一种四旋翼两栖机器人球形机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人领域，具体是一种四旋翼两栖机器人球形机构。
【背景技术】
[0002]现有的移动机器人运动方式各异，常见的有轮式、腿式、蠕动及飞行等方式，它们的运动性能各有优点，但也存在着不足，主要表现在环境适应的局限性。受运动方式的限制，目前研制出的基于这些运动方式的移动机器人大多只适用于单一的作业环境。近年来也出现了少量的两栖甚至三栖机器人，如公开号101954844A的发明专利公开了一种水陆空三栖全方位移动机构，但它是将用于地面的全向轮和用于飞行的旋翼叠加到一起，并没有将不同的运动方式真正融合成一体，另外没有考虑到机器人的防护，导致机器人在不同运动方式之间切换时很容易导致损坏。中国实用新型专利CN203680323U公开了一种通用多旋翼机器人骨干支撑安全防护系统，但是该防护系统只适用于飞行机器人，而本发明提出的一种四旋翼两栖机器人球形机构作为两栖机器人的运动装置和防护装置，与前者有本质不同。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种四旋翼两栖机器人球形机构，一方面为机器人的四旋翼机构提供防护，另外一方面作为滚动机构使机器人能够实现地面滚动；以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0005]一种四旋翼两栖机器人球形机构，由旋翼机构与球壳机构组成，旋翼机构由长轴、短轴、基座、四个旋翼与四个电机组成，球壳机构由柔性杆、两个固定座与滚动环组成，长轴与短轴相互垂直安装且其轴线在同一平面，长轴和短轴的交叉点与基座中心重合，长轴的两端安装有两个连接轴，四个旋翼分别安装在四个电机上，电机对称安装在长轴及短轴的电机座上；柔性杆的中点处于滚动环上，柔性杆的两端通过紧定螺钉分别固定在两个固定座上，柔性杆沿球壳机构表面均匀分布，长轴上的连接轴与球壳机构的固定座连接，从而使得旋翼机构绕长轴相对于球壳机构进行转动。基座还用来安装机器人的其它必要零部件，包括电池、控制组件以及传感器等。
[0006]作为本发明进一步的方案:四个旋翼对称地固定在一个由长轴、短轴及基座组成的框架上，每个旋翼由一个转速和转向可调的电机驱动，使得每个旋翼实现正反两个方向上不同速度的旋转运动，且各旋翼能单独控制。
[0007]作为本发明进一步的方案:所述固定座上设有轴承，四旋翼机构与球壳机构之间通过轴承连接，即长轴上的连接轴穿入固定在两个固定座内的轴承中形成转动轴。
[0008]作为本发明进一步的方案:能完成空中飞行和地面滚动两种运动方式。
[0009]作为本发明进一步的方案:所述两种运动方式均由四个旋翼提供动力，通过配置各旋翼的转速及转向，实现机器人在空中的上下、前后、左右飞行、侧向飞行及悬停，实现机器人在地面上的前后滚动及转向。
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明为四旋翼两栖机器人提供了一体化的运动和保护装置，具有结构简单、功能实用、拆装方便、便于维护、成本低廉等特点。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的四旋翼两栖机器人球形机构中的旋翼机构。
[0012]图2是本发明的四旋翼两栖机器人球形机构中的球壳机构。
[0013]图3是本发明的四旋翼两栖机器人球形机构的总体结构。
[0014]图4是本发明的四旋翼两栖机器人的旋翼与球壳连接部位放大图。
[0015]图中:1_短轴，2-长轴，3-电机座，4-电机，5-旋翼，6-基座，7-连接轴，8-柔性杆，9-固定座，10-轴承，11-滚动环，12-紧定螺钉。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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做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。
[0017]实施例1
[0018]请参阅图1-图4，本发明实施例中，一种四旋翼两栖机器人球形机构，主要由旋翼机构及球壳机构组成。
[0019]图1是本发明的四旋翼两栖机器人球形机构中的旋翼机构，主要由短轴1、长轴2、电机座3、电机4、旋翼5、基座6和连接轴7组成，短轴I和长轴2互相垂直且轴线共面，轴线的交点与基座6的中心重合，电机座3固定在长轴2 —侧，电机4固定在电机座3上，旋翼5固定在电机4的转轴上，四组电机座-电机-旋翼围绕基座6呈圆周均布在短轴I和长轴2上，长轴2的两端安装有两个连接轴7。基座6用来安装机器人的其它必要零部件，如电池、控制组件以及传感器等，这些零部件是组成一个完整机器人的必要部分，但不在本发明专利的权利要求范围。
[0020]图2是本发明的四旋翼两栖机器人球形机构的球壳机构，主要由柔性杆8、固定座
9、轴承10、滚动环11和紧定螺钉12组成，每个柔性杆8的中点处于滚动环11上，柔性杆8的两端分别穿进两个固定座9，并由紧定螺钉12固定，固定座9上设有轴承10，形成一个球壳机构，在空中飞行时，球壳机构作为保护装置，在地面滚动时，球壳机构即作为保护装置又作为运动装置。
[0021]图3是本发明的四旋翼两栖机器人球形机构的总体结构，该总体结构是通过将图1所示的旋翼机构上的连接轴7插入图2所示的球壳机构上的轴承10中得到的。
[0022]图4是本发明的四旋翼两栖机器人球形机构的旋翼与球壳连接部位放大图，柔性杆8的一端插入固定座9圆周上的孔内，并通过由固定座9的端面螺纹孔拧入的紧定螺钉12来固定，轴承10安装在固定座9内，连接轴7 —端套在长轴2上，另一端插入轴承10。
[0023]本发明的工作原理是:该四旋翼两栖机器人可以实现空中飞行和地面滚动两种运动方式，两种运动方式均由四旋翼提供动力，通过配置各旋翼的转速及转向，可以实现机器人在空中的上下、前后、左右飞行、侧向飞行及悬停，也可以实现机器人在地面上的前后滚动及转向。
[0024]本发明为四旋翼两栖机器人提供了一体化的运动和保护装置，具有结构简单，功能实用，拆装方便，便于维护，成本低廉等特点。
[0025]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0026]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种四旋翼两栖机器人球形机构，由旋翼机构与球壳机构组成，旋翼机构由长轴、短轴、基座、四个旋翼与四个电机组成，球壳机构由柔性杆、两个固定座与滚动环组成，其特征在于，长轴与短轴相互垂直安装且其轴线在同一平面，长轴和短轴的交叉点与基座中心重合，长轴的两端安装有两个连接轴，四个旋翼分别安装在四个电机上，电机对称安装在长轴及短轴的电机座上；柔性杆的中点处于滚动环上，柔性杆的两端通过紧定螺钉分别固定在两个固定座上，柔性杆沿球壳机构表面均匀分布，长轴上的连接轴与球壳机构的固定座连接，从而使得旋翼机构绕长轴相对于球壳机构进行转动。
2.根据权利要求1所述的四旋翼两栖机器人球形机构，其特征在于，每个旋翼由一个转速和转向可调的电机驱动，使得每个旋翼实现正反两个方向上不同速度的旋转运动，且各旋翼能单独控制。
3.根据权利要求1所述的四旋翼两栖机器人球形机构，其特征在于，固定座上设有轴承，四旋翼机构与球壳机构之间通过轴承连接，即长轴上的连接轴穿入固定在两个固定座内的轴承中形成转动轴。
4.根据权利要求1-3任一所述的四旋翼两栖机器人球形机构，其特征在于，能完成空中飞行和地面滚动两种运动方式。
5.根据权利要求4所述的四旋翼两栖机器人球形机构，其特征在于，所述两种运动方式均由四个旋翼提供动力，通过配置各旋翼的转速及转向，实现机器人在空中的上下、前后、左右飞行、侧向飞行及悬停，实现机器人在地面上的前后滚动及转向。
【专利摘要】本发明公开了一种四旋翼两栖机器人球形机构，由旋翼机构与球壳机构组成，旋翼机构由长轴、短轴、基座、四个旋翼与四个电机组成，球壳机构由柔性杆、两个固定座与滚动环组成，长轴与短轴相互垂直安装且其轴线在同一平面，四个旋翼及电机对称安装在长轴和短轴上，长轴上的连接轴与球壳机构的固定座连接，使得旋翼机构绕长轴相对于球壳机构进行转动。机器人由旋翼机构提供动力，通过对四个旋翼的转动速度和方向进行配置，使机器人实现在空中飞行或在地面滚动。在空中飞行时，球壳机构作为保护装置，在地面滚动时，球壳机构既作为保护装置又作为滚动装置。本发明具有结构简单、功能实用、拆装方便、便于维护、成本低廉等特点。
【IPC分类】B60F5-02, B64C27-08
【公开号】CN104786768
【申请号】CN201510191622
【发明人】李涛, 刘效, 骆敏舟, 陈赛旋, 付龙, 庄晓明, 魏强, 王美玲, 张丽华
【申请人】中国科学院合肥物质科学研究院, 常州先进制造技术研究所
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月21日