[發明專利]一種懸浮式傘形機器人及控制方法

有效

• 申請號: 202110226221.0
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN112960096B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 梁丹;茅譯文;黃野;楊雪茹;李坤妍;丁依玲
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: B64B1/06
• 分類號: B64B1/06;B64B1/12;B64B1/30;B64B1/62
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

本發明公開了一種懸浮式傘形機器人及控制方法，包括彈簧結構、氣囊、可升降置物結構、推進裝置、仿生擺動機構、集成模塊控制盒、攝像模塊，實現無外動力懸浮，進行自動跟隨與避障。主體機械架構包括傘面、碳纖維傘骨、碳纖維圈和彈簧結構，可以完成傘的開合，實現擋雨遮陽的功能。氣囊呈半球形，共兩層，外層裝氦氣，內層裝空氣，配合電動氣閥，實現機器人升降與懸浮功能。推進裝置由仿生擺動機構配合螺旋槳組成，實現水平方向的運動。集成模塊盒用于控制整個機器人的所有動作。本發明能夠實現自主避障，具有功能多樣、適應性好、運動靈活的特點。

技術領域

本發明涉及一種機器人及應用方法，尤其是涉及一種懸浮式傘形機器人及控制方法。

背景技術

懸浮式機器人作為機器人學中的一個重要分支，在家庭服務、娛樂、科學考察等眾多場合中有著廣闊的應用前景。

現有懸浮式機器人飛行方式主要由螺旋槳旋轉帶動，提供整體機器人懸浮升力和前進動力，由于懸浮所需升力過大，螺旋槳需高速旋轉，消耗過多電能，增大了電源設備質量與成本，續航能力較低，滯空時間過低。采用螺旋槳方式進行上升等運動，也往往產生噪音過大，影響使用體驗，在普通民用場合限制較大。采用飛艇結構的機器人，則面臨著體積較大、靈活性差、操控性差等缺點。另外，現有自動雨傘多為純機械結構，需手持傘柄，無法自動啟動、自動跟隨，智能化、自動化水平低、使用不便。

綜上所述，設計新型漂浮式可自動跟隨的傘形機器人，將機器人和傘形設計相結合，實現雨傘可靠的懸浮飛行、自動跟隨、避障等功能，并提高續航能力、減少噪聲，對改善傳統雨傘的使用體驗和智能化水平有著重要價值。

發明內容

為了克服背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種懸浮式傘形機器人及控制方法，改善傳統雨傘的結構和使用性能，提高機器人的續航與降噪的能力，解決背景技術中存在的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種懸浮式傘形機器人，包括彈簧結構、碳纖維傘骨、氣囊、可升降置物結構、碳纖維圈、推進裝置、仿生擺動機構、集成模塊控制盒和攝像模塊。在碳纖維傘骨的圓周上間隔度安裝推進裝置，每個推進裝置差動配合，實現水平方向的平移運動與方向變化；所述彈簧結構包括撐傘彈簧、收傘彈簧、推板、滑塊、套軸，管軸；所述撐傘彈簧、收傘彈簧、推板均套在管軸上，所述撐傘彈簧和收傘彈簧均與推板連接，所述推板內側具有滑塊，推板與滑塊接合處內置電機；所述管軸上收傘彈簧的一側具有卡扣一、管軸上撐傘彈簧的一側具有卡扣二；收傘前收傘彈簧壓緊，收傘時電機驅動滑塊與卡扣一松開，收傘彈簧回彈，推動套軸向下滑動，帶動傘面收起，同時由慣性壓緊撐傘彈簧并繼續移動，當滑塊移動到卡扣二時扣入，鎖住撐傘彈簧，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，模塊盒控制電機使滑塊與卡扣二松開，撐傘彈簧回彈，推動套軸向上滑動，當滑塊遇到卡扣一時扣住，實現撐傘動作，同時壓緊收傘彈簧，為下一次收傘做推力準備。所述套軸與推板外側固定結合，一起沿管軸做上下運動，套軸外側突起位置用于與碳纖維傘骨相連，實現傘面的開合；

所述的氣囊卡在碳纖維圈內，共兩層，外層氣囊裝有氦氣，內層氣囊裝有空氣，配合安裝于氣囊底部正中位置的電動氣閥，用來實現升降與懸浮功能。通過內層氣囊向外排出空氣，氦氣膨脹，整體密度隨之減小，實現上浮。反之，對內層氣囊充氣，空氣囊膨脹，氦氣被壓縮，實現下沉；在機器人運動到預設位置時吸入或排除空氣，使升力與重力平衡，實現定點懸浮。氣囊結構使得機器人在實現懸浮時不再需要額外動力，降低能耗，提高續航能力；

所述的仿生擺動機構用于配合推進裝置實現水平方向的運動；前擺動節橫向連接板前部通過卡扣四卡于碳纖維傘骨的第二連接架上，前擺動節縱向連接板與后擺動節橫向連接板相連，前擺動節內部電機用于驅動前擺動節縱向連接板與后擺動節的整體轉向運動，后擺動節縱向連接板與擺尾連接，后擺動節內部電機用于后擺動節縱向連接板與驅動擺尾的整體轉向運動，實現擺動推進。