[發(fā)明專利]一種飛行球形機器人

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711193778.9
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107856856A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃智超;崔海華;俞威威;熊蓉;賈華宇;韋號
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B64C39/00
• 分類號: B64C39/00;B64C1/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所32237
• 代理人: 賀翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機器人和航空系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及飛行球形機器人。

背景技術(shù)

球形機器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用與工業(yè)、國防和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，因為運動靈活、效率高等特點受到很多人的青睞。但是球形機器人受地形限制比較嚴(yán)重，遇到障礙則無法通行，不能實現(xiàn)越障功能。

無人機尤其是旋翼無人機具有飛行速度快，垂直起降等優(yōu)點，也受到各個國家的重視。但是當(dāng)前的旋翼無人機飛行能量損耗大，旋翼暴露在外容易發(fā)生安全問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)新穎的飛行球形機器人；將地面球形機器人的運動特點與飛行器的靈活特點結(jié)合起來，使得球形飛行機器人能夠根據(jù)周圍環(huán)境和工作需求選擇最優(yōu)的運動方式。同時這種飛行球形機器人可以避免旋翼的葉片暴露，進(jìn)而發(fā)生危險事故。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種飛行球形機器人，包含兩個機臂，包含機身、第一至第二機臂、一組舵面、第一至第四舵機和第一至第三旋翼模塊；

所述機身呈空心球體，其兩側(cè)設(shè)有用于安裝第一機臂、第二機臂的空缺；

所述第一機臂、第二機臂均呈弧面，其上端均設(shè)有轉(zhuǎn)軸；

所述第一機臂、第二機臂通過其上端的轉(zhuǎn)軸分別和機身兩側(cè)鉸接，使得第一機臂、第二機臂能夠繞其轉(zhuǎn)軸相對所述機身自由轉(zhuǎn)動；

所述第一舵機、第二舵機對稱設(shè)置在機身兩側(cè)，其中，所述第一舵機的輸出端和所述第一機臂上的轉(zhuǎn)軸固連，用于控制所述第一機臂和機身之間的開合程度；所述第二舵機的輸出端和所述第二機臂上的轉(zhuǎn)軸固連，用于控制所述第二機臂和機身之間的開合程度；

所述第一機臂、第二機臂和機身完全合攏時，形成完整的空心球體；

所述第一至第三旋翼模塊均包含螺旋槳和無刷電機，其中，無刷電機的輸出端和旋翼的轉(zhuǎn)軸固定相連；

所述第一至第三旋翼模塊分別設(shè)置在第一機臂內(nèi)壁中心、第二機臂內(nèi)壁中心、機身內(nèi)壁的頂點，均用于提供升力；

所述一組舵面包含第一舵面和第二舵面，所述第一舵面和第二舵面為對稱翼型；

所述第三舵機、第四舵機均設(shè)置在第三旋翼模塊下，其輸出端分別和第一舵面、第二舵面固連，分別用于控制第一舵面、第二舵面進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。

作為本發(fā)明一種飛行球形機器人進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述第一機臂、第二機臂、機身由3D打印整體制造，3D打印材料為光固化樹脂。

作為本發(fā)明一種飛行球形機器人進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述機身內(nèi)設(shè)有設(shè)有電源模塊和飛控模塊；

所述電源模塊與飛控模塊相連，用于提供電力；

所述飛控模塊包括陀螺儀、加速計、磁力計、氣壓傳感器、GPS單元、第一至第三電氣調(diào)速器和控制單元；

所述陀螺儀用于感應(yīng)飛行球形機器人的轉(zhuǎn)動角速度速度，并將其傳遞給所述控制模單元；

所述加速計用于感應(yīng)飛行球形機器人的加速度，并將其傳遞給所述控制單元；

所述磁力計用于感應(yīng)飛行球形機器人的方位，并將其傳遞給所述控制單元；

所述氣壓傳感器感應(yīng)飛行球形機器人的高度，并將其傳遞給所述控制單元；

所述GPS單元感應(yīng)飛行球形機器人的坐標(biāo)，并將其傳遞給所述控制單元；

所述控制單元分別和陀螺儀、加速計、磁力計、氣壓傳感器、GPS單元、第一至第四舵機電氣相連，所述控制單元還分別通過第一至第三電子調(diào)速器和第一至第三旋翼模塊中的無刷電機對應(yīng)電氣相連，所述控制單元用于根據(jù)陀螺儀、加速計、磁力計、氣壓傳感器、GPS單元的感應(yīng)信號控制第一至第四舵機、第一至第三電子調(diào)速器工作。

作為本發(fā)明一種飛行球形機器人進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述螺旋槳采用5030二葉全碳纖維螺旋槳。

作為本發(fā)明一種飛行球形機器人進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述機身、第一機臂、第二機臂均采用對稱鏤空處理。

作為本發(fā)明一種飛行球形機器人進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述第一至第三旋翼模塊處于同一平面上。

作為本發(fā)明一種飛行球形機器人進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述第一機臂、第二機臂相對機身的旋轉(zhuǎn)角度范圍均為0°到90°。

作為本發(fā)明一種飛行球形機器人進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述電源模塊采用11.1V鋰電池。

本發(fā)明提供的飛行球形機器人，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下增益效果：

本發(fā)明能夠任意轉(zhuǎn)換兩種運動形態(tài)，當(dāng)飛行球形機器人在空中墜落時，可以直接控制機身兩側(cè)舵機，使機臂旋轉(zhuǎn)90°形成折疊狀態(tài)，有效的保護(hù)機身結(jié)構(gòu)和機載設(shè)備，以及防止旋翼暴露在外造成危險。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的展開狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；