[發明專利]自主發電筒形機構

有效

• 申請號: 201410092788.3
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103904824A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 謝少榮;馮凱;姚駿峰;鄒旭東;祝川
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H02K7/18
• 分類號: H02K7/18;H02K7/116;F03G3/06
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種筒形機構，特別是一種自主發電筒形機構。

背景技術

筒形機構在機器人領域的應用較少，它主要應用于被動式數據采集機器人領域，多作為機器人控制器、傳感器的支撐平臺。

???????查閱現有國內外文獻發現，現有被動式數據采集機器人的筒形機構大多為全封閉式的，而筒形機構主要用于支撐控制器和傳感器進行數據采集，必須確保所有通信、控制及傳感設備供電良好。現有解決方案包括內置電池配合人工拆分充電和內置電池配合太陽能板充電兩種，對于內置電池配合人工拆分充電方案，由于筒形機構的全密閉性，拆分不便，且多次拆裝易破壞筒形機構的密閉性，無法達到保溫作用。對于內置電池配合太陽能板充電的方案，充電效率低，并且筒形機構多安裝于機器人內部，接收太陽光少甚至沒有，對機器人結構要求高，受環境影響大。

???????對于全封閉式的筒形機構而言，如何實現自主高效發電，為通信、控制及傳感設備持續供電是設計研究的難題，關鍵在于設計自主發電的筒形機構。

被動式球形機器人研究正一步步深入，該類球形機器人多為軟體球殼結構，機器人上通信、控制及傳感設備需要安裝于內部筒形機構上，而在極地考察或火星探測中，需要達到機器人長續航要求，人工充電保證續航沒有可能性，而筒形機構在球形機器人內部，球殼的透光性差，容易出現供電不足的問題。

發明內容

本發明的目的在于針對已有技術存在缺陷，提供一種自主發電筒形機構，以滿足機器人續航時間長、通信、控制及傳感設備可持續工作、內部全密封、可拆裝多項技術要求。

為實現上述目的，本發明的構思是：設計一個擺式自主發電機構，擺桿一端固定低溫電池，另一端通過角件固定在橫桿上，直流發電機定子通過連接板與橫桿連接，通過左右兩端軸承座將與橫桿固定連接的零件安裝于軸上，軸上安裝有大直齒輪，小直齒輪安裝在直流發電機轉子上，軸同軸固定于左右蓋板上。機器人運動時，在慣性力作用下，橫桿將繞軸擺動，通過低溫電池產生的轉矩和直齒輪嚙合傳動，直流發電機轉子將相對其定子運動，將機械能轉換為電能。擺桿和左右桿非連接端均安裝萬向腳輪，萬向腳輪緊貼筒形結構內壁，減小自主發電機構軸向力和彎矩。左右蓋板通過螺釘旋配安裝在筒形殼體上，形成密閉內腔，并且軸通過螺母與左右蓋板同軸安裝。筒形殼體設計有登山扣孔，通過登山扣實現與機器人殼體的連接。為保證筒形機構內部密閉性，在軸上安裝一個過孔式導電滑環，連接內外信號線，使外部信號線在自主發電過程中位置保持不變。

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種自主發電筒形機構，包括一個筒形殼體、一塊左蓋板、一塊右蓋板、一根軸、一個擺式自主發電機構和一個過孔式導電滑環，其特征在于所述筒形殼體為兩端帶法蘭邊的開口空心圓柱體；所述左蓋板和右蓋板通過螺釘固定于筒形殼體的左右兩端；通過螺母將所述軸同軸固定于所述左蓋板和右蓋板上；所述擺式自主發電機構通過二個軸承座兩端支撐和軸向定位同軸安裝在所述軸上；所述筒形殼體法蘭邊上設計登山扣孔，可通過登山扣實現該筒形機構與內部空心機器人連接。

所述擺式自主發電機構由一根橫桿、一根擺桿、一根左桿、一根右桿、一個連接板、一個大直齒輪、一個小直齒輪、一個直流發電機、二個軸承座、二塊低溫電池和四個電池卡箍組成；所述連接板一側通過沉頭螺釘固定在所述橫桿上，另一側用螺釘固定直流發電機定子；所述軸承座分別固定于所述橫桿和連接板上；所述大直齒輪固定于所述軸上，所述小直齒輪與所述直流發電機轉子連接；所述擺桿與橫桿、左桿和右桿與擺桿均采用角件固定連接；通過所述電池卡箍將所述低溫電池安裝在所述擺桿與所述左右桿的連接處。

所述軸上安裝有一個過孔式導電滑環，所述過孔式導電滑環定子與橫桿周向固定；所有內部信號線與所述過孔式導電滑環定子連接，所有外部信號線與所述過孔式導電滑環轉子連接；

所述軸相對所述筒形殼體靜止，所述大直齒輪與小直齒輪嚙合；通過所述低溫電池提供擺動力矩，使所述橫桿和所述直流電動機定子繞所述軸轉動，由于所述大直齒輪和小直齒輪的嚙合傳動轉矩，使得所述直流電動機轉子轉動，實現自主發電。

所述左桿、右桿和擺桿的非連接端均安裝有萬向腳輪，所述左桿和右桿上的萬向腳輪分別緊貼左蓋板和右蓋板內壁滾動，所述擺桿上的萬向腳輪緊貼筒形殼體內壁滾動。

本發明與現有技術要比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點：

????1、本發明自主發電筒形機構利用擺式自主發電機構自主發電可將機械能轉化為電能，能為數據采集的通信、控制及傳感設備持續供電，實現機器人的長續航。