一种空中飞行式球形机器人的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种空中飞行式球形机器人。该机器人包括一个轻质网状球壳、一个旋转翼装置、一个中央控制箱、八个可控翼片、上下两个圆环支架和一个摄像头装置，所述轻质网状球壳依次与上下两个圆环支架相连；所述旋转翼装置和可控翼片与中央控制箱相连；所述中央控制箱与上圆环支架相连；所述摄像头装置与下圆环支架相连。本发明空中飞行式球形机器人能实现空中飞行运动，具有良好的环境适应性，可广泛适用于空中侦查及未知环境下探测应用。
【专利说明】一种空中飞行式球形机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种空中飞行式球形机器人，是一种能应用于空中侦查及未知环境探测的球形机器人。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的飞速发展，机器人取代人工劳动已经成为时代发展的趋势，例如，按照运动方式的不同，可将机器人分为:轮式机器人、足式机器人、履带式机器人、球形机器人等。
[0003]其中，球形机器人作为一种新颖的移动机器人，同传统的轮式、履带式或足式移动机器人相比，具有一定的野外适应能力，不容易倾覆失效特性。球形机器人的研究工作已经开展了几十年了，自从芬兰赫尔辛基科技大学的海尔姆(Halme)等人于1996年制作了第一个球形机器人后，球形机器人逐渐成为国内外智能机器人研究领域的热点之一。在国外，意大利比萨大学、瑞典乌普萨拉大学和Rotimdus公司、NASA、加拿大魁北克省舍布鲁克大学等先后开展球形机器人研究，推出不同功能的球形机器人。在国内也有一些单位和学者开始方面的探索，北京邮电大学、北京航空航天大学、上海交通大学、苏州大学、国防科技大学和西安电子科技大学等院校都在球形机器人研究方面取得了 一定的研究成果。
[0004]目前出现的球形机器人只能在地面上滚动或在水里运动，还没有能实现飞行的球形机器人，这样就限制了球形机器人的运动范围。另外，一般的飞行器的旋转翼装置都安装在机体的外侧，容易与外界物体发生接触甚至碰撞，导致旋转翼装置的损坏；同时，还必须以一定的姿态才能顺利降落，对降落环境及控制方法要求较高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对以上问题，提出一种空中飞行式球形机器人，能满足在空中飞行并进行未知环境下的探测需求。
[0006]为了达到上述要求，本发明的构思是:
本发明采用球形机构，能够很好的适应不同环境进行探测工作，同时对内部旋转翼装置起到保护作用。该机器人采用旋转翼装置及其上安装的可控翼片实现升降运动，同时通过对八个可控翼片的控制实现机器人在空中的运动姿态和运动轨迹。机器人虽然不可以搭载重物，但可以搭载摄像头装置及其他传感设备进行空中侦查及未知环境下的探测。
[0007]根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案:
一种空中飞行式球形机器人，包括一个轻质网状球壳、一个旋转翼装置、一个中央控制箱、八个可控翼片、上下两个圆环支架和一个摄像头装置；其特征在于:所述轻质网状球壳依次与上下两个圆环支架相连，上圆环支架安装于轻质网状球壳半球截面处，下圆环支架安装于轻质网状球壳下半球处，与上圆环支架平行安装；所述旋转翼装置和可控翼片与中央控制箱相连；该旋转翼装置的中心轴与上下两个圆环支架轴向定位转动连接；该中央控制箱通过电机和舵机分别对旋转翼装置和可控翼片进行控制；所述中央控制箱与上圆环支架相连，连接轴线与旋转翼装置旋转轴线重合；所述摄像头装置与下圆环支架相连，该下圆环支架还可以搭载其他传感设备。
[0008]所述球壳结构为网状结构，大大减轻整个机器人重量；同时采用软材料，该软材料为塑料ABS树脂，具有韧性好，强度高，质量轻特点，且外型美观。
[0009]所述旋转翼装置及可控翼片实现机器人升降及空中悬停运动，对八个可控翼片进行协调控制，实现机器人空中姿态变化运动。机器人在空中运动时，遇到障碍物时，通过轻质网状球壳的减震保护内部控制系统及其他模块的稳定性，同时在机器人降落时可以以任何姿态降落，减少了对环境的依耐性和控制的复杂性。
[0010]本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点:
(1)本发明空中飞行式球形机器人结构简单，质量轻巧，实现了球形机器人在空中飞行运动，提高了球形机器人的灵活性和运动范围；
(2)本发明空中飞行式球形机器人通过控制旋转翼装置和八个可控翼片，可以实现机器人的全方位飞行；
(3)本发明空中飞行式球形机器人旋转翼装置、八个可控翼片和内部控制系统在轻质网状球壳的内部，球壳起到保护作用，提高了机器人飞行时的安全；
(4)本发明空中飞行式球形机器人可以以任何姿态落地，对降落场地适应性高。降落后可以通过对旋转翼装置和八个可控翼片的协调控制，调整机器人的姿态；
(5)本发明空中飞行式球形机器人虽然不可以搭载重物，但可以搭载摄像头装置及其他传感设备进行空中侦查及未知环境下的探测，具有广阔的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的结构示意图。
[0012]图2是本发明的空中运动不意图。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图对本发明的优选实施例作进一步的说明。
[0014]实施例一:
参见图1和图2,本空中飞行式球形机器人,包括一个轻质网状球壳(I)、一个旋转翼装置(2)、一个中央控制箱(3)、八个可控翼片(5)、上下两个圆环支架(4、6)和一个摄像头装置(7);所述轻质网状球壳(I)依次与上下两个圆环支架(4、6)相连，上圆环支架(4)安装于轻质网状球壳(I)半球截面处，下圆环支架(6)安装于轻质网状球壳(I)下半球处，与上圆环支架(4)平行安装；所述旋转翼装置(2)和可控翼片(5)与中央控制箱(3)相连；该旋转翼装置(2)的中心轴与上下两个圆环支架(4、6)轴向定位转动连接；该中央控制箱(3)通过电机和舵机分别对旋转翼装置(2)和可控翼片(5)进行控制；所述中央控制箱(3)与上圆环支架(4)相连，连接轴线与旋转翼装置(2)旋转轴线重合；所述摄像头装置(7)与下圆环支架(6 )相连，该下圆环支架(6 )还可以搭载其他传感设备。
[0015]实施例二:
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下:所述球壳结构为网状结构(1)，大大减轻整个机器人重量；同时采用软材料，该软材料为塑料ABS树脂，具有韧性好，强度高，质量轻特点，且外型美观。
[0016]实施例三:
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下:参见图2，本空中飞行式球形机器人，包括一个轻质网状球壳(I)、一个旋转翼装置(2)、一个中央控制箱(3)、八个可控翼片(5)、上下两个圆环支架(4、6)和一个摄像头装置(7)。
[0017]所述旋转翼装置(2)和可控翼片(5)实现机器人升降及空中悬停运动，对八个可控翼片(5)进行协调控制，实现机器人空中姿态变化运动。
[0018]机器人在空中运动时，遇到障碍物时，通过轻质网状球壳(I)的减震保护内部控制系统及其他模块的稳定性，同时在机器人降落时可以以任何姿态降落，减少了对环境的依耐性和控制的复杂性。
[0019]实施例四:本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下:机器人虽然不可以搭载重物，但可以搭载摄像头装置(7 )及其他传感设备进行空中侦查及未知环境下的探测，具有广阔的应用前景。
[0020]本发明的工作过程如下:
本发明空中飞行式球形机器人结构简单，质量轻巧，实现了球形机器人在空中飞行运动，提高了球形机器人的灵活性和运动范围。本发明空中飞行式球形机器人采用旋转翼装置(2)及可控翼片(5)实现机器人升降及空中悬停运动，对八个可控翼片(5)进行协调控制，实现机器人空中姿态变化运动。本发明空中飞行式球形机器人在空中运动时，遇到障碍物时，通过轻质网状球壳(I)的减震保护内部控制系统及其他模块的稳定性，同时在机器人降落时可以以任何姿态降落，减少了对环境的依耐性和控制的复杂性。本发明空中飞行式球形机器人虽然不可以搭载重物，但可以搭载摄像头装置(7)及其他传感设备进行空中侦查及未知环境下的探测，具有广阔的应用前景。
【权利要求】
1.一种空中飞行式球形机器人，包括一个轻质网状球壳(I)、一个旋转翼装置(2)、一个中央控制箱(3)、八个可控翼片(5)、上下两个圆环支架(4、6)和一个摄像头装置(7);其特征在于:所述轻质网状球壳(I)依次与上下两个圆环支架(4、6)相连，上圆环支架(4)安装于轻质网状球壳(I)半球截面处，下圆环支架(6)安装于轻质网状球壳(I)下半球处，与上圆环支架(4)平行安装；所述旋转翼装置(2)和可控翼片(5)与中央控制箱(3)相连；该旋转翼装置(2)的中心轴与上下两个圆环支架(4、6)轴向定位转动连接；该中央控制箱(3)通过电机和舵机分别对旋转翼装置(2)和可控翼片(5)进行控制；所述中央控制箱(3)与上圆环支架(4)相连，连接轴线与旋转翼装置(2)旋转轴线重合；所述摄像头装置(7)与下圆环支架(6 )相连，该下圆环支架(6 )还可搭载其他传感设备。
2.根据权利要求1所述的空中飞行式球形机器人，其特征在于:所述轻质网状球壳(I)采用软材料，该软材料为塑料ABS树脂，具有韧性好，强度高，质量轻特点，且外型美观。
3.根据权利要求1所述的空中飞行式球形机器人，其特征在于:所述旋转翼装置(2)与八个可控翼片(5)结合控制，实现机器人空中悬停及姿态变化运动。
4.根据权利要求1所述的空中飞行式球形机器人，其特征在于:所述摄像头装置(7)，与中央控制箱(3)相连。
【文档编号】B64C27/20GK103895863SQ201410092744
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】罗均, 邹旭东, 姚骏峰, 祝川, 冯凯, 李梦 申请人:上海大学