[發(fā)明專利]一種懸浮式傘形機器人及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110226221.0
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN112960096B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁丹;茅譯文;黃野;楊雪茹;李坤妍;丁依玲
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: B64B1/06
• 分類號: B64B1/06;B64B1/12;B64B1/30;B64B1/62
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

1.一種懸浮式傘形機器人，其特征在于：包括彈簧結(jié)構(gòu)(1)、碳纖維傘骨(2)、氣囊(3)、可升降置物結(jié)構(gòu)(4)、碳纖維圈(5)、推進裝置(6)、仿生擺動機構(gòu)(7)、集成模塊控制盒(8)和攝像模塊(9)；

在碳纖維傘骨(2)的圓周上間隔90度安裝推進裝置(6)，每個推進裝置(6)差動配合，實現(xiàn)水平方向的平移運動與方向變化；所述彈簧結(jié)構(gòu)(1)包括撐傘彈簧(1.1)、收傘彈簧(1.2)、推板(1.3)、滑塊(1.4)、套軸(1.8)，管軸(1.9)；所述撐傘彈簧(1.1)、收傘彈簧(1.2)、推板(1.3)均套在管軸(1.9)上，所述撐傘彈簧(1.1)和收傘彈簧(1.2)均與推板(1.3)連接，所述推板(1.3)內(nèi)側(cè)具有滑塊(1.4)，推板(1.3)與滑塊(1.4)接合處內(nèi)置電機；所述管軸(1.9)上收傘彈簧(1.2)的一側(cè)具有卡扣一(1.6)、管軸(1.9)上撐傘彈簧(1.1)的一側(cè)具有卡扣二(1.7)；收傘前收傘彈簧(1.2)壓緊，收傘時電機驅(qū)動滑塊(1.4)與卡扣一(1.6)松開，收傘彈簧(1.2)回彈，推動套軸(1.8)向下滑動，帶動傘面收起，同時由慣性壓緊撐傘彈簧(1.1)并繼續(xù)移動，當(dāng)滑塊(1.4)移動到卡扣二(1.7)時扣入，鎖住撐傘彈簧(1.1)，為下一次開傘提供初始的推力做準備；開傘時終端給出指令控制集成模塊控制盒(8)，集成模塊控制盒控制電機使滑塊(1.4)與卡扣二(1.7)松開，撐傘彈簧(1.1)回彈，推動套軸(1.8)向上滑動，當(dāng)滑塊(1.4)遇到卡扣一(1.6)時扣住，實現(xiàn)撐傘動作，同時壓緊收傘彈簧(1.2)，為下一次收傘做推力準備；所述套軸(1.8)與推板(1.3)外側(cè)固定結(jié)合，一起沿管軸(1.9)做上下運動，套軸(1.8)外側(cè)突起位置用于與碳纖維傘骨(2)相連，實現(xiàn)傘面的開合；

所述的氣囊(3)卡在碳纖維圈(5)內(nèi)，共兩層，外層氣囊(3.1)裝有氦氣，內(nèi)層氣囊(3.2)裝有空氣，配合安裝于氣囊底部正中位置的電動氣閥(3.3)，用來實現(xiàn)升降與懸浮功能；通過內(nèi)層氣囊(3.2)向外排出空氣，氦氣膨脹，整體密度隨之減小，實現(xiàn)上浮；反之，對內(nèi)層氣囊(3.2)充氣，空氣囊膨脹，氦氣被壓縮，實現(xiàn)下沉；在機器人運動到預(yù)設(shè)位置時吸入或排除空氣，使升力與重力平衡，實現(xiàn)定點懸浮；氣囊(3)結(jié)構(gòu)使得機器人在實現(xiàn)懸浮時不再需要額外動力，降低能耗，提高續(xù)航能力；

所述的仿生擺動機構(gòu)(7)用于配合推進裝置(6)實現(xiàn)水平方向的運動；前擺動節(jié)橫向連接板(7.1)前部通過卡扣四(7.4)卡于碳纖維傘骨(2)的第二連接架(2.2)上，前擺動節(jié)縱向連接板(7.2)與后擺動節(jié)橫向連接板(7.5)相連，前擺動節(jié)內(nèi)部電機(7.3)用于驅(qū)動前擺動節(jié)縱向連接板(7.2)與后擺動節(jié)的整體轉(zhuǎn)向運動，后擺動節(jié)縱向連接板(7.6)與擺尾(7.8)連接，后擺動節(jié)內(nèi)部電機(7.7)用于后擺動節(jié)縱向連接板(7.6)與驅(qū)動擺尾(7.8)的整體轉(zhuǎn)向運動，實現(xiàn)擺動推進。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮式傘形機器人，其特征在于：所述推進裝置(6)包括螺旋槳(6.1)，所述螺旋槳(6.1)由螺旋槳電機(6.2)、連接軸(6.3)、葉片(6.4)、全方位旋翼防護圈(6.5)、推進裝置架(6.6)五部分組成；全方位旋翼防護圈(6.5)通過中部柱體(6.7)與葉片(6.4)中心圈同心相套，通過下部的連接管(6.8)與推進裝置架(6.6)上的圓孔卡住，實現(xiàn)連接；螺旋槳電機(6.2)啟動，帶動連接軸(6.3)，使得葉片(6.4)轉(zhuǎn)動，通過四個螺旋槳(6.1)的差動配合，實現(xiàn)水平方向的平移運動與方向變化。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮式傘形機器人，其特征在于：所述傘形機器人的可升降置物結(jié)構(gòu)(4)通過剪叉機構(gòu)(4.1)實現(xiàn)置物框(4.2)的升降，剪叉機構(gòu)(4.1)上部連接連接板(4.3)，并通過連接板(4.3)上的卡扣三(4.32)直接卡于碳纖維傘骨(2)的第一連接架(2.1)上，置物框(4.2)與連接板(4.3)均有置物框滑槽結(jié)構(gòu)(4.21)和連接板滑槽結(jié)構(gòu)(4.31)，剪叉機構(gòu)(4.1)在滑槽內(nèi)定位與平移變形，實現(xiàn)置物框(4.2)的升降。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮式傘形機器人，其特征在于：所述的集成模塊控制盒(8)內(nèi)置集成控制電路實現(xiàn)所有運動控制，高靈敏度加速度傳感器在機器人因氣囊(3)被破壞下墜時迅速感應(yīng)，啟動推進裝置(6)提供升力，防止傷人。