[實用新型]球形跳躍機器人系統

有效

• 申請號: 201320503845.3
• 申請日: 2013-08-18
• 公開（公告）號: CN203528630U
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 左國玉;李振;屈文天;阮曉鋼
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B62D57/028
• 分類號: B62D57/028
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域：

本實用新型涉及的是一種球形跳躍機器人系統，屬于機器人技術領域。?

背景技術：

隨著機器人技術的不斷發展，機器人的應用擴展到災后救援、星際探測、軍事偵察及反恐等領域。與之對應的是對機器人的要求也越來越高。?

球形機器人以其靈活度高、抗沖擊性強等優點，在許多領域應用較為廣泛。目前球形機器人多采用內部驅動即重力矩進行驅動，重力矩在具體實現形式上一般是設法使機器人重心偏離球體的幾何形中心，從而決定了這種球形機器人只能采用滾動的運動方式，因此其爬坡和越障能力不足，不能適應較為復雜的地形環境。同時該類球形機器人還存在以下缺點和問題：?

1、運動過程較難控制；球形機器人在運動過程中球殼完全閉合，球體與接觸面發生近似的點接觸，因此其運動過程較難控制、穩定性較差，在爬坡、越障過程中受外界干擾后，很難恢復原來的運動軌跡。?

2、整體功能較弱；由于機器人以球體滾動為主要運動方式，而由于球殼存在使機器人內部整體相對于外界具有封閉性，因此不便于安裝對應的傳感器進行相應的勘探和測量。?

3、研究及分析困難；球形運動機器人的控制涉及到是一個非完整系統，由于非完整系統在減少機械結構復雜性的同時，對系統的分析和控制帶來了很大的難度。?

專利申請號為“200710192461.3”名稱為“多運動態球形機器人”的發明專利，公開了一種球形彈跳機器人，其包括兩個半球形殼體和驅動半球形殼體展開和閉合的螺旋伸縮機構，螺旋伸縮機構上裝設有彈跳機構。該多運動態球形機器人具有球態、兩輪態和彈跳三種運動形態，便于攜帶、運輸和投放，可在多種復雜地形環境中運動。該種機器人從根本上擺脫了依靠重力矩驅動的球形機器人的相對固定的模式，同時由于其可以實現兩輪態的運動，轉向時具有獨特的優勢，比其他運動方式能更靈活地轉向；配合對應的彈跳裝置?和控制系統，使機器人具有一定的越障功能，并可以實現機器人不同的運動狀態之間的切換。?

該方案存在以下缺點：?

（1）越障能力不足；由于其彈跳動力來源于機器人下所安裝的板簧，而板簧的形變較小且較難控制，導致其彈跳能力不足，因此其彈跳高度有限且不可控制。同時由于彈跳能力較弱，因此各個部分之間無法完全實現協調控制，整體控制效果不好。?

（2）機械本體結構較為復雜；由于跳躍機器人自身運動方式的特殊性，跳躍機器人需要具有較好的抗沖擊性，雖然該結構外部有球殼保護，可以減緩部分沖擊力，但由于而該機器人內部許多部件之間依靠較為復雜的機構傳動，因此在一定程度上限制了其運動狀態的持續性。?

（3）彈跳過程較為繁瑣；機器人的彈跳能量來自電機對板簧的收縮，整個過程實施和實現較為復雜。?

本實用新型主要對球殼可展開呈兩輪態的球形機器人進行研究，在機械方面設計簡單實用，便于分析和研究，在控制方面，實現了智能化、自動化，在很大程度上擴展了球形機器人的應用范圍和適應領域。并可為以后各類別機器人的設計和研究提供一定的參考。?

發明內容：

為了解決球形機器人運動方式及狀態單一，運動能力弱、適應性和靈活性差的缺點，本實用新型提供了一種球殼可展開呈兩輪態的球形跳躍機器人系統，該球形跳躍機器人系統具有結構簡單，多運動態、適應能力強和可控性能好等優點。?

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：?

球形跳躍機器人系統，其特征在于：包括機械本體和控制系統兩部分組成；?

機械本體包括有兩個氣缸固定框架，每個氣缸固定框架由一個固定框架外側板11與一個固定框架內側板12固定連接，雙作用氣缸9上部由鎖緊扣10固定于固定框架內側板12和固定框架外側板11之間，鎖緊扣10包括雙作用氣缸下部的鎖緊扣以及雙作用氣缸上部的鎖緊扣；氣缸活塞桿的下部安裝有氣缸腳墊24；所述的兩個氣缸固定框架均有固定框架光軸穿過；且所述的氣缸固定框架均與固定框架光軸14固連，兩個固定框架內側板12?相對，兩個固定框架外側板11均位于外側；?