一种可抛掷折展球形机器人

本发明属于机器人，特别是涉及一种可抛掷折展球形机器人。

背景技术：

1、在救灾过程中，为了提高受困者的生存几率，搜救人员需要尽可能在48小时的黄金救援时间内完成搜救。然而，现实中的搜救工作开展的往往相当困难，例如道路中断、受困者被废墟掩埋等情况，都会给搜救工作带来严重阻碍，从而快速消耗本就宝贵的黄金救援时间。

2、为了提高搜救效率，通过机器人辅助搜救人员开展搜救工作，已经越来越多的在现实搜救工作中被应用。

3、但是，对于一些较为特殊搜救场景，搜救人员即使在第一时间来到搜救现场，但可能进入现场的道路已经中断，搜救人员想要进入现场，则需要花费大量的时间，进而造成黄金救援时间的消耗。

4、为了解决搜救人员无法第一时间进入现场开展搜救的问题，目前主要采用基于无人机的飞行式机器人从空中进入现场，但飞行式机器人的搜救存在一定的局限性，其只能在空中进行搜索，无法像地面行进式机器人那样可以深入废墟内进行搜索，而传统的地面行进式机器人也会因为道路中断，无法与搜救人员一同进入现场。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可抛掷折展球形机器人，能够以球形初始状态并以抛掷方式越过障碍进入现场，进行现场后可由球形初始状态变为全向平移式构型，之后可以按照地面行进式机器人的工作方式深入废墟狭缝内部进行搜索，充分利用宝贵的黄金救援时间开展受困者的搜寻工作。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种可抛掷折展球形机器人，包括上机体、下机体、折展臂及电动全向轮；所述上机体与下机体之间连接有拉力弹簧，拉力弹簧数量若干，若干拉力弹簧沿上机体和下机体的圆周方向均匀布设；所述折展臂数量若干，若干折展臂沿上机体和下机体的圆周方向均匀布设，折展臂一端与上机体相铰接，折展臂另一端与下机体锁卡连接；所述电动全向轮设置在折展臂的中部内侧；所述可抛掷折展球形机器人的重心位于下机体内部。

3、所述上机体包括上机体外壳、上机体封盖、拉力弹簧收纳管、对开式门板、门板开闭驱动舵机、门板开闭传动组件、控制器及电池；所述拉力弹簧收纳管与拉力弹簧数量相等且位置一一对应，拉力弹簧收纳管固定安装在上机体外壳与上机体封盖之间；所述拉力弹簧一端插入拉力弹簧收纳管内并与上机体外壳固定连接，拉力弹簧另一端穿出上机体封盖并与下机体固定连接；所述对开式门板数量若干，若干对开式门板沿上机体外壳圆周方向均匀布设；所述门板开闭驱动舵机、门板开闭传动组件、控制器及电池均安装在上机体外壳内部；所述门板开闭驱动舵机与控制器进行电连接，门板开闭驱动舵机和控制器由电池进行供电；所述门板开闭驱动舵机与对开式门板之间通过门板开闭传动组件传动连接。

4、所述门板开闭传动组件包括驱动盘及传动支臂；所述传动支臂与对开式门板数量相等且位置一一对应；所述驱动盘同轴固装在门板开闭驱动舵机的动力输出轴上，所述传动支臂一端与驱动盘相连，传动支臂另一端与对开式门板相连。

5、所述传动支臂包括摆杆、第一关节块、第二关节块、第三关节块、第一连杆、第二连杆、第三连杆及第四连杆；所述摆杆一端与驱动盘相铰接，摆杆另一端与第一关节块一端和第一连杆一端共轴铰接在一起；所述第一关节块中部与上机体外壳相铰接，第一关节块另一端与第二连杆一端相铰接；所述第一连杆另一端与第二关节块中部相铰接，第二关节块一端与上机体外壳相铰接，第二关节块另一端与第三连杆一端相铰接，第三连杆另一端与对开式门板的一侧门板相铰接；所述第二连杆另一端与第三关节块中部相铰接，第三关节块一端与上机体外壳相铰接，第三关节块另一端与第四连杆一端相铰接，第四连杆另一端与对开式门板的另一侧门板相铰接。

6、在所述对开式门板的两侧门板与下机体之间均设置有折展臂；在所述上机体外壳与下机体之间也设置有折展臂，且所述电动全向轮设置在位于上机体外壳与下机体之间的折展臂上。

7、所述折展臂采用多节式组合结构，包括臂体单元节、推力弹簧及弹性拉筋；所述臂体单元节数量若干，若干臂体单元节串联铰接在一起，臂体单元节采用具有弹性的柔性材料制作；所述臂体单元节采用梯形结构，相邻臂体单元节的长底边端点设为铰接点，所述推力弹簧设置在相邻臂体单元节的短底边之间；所述弹性拉筋一端固连在折展臂最远端的臂体单元节上，弹性拉筋另一端依次穿过折展臂上其余臂体单元节、上机体外壳、拉力弹簧收纳管及拉力弹簧后与下机体固定连接。

8、所述折展臂具有两种结构形态，包括圆弧状形态和平直状形态；当所述折展臂处于圆弧状形态时，所述推力弹簧处于压缩状态，压缩状态下的推力弹簧内嵌隐藏在臂体单元节内部孔槽中，相邻臂体单元节的斜边无缝接靠在一起，所述弹性拉筋处于伸长绷紧状态；当所述折展臂处于平直状形态时，所述推力弹簧处于伸长状态，折展臂上的所有臂体单元节呈直线排列，相邻臂体单元节的斜边脱离接触，所述弹性拉筋处于回缩绷紧状态。

9、所述下机体包括下机体外壳、下机体封盖及电磁锁具；所述电磁锁具数量若干，若干电磁锁具在下机体外壳内部沿圆周方向均匀布设，电磁锁具固定安装在下机体外壳和下机体封盖之间，电磁锁具的伸缩式锁杆穿过下机体外壳与折展臂最远端的臂体单元节进行锁卡配合；所述电磁锁具与控制器进行电连接，电磁锁具由电池进行供电。

10、所述电动全向轮包括车轮、轮架、驱动电机、转接盘及转接板；所述转接板与折展臂中段的臂体单元节固定连接，所述轮架固定安装在转接板上，所述驱动电机固定安装在轮架上，所述车轮通过转接盘与驱动电机的电机轴同轴固连；所述驱动电机与控制器进行电连接，驱动电机由电池进行供电。

11、本发明的有益效果：

12、本发明的可抛掷折展球形机器人，能够以球形初始状态并以抛掷方式越过障碍进入现场，进行现场后可由球形初始状态变为全向平移式构型，之后可以按照地面行进式机器人的工作方式深入废墟狭缝内部进行搜索，充分利用宝贵的黄金救援时间开展受困者的搜寻工作。

技术特征：

1.一种可抛掷折展球形机器人，其特征在于：包括上机体、下机体、折展臂及电动全向轮；所述上机体与下机体之间连接有拉力弹簧，拉力弹簧数量若干，若干拉力弹簧沿上机体和下机体的圆周方向均匀布设；所述折展臂数量若干，若干折展臂沿上机体和下机体的圆周方向均匀布设，折展臂一端与上机体相铰接，折展臂另一端与下机体锁卡连接；所述电动全向轮设置在折展臂的中部内侧；所述可抛掷折展球形机器人的重心位于下机体内部。

2.根据权利要求1所述的一种可抛掷折展球形机器人，其特征在于：所述上机体包括上机体外壳、上机体封盖、拉力弹簧收纳管、对开式门板、门板开闭驱动舵机、门板开闭传动组件、控制器及电池；所述拉力弹簧收纳管与拉力弹簧数量相等且位置一一对应，拉力弹簧收纳管固定安装在上机体外壳与上机体封盖之间；所述拉力弹簧一端插入拉力弹簧收纳管内并与上机体外壳固定连接，拉力弹簧另一端穿出上机体封盖并与下机体固定连接；所述对开式门板数量若干，若干对开式门板沿上机体外壳圆周方向均匀布设；所述门板开闭驱动舵机、门板开闭传动组件、控制器及电池均安装在上机体外壳内部；所述门板开闭驱动舵机与控制器进行电连接，门板开闭驱动舵机和控制器由电池进行供电；所述门板开闭驱动舵机与对开式门板之间通过门板开闭传动组件传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种可抛掷折展球形机器人，其特征在于：所述门板开闭传动组件包括驱动盘及传动支臂；所述传动支臂与对开式门板数量相等且位置一一对应；所述驱动盘同轴固装在门板开闭驱动舵机的动力输出轴上，所述传动支臂一端与驱动盘相连，传动支臂另一端与对开式门板相连。

4.根据权利要求3所述的一种可抛掷折展球形机器人，其特征在于：所述传动支臂包括摆杆、第一关节块、第二关节块、第三关节块、第一连杆、第二连杆、第三连杆及第四连杆；所述摆杆一端与驱动盘相铰接，摆杆另一端与第一关节块一端和第一连杆一端共轴铰接在一起；所述第一关节块中部与上机体外壳相铰接，第一关节块另一端与第二连杆一端相铰接；所述第一连杆另一端与第二关节块中部相铰接，第二关节块一端与上机体外壳相铰接，第二关节块另一端与第三连杆一端相铰接，第三连杆另一端与对开式门板的一侧门板相铰接；所述第二连杆另一端与第三关节块中部相铰接，第三关节块一端与上机体外壳相铰接，第三关节块另一端与第四连杆一端相铰接，第四连杆另一端与对开式门板的另一侧门板相铰接。

5.根据权利要求4所述的一种可抛掷折展球形机器人，其特征在于：在所述对开式门板的两侧门板与下机体之间均设置有折展臂；在所述上机体外壳与下机体之间也设置有折展臂，且所述电动全向轮设置在位于上机体外壳与下机体之间的折展臂上。

6.根据权利要求5所述的一种可抛掷折展球形机器人，其特征在于：所述折展臂采用多节式组合结构，包括臂体单元节、推力弹簧及弹性拉筋；所述臂体单元节数量若干，若干臂体单元节串联铰接在一起，臂体单元节采用具有弹性的柔性材料制作；所述臂体单元节采用梯形结构，相邻臂体单元节的长底边端点设为铰接点，所述推力弹簧设置在相邻臂体单元节的短底边之间；所述弹性拉筋一端固连在折展臂最远端的臂体单元节上，弹性拉筋另一端依次穿过折展臂上其余臂体单元节、上机体外壳、拉力弹簧收纳管及拉力弹簧后与下机体固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种可抛掷折展球形机器人，其特征在于：所述折展臂具有两种结构形态，包括圆弧状形态和平直状形态；当所述折展臂处于圆弧状形态时，所述推力弹簧处于压缩状态，压缩状态下的推力弹簧内嵌隐藏在臂体单元节内部孔槽中，相邻臂体单元节的斜边无缝接靠在一起，所述弹性拉筋处于伸长绷紧状态；当所述折展臂处于平直状形态时，所述推力弹簧处于伸长状态，折展臂上的所有臂体单元节呈直线排列，相邻臂体单元节的斜边脱离接触，所述弹性拉筋处于回缩绷紧状态。

8.根据权利要求7所述的一种可抛掷折展球形机器人，其特征在于：所述下机体包括下机体外壳、下机体封盖及电磁锁具；所述电磁锁具数量若干，若干电磁锁具在下机体外壳内部沿圆周方向均匀布设，电磁锁具固定安装在下机体外壳和下机体封盖之间，电磁锁具的伸缩式锁杆穿过下机体外壳与折展臂最远端的臂体单元节进行锁卡配合；所述电磁锁具与控制器进行电连接，电磁锁具由电池进行供电。

9.根据权利要求8所述的一种可抛掷折展球形机器人，其特征在于：所述电动全向轮包括车轮、轮架、驱动电机、转接盘及转接板；所述转接板与折展臂中段的臂体单元节固定连接，所述轮架固定安装在转接板上，所述驱动电机固定安装在轮架上，所述车轮通过转接盘与驱动电机的电机轴同轴固连；所述驱动电机与控制器进行电连接，驱动电机由电池进行供电。

技术总结
一种可抛掷折展球形机器人，包括上机体、下机体、折展臂及电动全向轮；上机体与下机体之间连接有拉力弹簧，拉力弹簧数量若干，若干拉力弹簧沿上机体和下机体的圆周方向均匀布设；折展臂数量若干，若干折展臂沿上机体和下机体的圆周方向均匀布设，折展臂一端与上机体相铰接，折展臂另一端与下机体锁卡连接；电动全向轮设置在折展臂的中部内侧；可抛掷折展球形机器人的重心位于下机体内部。本发明的可抛掷折展球形机器人能够以球形初始状态并以抛掷方式越过障碍进入现场，进行现场后可由球形初始状态变为全向平移式构型，之后可以按照地面行进式机器人的工作方式深入废墟狭缝内部进行搜索，充分利用宝贵的黄金救援时间开展受困者的搜寻工作。

技术研发人员：陶广宏,杨涛,岳思博,郑乃夫,赵思涵
受保护的技术使用者：沈阳航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15