[實用新型]一種多模式運動的球形機器人

有效

• 申請號: 202020595879.X
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN212149080U
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 王鵬飛;李秉洋;于潤祥;蔡志民;劉朋宇;羅斌;牛少華;王復濤
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院;華北科技學院;北京理工大學;佛山國防科技工業技術成果產業化應用推廣中心;佛山中國空間技術研究院創新中心
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 北京智乾知識產權代理事務所(普通合伙) 11552
• 代理人: 華冰

本實用新型公開了一種多模式運動的球形機器人，包括：滾動驅動模塊、跳躍驅動模塊、球形殼體，所述滾動驅動模塊及所述跳躍驅動模塊均設于所述球形殼體內部；所述球形殼體包括主體球殼及跳躍球殼，所述主體球殼的設有第一敞口端，所述跳躍球殼活動的罩設于所述第一敞口端處；所述跳躍驅動模塊包括彈性蓄能組件，所述彈性蓄能組件與所述跳躍球殼連接，所述彈性蓄能組件蓄能時，所述跳躍球殼向球心的方向收攏，所述彈性蓄能組件釋放彈性勢能時，所述跳躍球殼向遠離所述球心的方向彈出。該球形機器人不僅可以在水平地面上行駛，而且在落入低洼處，無法通過滾動行駛出來時，可轉換成跳躍行進模式跳出低洼。

技術領域

本實用新型涉及球形機器人領域，尤其涉及一種多模式運動的球形機器人。

背景技術

隨著科技的迅速發展，越來越多性能優異的機器人被投入到生活生產中，代替人們完成一些危險、高精密和重復性高的工作。隨著機器人技術的發展，對機器人的要求也不斷提高，對于探測型運動平臺，高度靈活性是其未來的必然發展趨勢。目前，陸地運動平臺主要以輪式、履帶式和足式為主，輪式和履帶式運動速度快、承載能力強，但穩定性和對環境的適應性較差；足式雖然幾何通過性強，但控制復雜。因此，具有運動速度快、穩定性強和控制簡單等優點的運動平臺將擁有極高的研究價值和應用前景。于是，球形機器人應運而生。

球形機器人是指一類驅動系統位于球殼(或球體)內部，通過內驅動方式實現球體運動的機器人。球形外殼使機器人具有天然的抗翻倒能力、穩定性強和幾何通過性良好等特點；球體運動為點接觸運動，運動阻力小，機器人運動效率高，能耗低；密封性的結構，對其中的金屬零件和電子器件都有良好的保護性，可以行駛在沙塵、潮濕和腐蝕性的惡劣環境中，可應用于軍事偵察和環境監測等領域。

球形機器人驅動方式主要分為偏心力矩驅動和角動量驅動，同時也衍生出一些特殊驅動形式的球形機器人，如彈跳式、外部輪廓上的變異型以及風力驅動式。芬蘭赫爾辛基理工大學A.Halme等人研制的單輪驅動式、西安電子科技大學李團結教授等人研制的移動質量驅動式、北京航空航天大學戰強教授等人研制的萬向輪驅動式和北京郵電大學孫漢旭等人研制的偏心質量驅動式等滾動式球形機器人，都具有高度靈活性，在大部分地形可以運動自如，但遇到低洼和障礙物較多的環境下行進困難；哈爾濱工業大學研究設計的一款跳躍式球形機器人，其雖然具有極強的幾何通過性，但在普通地形環境中行進速度較低，運動連續性較差，運動耗能高，續航能力弱。

實用新型內容

為解決上述技術問題之一，本實用新型提供一種多模式運動的球形機器人，該球形機器人不僅可以在水平地面上行駛，而且在落入低洼處，無法通過滾動行駛出來時，可轉換成跳躍行進模式跳出低洼。

本實用新型是通過以下技術方案實現的，一種多模式運動的球形機器人，包括：滾動驅動模塊，用于驅動所述球形機器人前進、后退及轉向；跳躍驅動模塊，用于驅動所述球形機器人跳躍；球形殼體，所述滾動驅動模塊及所述跳躍驅動模塊均設于所述球形殼體內部；所述球形殼體包括主體球殼及跳躍球殼，所述主體球殼的設有第一敞口端，所述跳躍球殼活動的罩設于所述第一敞口端處；所述跳躍驅動模塊包括彈性蓄能組件，所述彈性蓄能組件與所述跳躍球殼連接，所述彈性蓄能組件蓄能時，所述跳躍球殼向球心的方向收攏，所述彈性蓄能組件釋放彈性勢能時，所述跳躍球殼向遠離所述球心的方向彈出。

本實用新型所提供的一種多模式運動的球形機器人，通過安裝于球體內部的滾動驅動模塊，可以實現前進、后退及轉向動作，當遇到障礙或在低洼處時，可以通過跳躍驅動模塊彈出。具體的，通過跳躍球殼內的彈性蓄能組件，當在水平路面行駛或不需要跳起時，跳躍球殼保持緊貼主體球殼，此時彈性蓄能組件保持蓄能狀態，當需要跳躍時，彈性蓄能組件釋放彈性勢能，由于跳躍球殼活動安裝于主體球殼的外部，所以可以在彈性蓄能組件的彈性作用下瞬間擊地，進而將整個球體彈起越過障礙。

在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以有如下進一步的改進方案。