详情

原文传递一种环境信息采集空陆两栖球形机器人

专利名称：	一种环境信息采集空陆两栖球形机器人
摘要：	本发明公开了一种环境信息采集空陆两栖球形机器人，包括球形外框、机架、横梁、挂架、气体检测装置、云台相机模块、动力系统、控制系统和电源系统。该空陆两栖球形机器人兼具移动机器人和多轴飞行器特性，通过遥操作结合图传模块可对其进行远程控制，通过对四个旋翼的倾转方向和转速控制可实现空中飞行、悬停、地面移动、零半径转弯等运动。球形外框对内部系统起支撑和保护作用的同时提供了充裕的载荷模块安装空间，可根据实际检测需要柔性抓手模块、液体采集模块或安装土壤采集模块，极大地提高了该机器人的实用性。本发明结构紧凑、运动灵活、扩展模块拆装方便、便于携带和回收，可广泛应用于环境探测、星球探索等领域。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京航空航天大学
发明人：	战强;鲍新宇;田新扬;张印;陈祥臻;许钦桓;曹秀洁
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910301959.1
公开号：	CN110171260A
分类号：	B60F5/02(2006.01);B;B60;B60F;B60F5
申请人地址：	100191 北京市海淀区学院路37号
主权项：	1.一种环境信息采集空陆两栖球形机器人，其特征在于：包括球形外框、机架、横梁、挂架、气体检测装置、云台相机模块、动力系统、控制系统和电源系统。所述球形外框包括左导轨环、右导轨环、八边形框、两个轴承座和两个轴端固定盖。所述左导轨环和右导轨环为直径相等的两个圆环，竖直平行布置。所述八边形框的两条平行边的两端分别与左、右两导轨环固连，且八边形框所在的平面平分两个导轨环平面。所述两个轴承座固定于八边形框的另两条平行边的中点处，且两个轴承座旋转中心的连线与左导轨环和右导轨环旋转中心的连线重合。所述两个轴端固定盖分别固定于两个轴承座外端面。所述机架由四根旋翼支撑梁和一块基板组成。所述四根旋翼支撑梁长度相等，间隔90°对心固定于基板上，每根旋翼支撑梁末端有一个电机座。所述基板上端面开有安装孔。所述横梁左右两端分别与球形外框的两个轴承座铰接。所述机架置于横梁中心处，一端与横梁以转动副铰接，另一端与横梁内的电机输出轴固连，且任意一根旋翼支撑梁与两个轴承座旋转中心连线的夹角均为45°，在电机的驱动下，所述机架可绕横梁中心轴线旋转。所述动力系统包括四个桨叶、四个旋翼电机、四个电子调速器和一个调姿电机。所述四个桨叶分别安装在四个旋翼电机上，四个旋翼电机分别与机架的四根旋翼支撑梁末端的电机座紧固。所述四个电子调速器分别固定于机架的四根旋翼支撑梁上。所述调姿电机固定于横梁上。所述控制系统包括主控板、驱动模块、通信模块、惯性测量单元。所述控制系统固定在机架的基板上。所述挂架固定于横梁中心处正下方。所述气体检测装置、电源系统、云台相机模块均固定于挂架上。所述云台相机模块包括一个多轴云台和一个相机，所述相机安装于多轴云台上。 2.根据权利要求1中所述的环境信息采集空陆两栖球形机器人，其特征在于：所述机架由四根旋翼支撑梁和一根空心轴固连组成。四根旋翼支撑梁长度相等且相对于空心轴中心对称布置，构成“H”形，每根旋翼支撑梁末端各有一个电机座，四个电机座的中心点的连线构成一正方形，且共线的两根旋翼支撑梁的电机座的中心连线与空心轴轴线垂直，所述空心轴可套在横梁上，且空心轴轴线与横梁的轴线重合。 3.根据权利要求1中所述的环境信息采集空陆两栖球形机器人，其特征在于：所述球形外框可包括两个、三个、四个八边形框，所述八边形框也可被圆形框代替。 4.根据权利要求1中所述的环境信息采集空陆两栖球形机器人，其特征在于：所述挂架可以安装柔性抓手模块、液体采集模块、土壤采集模块。 5.根据权利要求4中所述的环境信息采集空陆两栖球形机器人，其特征在于：所述柔性抓手模块包括转接法兰、连续体机械臂和机械手。所述柔性抓手模块通过转接法兰与挂架固定。所述连续体机械臂一端与转接法兰固连，另一端与所述机械手掌部固连。所述机械手可以是两指、三指、四指或五指结构。 6.根据权利要求4中所述的环境信息采集空陆两栖球形机器人，其特征在于：所述液体采集模块包括模块外壳、软管回收电机、软管回收轮、线绳、蠕动泵、环形支撑件、采样瓶、两根采样软管和软管夹子。所述液体采集模块通过模块外壳上端面与挂架固连。所述软管回收电机和蠕动泵分别固定于模块外壳上。所述采样瓶通过环形支撑件与模块外壳侧端面固定。所述蠕动泵的进、出口配装有采样软管，且出口处的采样软管伸进采样瓶内。所述软管回收轮与软管回收电机输出轴紧固，其上缠有线绳，并通过软管夹子与蠕动泵进口处的采样软管端部固定在一起，软管回收电机的正反向旋转可拉起和释放采样软管。 7.根据权利要求4中所述的环境信息采集空陆两栖球形机器人，其特征在于：所述土壤采集模块包括安装座、支撑板、电机、联轴器、传动轴、两根光轴、弹簧、两个连接块、限位销、土壤收集盒、钻头、防护罩和罩板。所述土壤采集模块通过安装座与挂架固连。所述支撑板固定在安装座下端。所述两根光轴上端对称固定于支撑板两侧，下端与土壤收集盒左右两侧的连接块固连。所述电机固定于支撑板中心，其输出轴通过联轴器与传动轴固定。所述传动轴末端在轴向方向开有盲孔，在径向开有条形槽。所述钻头上端进入传动轴的盲孔并与其滑配。所述钻头上端径向固定一限位销，所述限位销穿过传动轴的条形槽与其滑配。所述弹簧上端与传动轴的轴肩接触，下端与限位销接触。所述土壤收集盒两侧固连两个连接块。所述罩板固定于土壤收集盒顶部，且罩板正中心开有圆孔，圆孔上开有对称条形槽，其尺寸可保证限位销无阻碍通过。所述防护罩呈中空轴形，套在钻头外侧并固定在土壤收集盒下端。
所属类别：	发明专利