具有全向抗冲击能力的抛投机器人

1.本发明提供了一种具有全向抗冲击能力的抛投机器人，涉及机器人领域。


背景技术：

2.目前，抛投机器人主要有两类：一类主要包括两轮哑铃结构、球形结构。该类机器人结构紧凑、质量轻、便于手持抛掷，但机动性、复杂地面的通过性能较差，且由于自身体积小，携带能源有限，机器人的续航时间和无线通信距离较短。另一类采用与常见的四轮式、履带式移动平台相同的结构，但体积明显增大且抗跌落冲击性减小。相对于第一类机器人而言，第二类机器人略重，但仍可人工抛掷，其机动性、负载能力、越障性能提高。这两种类型的抛投式机器人可由操作者抛至工作环境，并在一定范围内运动，可完成指定的探测或救援任务。
3.对于抛投探测机器人来讲，在设计过程中需要在质量与体积，越障性能与抗冲击性能之间平衡。因此，抛投探测机器人在越障、携带与抛投等方面性能需要综合考虑。现阶段的主流的抛投机器人多是人力手工抛投，抛投的高度和距离有限。用无人机抛投的机器人抛投高度一般不超过20m。而且越抗冲击的抛投机器人其机构越简单，越简单的机构其越障能力就越弱，面对复杂的地面环境，会因为抛投机器人无法跨越障碍物而达不到探测的目的。


技术实现要素：

4.本发明根据现有技术存在的上述问题，提供了一种具有全向抗冲击能力的抛投机器人，本发明所要解决的技术问题是：通过磁力齿轮组和c60轮毂提高抛投机器人的全向抗冲击能力，通过可伸缩的变形结构，提高抛投机器人的运动能力。
5.为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
6.一种具有全向抗冲击能力的抛投机器人，包括缓冲外壳和磁力齿轮组,缓冲外壳内设置有c60轮毂，所述c60轮毂向外与缓冲外壳相胶接，向内与滚动轴承相接，滚动轴承与伸缩机构连接；所述磁力齿轮组由一对定子、内转子和外转子组成，内转子和定子与伸缩机构外壳相连，使之能和伸缩机构一起伸缩，外转子与c60轮毂相连，从而使磁力齿轮组能随伸缩机构一起做伸缩运动。
7.作为优选的一种技术方案，所述伸缩机构通过中空轴与齿轮组连接，所述齿轮组包括两个外啮合的主动轮和从动轮，主动轮与电机连接，从动轮通过中空轴与伸缩机构、磁力齿轮组相接，把电机的动力传输到c60轮毂上。
8.作为优选的一种技术方案，所述伸缩机构包括第一卡扣，第一卡扣下有第二卡扣，轮毂两边的卡扣之间具有弹簧装置，当抛投机器人收缩时，第一卡扣与第二卡扣相扣，弹簧装置储能，当第二卡扣下降至第一卡扣未相扣时，弹簧装置释放能量，伸缩机构舒展。
9.作为优选的一种技术方案，所述伸缩机构的第二卡扣与伸缩片铰接，伸缩片放于具有四个单向槽的第一法兰盘中，第一法兰盘固连在承载平台上，保证伸缩片只能做上升
与下降的单向运动。
10.作为优选的一种技术方案，所述伸缩片外有一个具有4条阿基米德螺旋线开口的第二法兰盘，伸缩片与第二法兰盘通过紧定螺钉相连，第二法兰盘中有一个棘轮机构，通过中空轴与齿轮组相连，利用棘轮的旋转，控制伸缩片的下降，从而间接控制伸缩机构的舒展运动。
11.作为优选的一种技术方案，所述磁力齿轮组由铝合金制成，定子由8块铁片做磁化动力源，内转子和外转子由4个n极和4个s极的强磁铁交错排列。
12.作为优选的一种技术方案，所述平衡尾由三级弹簧伸缩结构组成，在抛投机器人的收缩状态下，平衡尾被伸缩机构外壳完全包裹住，此时平衡尾储存弹性势能，当抛投机器人处于伸展状态时，平衡尾的弹性势能释放，平衡尾弹出，当c60轮毂转动时，平衡尾与地面接触，提供与c60轮毂转动方向相反的扭矩，从而使抛投机器人向前运动。
13.与现有技术相比，本具有全向抗冲击能力的抛投机器人具有以下优点：
14.1.本技术方案中设计的抛投机器人具有全向抗冲击能力，在空中不用进行位姿控制，缓冲外壳和c60轮毂把承载平台全部包覆，对内部元器件具有更好的保护作用。
15.2.本技术方案中通过磁力齿轮组使动力的传输变为无接触式传输，隔绝了轮毂与传动系统部分的冲击，使抛投机器人具有更强的抗冲击能力。
16.3.本技术方案中通过采用创新的伸缩机构使抛投机器人在抛投时呈球形，具有良好的抗冲击性能，在运动时呈哑铃形，具有更好的运动能力。
附图说明
17.图1本抛投机器人收缩与舒展状态外观正视图；
18.图2本抛投机器人无缓冲外壳立体结构示意图；
19.图3本抛投机器人的爆炸结构示意图；
20.图4本抛投机器人内部结构剖视图；
21.图5本抛投机器人内部结构等轴侧视角剖视图；
22.图6本抛投机器人的磁力齿轮组立体结构示意图；
23.图7本抛投机器人的伸缩机构立体结构示意图；
24.图8本抛投机器人的平衡尾的收紧与弹出状态；
25.图中，1-缓冲外壳；2-c60轮毂；3-磁力齿轮组；4-伸缩机构；5-齿轮组；6-控制系统；7-平衡尾；8-承载平台；9-电机；10-电池；11-pcb板；12-卡扣；13-第二卡扣；14-弹簧装置；15-伸缩片；16-第一法兰盘；17-第二法兰盘；18-紧定螺钉；19-棘轮；20-定子；21-内转子；22-外转子；23-伸缩机构外壳；24-滚动轴承；25-铁片；26-强磁铁；27-三级弹簧机构；28-中空轴；29-定子轴承。
具体实施方式
26.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
27.如图1、图2、图3和图4所示，本具有全向抗冲击能力的抛投机器人包括：缓冲外壳1,c60轮毂2，磁力齿轮组3，伸缩机构4，齿轮组5，控制系统6和平衡尾7。所述控制系统6包括
承载平台8，电机9，电池10和pcb板11。
28.如图3、图4和图5所示，本具有全向抗冲击能力的抛投机器人，所述齿轮组5包括外啮合的主动轮和从动轮，主动轮与电机9连接，从动轮与中空轴28相连，中空轴28与从动轮采用间隙配合，使中空轴28可以沿着从动轮的轴伸缩,中空轴28上安装有磁力齿轮组3的定子轴承29和内转子21，通过齿轮组5和中空轴28把电机9的动力传输到磁力齿轮组3上，再通过磁力齿轮组3将动力传输到c60轮毂2上。
29.如图3和图4所示，本具有全向抗冲击能力的抛投机器人，所述伸缩机构4由四个储存弹性势能的伸缩单元组成，此伸缩机构4可使抛投机器人具有抛投和运动两种状态。伸展与收缩由四对卡扣组件定位，卡扣组件包括第一卡扣12，第一卡扣12下有第二卡扣13，c60轮毂2两边的卡扣组件之间具有弹簧装置14，当抛投机器人收缩时，第一卡扣12与第二卡扣13相扣，弹簧装置14储能，当第二卡扣13下降至与第一卡扣12未相扣时，弹簧装置14释放能量，伸缩机构舒展。
30.如图4和图5所示，本具有全向抗冲击能力的抛投机器人，所述磁力齿轮组3由一对定子20、内转子21和外转子22组成；内转子21安装在中空轴28上，定子20固连在伸缩机构外壳23上，并且定子20通过定子轴承29安装在中空轴28上，外转子22与c60轮毂2相连，c60轮毂2通过轴承24与伸缩机构外壳23相接；当伸缩机构4伸缩时，会带动外转子22、定子20一同伸缩，定子20通过滚动轴承29会带动中空轴28一同伸缩，从而间接带动安装在中空轴28上的内转子21和棘轮机构19一同伸缩，从而使磁力齿轮组3能随伸缩机构4一起做伸缩运动。
31.如图4和图5所示，本具有全向抗冲击能力的抛投机器人，所述伸缩机构的第二卡扣13与伸缩片15铰接，伸缩片15放于具有四个单向槽的第一法兰盘16中，第一法兰盘16固连在承载平台8上，保证伸缩片15只能做上升与下降的单向运动。伸缩片15外有一个具有4条阿基米德螺旋线开口的第二法兰盘17，伸缩片15与第二法兰盘17通过紧定螺钉18相连，第二法兰盘17中有一个棘轮机构19，棘轮机构19安装在中空轴28上，中空轴28采用间隙配合安装在齿轮组5的从动轮上，齿轮组5带动中空轴28，从而带动棘轮19旋转，间接控制伸缩片15的上升与下降，当伸缩片15下降时，伸缩机构4舒展，带动中空轴28和棘轮机构19一起舒展，此时棘轮机构19与第二法兰盘17分离，电机9转动不会把动力传输到第二法兰盘17，抛投机器人进入运动状态；手动把抛投机器人压缩至球形，棘轮机构19随伸缩机构收缩到第二法兰盘17中，通过控制电机9间接控制伸缩片15上升，使第一卡扣12与第二卡扣13扣住，此时伸缩机构4收缩，使抛投机器人进入收缩状态。
32.如图6所示，本具有全向抗冲击能力的抛投机器人，所述磁力齿轮组3由磁漏量较小的铝合金制成，定子由8块铁片25做磁化动力源，两个转子由4个n极和4个s极的强磁铁26交错排列，通过磁化中间铁片，产生交错的磁场，从而起到传递扭矩的功能，因为是非接触式的磁力齿轮组3，因此也起到了隔绝冲击的作用。
33.如图2、图4和图5所示，本具有全向抗冲击能力的抛投机器人，所述c60轮毂2向外与缓冲外壳1相胶接，向内与轴承24相接，轴承24固连在伸缩机构外壳23上，碰撞过程中冲击力通过缓冲外壳1的缓冲，c60轮毂2的隔离，使大部分冲击力作用在伸缩外壳23上从而隔绝了承载平台8的冲击力，因为缓冲外壳1和c60轮毂2大体呈球形，并且包覆了整个抛投机器人平台，因此能起到全向抗冲击的作用。
34.如图2和图8所示，本具有全向抗冲击能力的抛投机器人，所述平衡尾7由三级弹簧
伸缩结构27组成，在抛投机器人的收缩状态下，平衡尾7被伸缩机构外壳23完全包裹住，此时平衡尾7储存弹性势能，当抛投机器人处于伸展状态时，平衡尾7的弹性势能释放，平衡尾7弹出，当c60轮毂2转动时，平衡尾7与地面接触，提供与c60轮毂2转动方向相反的扭矩，从而使抛投机器人向前运动。
35.值得指出的是，这里给出的方式只是作为本发明的一个具体实施方式，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。