的中心处设与轮辋同心的轮毂，且轮毂固定安装在从动输出轴上；所述轮辐设于轮辋与轮毂之间，轮辋上套设橡胶套。

进一步的，所述轮辐为蜂窝结构。

本发明的有益效果是,

本发明结构简单，且整体采用框架结构，使整体重量大大减轻，在特殊环境下对本发明进行抛投时，由于本发明结构较轻，从而使本发明在掉落至地面上时，本发明的冲击力大大降低，从而有效防止本发明掉落在地面上时内部器件破坏，使本发明的使用寿命大大提高，满足侦查需求。

本发发明通过挂条对控制单元进行安装，使本发明在掉落至地面上后，控制单元具有一定的摆动量，使控制单元能得到有效的保护，有效避免控制单元内的电器元件因撞击而受到破坏，使本发明在掉落至地面时产生的震动量大大降低。

通过在检测单元的一侧设置缓冲结构，使本发明在掉落至地面上后，缓冲结构能对检测单元时间一个缓冲力，从而对检测单元进行有效的保护，避免检测单元因受到冲击过大而损坏。

附图说明

图1是本发明提供的小型抛投机器人的结构图1；

图2是本发明提供的小型抛投机器人的结构图2；

图3是本发明提供的小型抛投机器人的左视图；

图4是图1中控制单元的爆照视图；

图5是图4中a部分的局部放大图；

图6是图1中控制单元的正向视图；

图7是图4中安装筒的结构视图；

图8是图1中车轮的结构视图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1、检测单元，2、控制单元，3、侧架，4、车轮，5、驱动机构，6、挂条，7、转轴，8、缓冲结构，9、舵机，10、支架，11、从动输出轴，12、套管；

41、轮辋，42、轮辐，43、轮毂，44、橡胶套；

51、主动输出轴，52、驱动电机；

80、卡块，81、棘轮连接片，82、棘轮磨片，83、安装筒，84、弹簧，85、连接轴，86、凸出部，87、导向槽，88连接键，89、卡接缺口。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

图1至图3所示出了本发明提供的一种小型抛投机器人，包括检测单元1、控制单元2和侧架3；所述侧架3为两个，检测单元1和控制单元2均安装在两个侧架3之间，且两个侧架3上均安装有车轮4和驱动车轮4的驱动机构5。

所述检测单元1为现有的摄像头或其他视频采集元件；所述控制单元2为现有技术中用于对检测单元1检测的数据进行处理和对车轮4进行控制的控制器，此处，检测单元1与控制单元2均为现有技术的直接使用。

所述侧架3为多个交错排布的加强筋制成，在保证侧架3对检测单元1和控制单元2的安装的同时，使侧架3更加轻巧，从而使机器人的整个机身重量大大减小，使机器人在抛投过程中，机器人掉落在地面上的冲击力更小，从而有效降低机器人在掉落地面时受到的损伤，使机器人的使用寿命大大提高。所述侧架3的材料采用高强度复合材料，既保证了结构强度，又使机器人不会太重。

所述车轮4为四个，四个车轮4分别设置在两个侧架3上，且两个侧架3上的车轮4呈相对排布，从而使机器人在运行过程中更加平稳；所述驱动机构5用于驱动车轮4转动，从而使机器人前进或后退；所述驱动机构5为两个或四个，当驱动机构5为两个时，两个驱动机构5分别驱动位于同一侧架3上的两个车轮4或两个驱动机构5分别驱动两个侧架3上的其中一个车轮4，而被驱动的两个车轮4为相对排布的两个车轮4；当驱动机构5为四个时，四个驱动机构5分别驱动四个车轮4，使四个车轮4通过单独的驱动机构5进行驱动，使机器人的动力更足。

所述控制单元2外壁上还铰接有多组挂条6，多组挂条6的另一端分别铰接在两个侧架3上。多组所述挂条6沿控制单元2的中心对称排布，且挂条6与控制单元2的外表通过铰接耳铰接，多组挂条6的另一端通过铰接耳铰接在侧架3上；将控制单元2采用挂条6安装在两个侧架3之间，不仅实现了对控制单元2的安装，且使机器人在抛投过程中，控制单元2在上下或左右具有一定的摆动量，使控制单元2具有一定的减震效果，从而使控制单元2能够得到良好的保护，避免控制单元2因受到的冲击过大而导致内部的电器元件受到损坏。

每组所述挂条6均包括分别铰接在控制单元2上、下两端的挂条6，且两个挂条6的另一端分别铰接在侧架3的上下两侧；每组挂条6包括两个挂条6，且两个挂条6分别通过铰接耳安装在控制单元2的上表面和控制单元2的下表面上，铰接在控制单元2上表面上的挂条6的另一端通过铰接耳铰接安装在侧架3的上端面上，而铰接在控制单元2下表面上的挂条6的另一端通过铰接耳铰接安装在侧架3的下端面上；所述侧架3为竖直安装，侧架3的最高面为侧架3的上端面，侧架3的最低面为侧架3的下端面；通过安装在控制单元2上、下表面的挂条6，从而使控制单元2在竖直方向的摆动量得到限制，有效防止机器人在抛投过程中，控制单元2在竖直方向摆动过大而导致控制单元2受到撞击，从而使控制单元2得到有效的保护。

所述检测单元1的一端安装有转轴7，检测单元1的另一端安装有缓冲结构8，且转轴7的另一端转动安装在侧架3上，且缓冲结构8的另一端安装在另一侧架3上；所述转轴7与检测单元1固定安装，且转轴7的另一端通过轴承转动安装在侧架3上，使检测单元1在进行检测过程中，检测单元1能在两个侧架3之间进行转动，使检测单元1能进行检测的视角更加广泛，使检测单元1能进行全方位进行检测；所述缓冲结构8能使检测单元1在受到较大的冲击力时起到缓冲作用，避免机器人在抛投过程中，缓冲结构8能对检测单元1内的驱动元件起到缓冲作用，从而有效防止检测单元1内的驱动元件因受到冲击力过大而受到破坏，使检测单元1的转动得到保证，保证检测单元1能进行全方位检测，使检测单元1的使用寿命得到保证。

在实际加工过程中，将检测单元1安装在两个相对排布的支架10之间，即将转轴7的另一端采用轴承转动安装在支架10上，而位于检测单元1另一侧的缓冲结构8则可安装在另一支架10上，使检测单元1两端距离两个支架10之间的距离更短，使机器人在抛投过程中，检测单元1在受到冲击力的情况下受到的晃动力更小，从而使检测单元1受到的损伤更小。

所述检测单元1内还固定安装有舵机9，舵机9的输出轴与缓冲结构8连接；所述舵机9还可直接采用进步电机替换，且舵机9通过螺钉固定安装在检测单元1内部，使舵机9在转动过程中控制单元2随舵机9同步转动，实现对检测单元1的驱动，使检测单元1实现转动，使在人们在侦查过程中可根据侦查需求对检测单元1的转动进行调节，从而使检测单元1实现对不同位置的检测，使检测单元1检测的视角更加广泛；通过将舵机9的输出轴直接与缓冲结构8连接，使机器人在抛投过程中，缓冲结构8能对舵机9进行缓冲，使舵机9受到的冲击力更小，从而使舵机9受到损伤更小，舵机9的使用寿命更长，保证检测单元1能对侦查环境进行全方位侦查。

如图4、图5、图6、图7所示，所述缓冲结构8包括一对相对布置的棘轮连接片81和棘轮磨片82，所述棘轮连接片81和棘轮磨片82的相对面互相啮合，所述棘轮连接片81远离棘轮磨片82的一侧端面与舵机9输出轴连接；所述棘轮连接片81和棘轮磨片82外部还套设有安装筒83，且棘轮磨片82在安装筒83内仅能轴向移动；所述安装筒83固定安装在侧架3上。

所述棘轮连接片81和棘轮磨片82的直径相等，且棘轮连接片81与棘轮磨片82的相对面上均开设有啮合齿，使棘轮连接片81与棘轮磨片82啮合时，棘轮连接片81在转动时能带动棘轮磨片82同步转动，而当棘轮连接片81与棘轮磨片82未啮合时，棘轮连接片81的转动为空转；所述棘轮连接片81与舵机9的输出轴固定，即棘轮连接片81的转动由舵机9带动。

所述安装筒83为一端呈封闭状的圆柱筒，安装筒83的封闭端固定安装在侧架3上，而当检测单元1安装在两个支架10之间时，则安装筒83的封闭端固定安装在侧架3上；所述安装筒83的内径与棘轮磨片82的直径间隙配合，且棘轮磨片82在安装筒83内可周向移动，棘轮磨片82在安装筒83内不可进行转动，而棘轮连接片81在安装筒83内可转动，即当棘轮磨片82向安装筒83的封闭端移动时，棘轮磨片82与棘轮连接片81断开啮合，此时舵机9为空转，即检测单元1不会进行转动，不仅检测单元1能得到有效保护，且使舵机9能进行保护。

当机器人从高处跌落时，检测单元1会在冲击力的作用下，带动其内部的舵机9骤然向下摆动，进而带动舵机9的输出轴向下轴向转动。此时，位于舵机9输出轴端部的棘轮连接片81和棘轮磨片82之间也存在一个相对转动的力。棘轮磨片82在这个力的作用下，沿安装筒83内壁伸缩移动，与棘轮连接片81脱离。脱离后，棘轮连接片81、舵机9输出轴皆能通过轴向自由转动缓冲吸收掉冲击力，保护舵机9。冲击力消失后，棘轮磨片82重新与棘轮连接片81啮合，检测单元1重新在在舵机9的控制下上下摆动。通过这种方式，能有效的吸收检测单元1受到的冲击力，避免舵机9被损坏。

所述安装筒83内还安装有弹簧84，且棘轮磨片82远离棘轮连接片81的一侧端面上还固定安装有连接轴85，且连接轴85的另一端套设在弹簧84内；所述弹簧84与一端与安装筒83的封闭端固定，弹簧84的另一端与棘轮磨片82固定，当机器人从高处跌落时，弹簧84在受到冲击力的情况下能自动进行收缩，从而带动棘轮磨片82向安装筒83内收缩，使棘轮磨片82与棘轮连接片81分开，使舵机9空转；当机器人掉落在地面上平稳后，弹簧84则通过自身的弹力推动棘轮磨片82，使棘轮磨片82与棘轮连接片81从新自动啮合，从而使舵机9的转动能带动检测单元1转动，使检测单元1可实现对不同角度进行侦查。当然，这只是本技术方案的一个优选实施例，在实际制造过程中，连接轴85也可以设置为一个伸缩套杆。

所述棘轮磨片82的边缘上设有多个凸出部86，所述安装筒83的内壁上设有与凸出部86适配且沿棘轮磨片82的伸缩方向延伸的导向槽87。通过凸出部86与导向槽87的配合，可以准确地引导棘轮磨片82的伸缩方向，也能避免棘轮磨片82出现轴向转动，进而损坏舵机9。

所述舵机9输出轴的端部设有用于安装棘轮连接片81的连接键88；连接键88的边缘上设有多条卡接缺口89，棘轮连接片81在与连接键88的连接面上设有多个与卡接缺口89契合的卡块80；卡接缺口89与卡块80契合，能避免棘轮连接片81出现轴向转动，进而损坏舵机9。

所述侧架3的两端均安装有支架10，两个侧架3上的支架10相对排布，且支架10与侧架3之间安装有转动的从动输出轴11，从动输出轴11的一端贯穿侧架3向外延伸，车轮4固定安装在从动输出轴11的延伸端。

所述支架10安装在侧架3的内侧面上，且支架10为框架结构，支架10焊接固定在侧架3上，使支架10的结构更加牢固；所述支架10的位置与车轮4的位置对应，使固定在两个侧架3上的支架10呈相对排布；所述从动输出轴11的轴线方向与侧架3的内侧面垂直，从动输出轴11的一端通过轴承转动安装在支架10上，从动输出轴11的中部通过轴承转动安装在侧架3上，且从动输出轴11的另一端穿过侧架3向侧架3的外侧延伸，且车轮4固定安装在从动输出轴11的延伸端，从而给实现车轮4的安装，使车轮4的安装更加稳固，有效防止从动输出轴11倾斜。

所述驱动机构5包括转动安装在支架10与侧架3之间的主动输出轴45，且主动输出轴45与从动输出轴11传动连接；所述主动输出轴45的两端均通过轴承分别转动安装在侧架3和支架10上，从而实现主动输出轴45的转动安装；所述主动输出轴45与从动输出轴11之间采用带传动，即主动输出轴45上固定安装有主动带轮，从动输出轴11上安装有从动带轮，主动带轮与从动带轮之间采用皮带传动，从而实现主动输出轴45与从动输出轴11之间的传动。所述主动输出轴45与从动输出轴11还可采用齿轮传动或链轮传动或其他传动方式传动。通过采用主动输出轴45传动从动输出轴11，从而使固定在从动输出轴11上的车轮4实现转动，能有效隔离车轮4受到的冲击和震动，使车轮4受到的冲击和震动不会传递给驱动机构5，保护了驱动机构5不会在高冲击和震动的情况下损坏。

所述驱动机构5还包括安装在支架10上的驱动电机46，且驱动电机46的输出轴与主动输出轴45固定连接；两个所述相对排布的支架10之间还固定连接有套管12，且驱动电机46固定安装在套管12内；所述套管12为空心圆管，套管12的两端呈敞开状，且套管12的两端固定安装在两个相对排布的支架10上；位于两个相对排布的支架10上的驱动电机46安装同一个套管12的两端；通过安装套管12，使机器人的结构更加稳固，同时，将驱动电机46安装在套管12内，节约了驱动电机46的安装位置，且套管12能有效对驱动电机46进行保护，避免驱动电机46受到破坏。

如图8所示，所述车轮4包括由轮辋41和轮辐42一体成型的车轮4本体，车轮4本体的中心处设与轮辋41同心的轮毂43，且轮毂43固定安装在从动输出轴11上；所述轮辐42设于轮辋41与轮毂43之间，轮辋41上套设橡胶套44。

本实施例在轮辋41外避免使用外胎和内胎组成的充气轮胎，而采用3mm厚的橡胶套44进行包覆，可适用于水泥地、草地、砂石地、山地等复杂路面，具有良好的耐磨性和适应性。轮辐42通过轮毂43与车体连接，轮毂43上均布三个螺钉孔，使用时，轮毂43通过螺钉与从动输出轴11进行连接。为匹配轮毂43，轮辐42凸出设于轮辋41的至少一个端面。

在机器人应用领域中，车轮4本体作为机器人整体的最大尺寸部件，通常需要整车以不同姿态跌落，而在碰撞过程中，车轮4本体均为与地面直接接触的部件。因此，在设计车轮4本体结构时，不仅需要设计合适的抗冲减震结构，还需要在满足跌落需求的情况下，减少车轮4的结构复杂程度和重量。

所述轮辐42为蜂窝结构；轮辐42为由六边形孔、五边形孔以及四边形孔均匀分布的蜂窝结构。蜂窝结构包括有两层，内层连接于轮毂43上，均布个六边形孔，外层连接于轮辋41上，均布间隔设置的9个五边形孔和9个四边形孔，其中，四边形孔的面积大于五边形孔的面积。由于采用对六边形孔、五边形孔以及四边形孔排布方式及数量进行限定的方式，可实现车轮4在径向及轴向受力时的均向传导和抗变形的效果。

在实际使用过程中，当待侦查的位置为平地时，可直接将本发明放置在地面上即可，通过遥控装置对控制单元2发出信号，控制单元2对控制驱动电机46的继电器发出信号，控制驱动电机46的继电器在接收到信号后，驱动电机46开始转动，驱动电机46的转动带动主动输出轴45转动，主动输出轴45带动从动输出轴11进行转动，从而使固定安装在从动输出轴11上的车轮4进行转动，使本发明前进。

在本发明前进过程中，检测单元1对本发明前方的环境进行检测，且检测单元1在检测的同时，检测单元1将检测的画面传递给控制单元2，控制单元2再将接收的数据传递给总控中心和遥控装置上；而在检测单元1在检测过程中，遥控装置还可向控制单元2发出信号，控制单元2在接受到信号后将信号传递给控制舵机9的继电器，控制舵机9的继电器在接收到信号后，舵机9开始转动，舵机9在转动的同时带动检测单元1转动，使检测单元1进行实现俯仰转动，从而实现对待侦查环境全方位侦查。

当待侦查的环境复杂，本发明不能自动进入到侦查位置时，工作人员通过抛投的方式将本发明抛投至待侦查的位置，在本发明掉落至地面时，挂条6能有效对控制单元2进行缓冲，从而表面控制单元2因受到的冲击力过大而受到损伤；而在本发明掉落至地面的同时，由于本发明受到的冲击力较大，因此，本发明在掉落至地面的那刻，本发明受到的撞击力会传递给弹簧84，弹簧84会开始收缩，弹簧84在收缩的同时会带动棘轮磨片82向安装筒83内收缩，使棘轮磨片82与棘轮连接片81分开，从而使舵机9空转；二当机器人掉落在地面上平稳后，弹簧84则通过自身的弹力推动棘轮磨片82，使棘轮磨片82与棘轮连接片81从新自动啮合，避免因舵机9受到损伤而使检测单元1在检测过程中不能转动，从而使检测单元1的检测得到保障。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。