CN102307276B - 一种微型可抛掷变形机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微型可抛掷变形机器人，包括：主安装架；设置于主安装架顶部的摄像机构；对称设置于主安装架两侧、实现机器人变形的两个滑块；包括电机和充电电池的驱动机构和壳体机构，主安装架在水平方向上设置有导轨和弹性部件，滑块套装在导轨上，同时与弹性部件连接，滑块在水平方向上还设置有轮轴，而轮轴的端部还设置有闭锁机构，闭锁机构与主安装架配合连接，轮轴的另一端部则与壳体机构固定连接，壳体机构包括半球形壳体和粘结在半球形壳体上和缓冲壳。本发明优化了结构布局，提高了结构强度，减小了体积，此外，本发明增加了柔性材料制成的缓冲壳，在不影响使用人员对机器人的抓握的同时，又大大提高了本发明所述的机器人的抗冲击性能。

Description

一种微型可抛掷变形机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其是涉及一种微型可抛掷变形的侦查机器人，属于机器人技术领域。 

背景技术

传统的可抛掷机器人在变形、抗冲击、运动灵活、摄像头视野范围大等方面，都具有较大的优势，但是其体积相对来说，还比较大，且由于自身结构的关系，结构强度还不够高，抗冲击性能还有待提高。 

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种在抛掷过程中抗冲击、体积小、强度高的微型了抛掷变形机器人。

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：

一种微型可抛掷变形机器人，其特征在于，包括：

主安装架；

设置于主安装架顶部的摄像机构；

对称设置于主安装架两侧、实现机器人变形的两个滑块；

包括电机和充电电池的驱动机构；

壳体机构，

所述的主安装架在水平方向上设置有导轨和弹性部件，所述的滑块套装在导轨上，同时与弹性部件连接，此外，滑块在水平方向上还设置有通过电机驱动而进行旋转的轮轴，而轮轴在临近主安装架的端部还设置有闭锁机构，所述的闭锁机构与主安装架配合连接，而轮轴在远离主安装架的另一端部则与壳体机构固定连接，所述的壳体机构包括与轮轴同步旋转的半球形壳体和缓冲壳，所述的缓冲壳粘结在半球形壳体上。

上述的主安装架在水平方向上设置有电机通孔、导轨通孔、弹簧通孔和电池固定孔，其中，所述的电池固定孔设置在主安装架的中间位置，而所述的电机通孔、导轨通孔、弹簧通孔则分别设置有两个，且对称设置于电池固定孔的两侧，所述的导轨对应设置在导轨通孔内，而所述的弹性部件为弹簧，也分别对应设置于弹簧通孔内，而电池固定孔中则设置有充电电池，充电电池与电池固定孔之间还设置有电池缓冲垫。

此外，上述的导轨的两端还设置有滑块止动端。

进一步，上述的滑块的中部位置设置有轮轴孔，轮轴孔的两侧对称设置有电机孔、导轨孔、弹簧孔，所述的电机孔、导轨孔、弹簧孔分别与所述的主安装架上的电机通孔、导轨通孔、弹簧通孔一一对应，所述的轮轴孔内设置有轮轴，且在轮轴上还固定有轮轴带轮，所述的电机孔内固定有外部包覆电机缓冲垫的电机，而所述的电机轴上还固定有电机带轮，电机带轮与所述的轮轴带轮通过同步带连接，所述的导轨孔内穿入主安装架上的导轨，而所述的弹簧孔内顶入主安装架上的弹簧。

且所述的两个滑块中其中一个滑块的顶端固定有控制电路，而另一滑块的顶端则固定有接收机。

此外，上述的主安装架的底部一侧还设置有扭簧，所述的扭簧的末端固定有尾撑，所述的尾撑与扭簧的末端过盈配合。

上述的闭锁机构包括滑轮A和滑轮B，所述的滑轮A和滑轮B同轴固定在轮轴临近主安装架的端部。

上述的缓冲壳的外表面上还设置有指示标志。从所述的指示标志向轮轴做垂线，则该垂线应与轮轴上的滑轮A和滑轮B的轴向旋转的转轴线平行。这样可以用于指示滑轮A滑轮B在圆周上的方向。

上述的摄像机构包括两个摄像头支架、摄像头、摄像头固定框和直线舵机，两摄像头支架分别位于摄像头固定框的两侧，与摄像头固定框轴接，且两摄像头支架固定在主安装架顶部，所述的摄像头固定在摄像头固定框中，此外，所述的直线舵机设置在摄像头固定框背面的主安装架的上表面上，其输出端通过连杆与摄像头固定框背面上端轴接。

本发明的有益效果是：本发明在传统微型可抛掷变形机器人的基础上进行了改进，优化了结构布局，提高了结构强度，在保持传统机器人能变形、抗冲击、运动灵活、摄像头视野范围大等优点的前提下减小了体积，此外，本发明增加了柔性材料制成的缓冲壳，在不影响使用人员对机器人的抓握的同时，又大大提高了本发明所述的机器人的抗冲击性能。

附图说明

图1为本发明一实施例的整体结构示意图一；

图2为本发明一实施例的整体结构示意图二；

图3为本发明所述的主安装架的结构示意图；

图4为本发明所述的导轨的结构示意图；

图5为本发明所述的主安装架与导轨和弹性部件连接的分体结构示意图；

图6为本发明所述的主安装架与充电电池连接的分体结构示意图；

图7为本发明所述的电池缓冲垫的结构示意图；

图8为本发明所述的滑块的结构示意图一；

图9为本发明所述的滑块的结构示意图二；

图10为本发明所述的滑块与法兰轴承和直线轴承的组装过程结构示意图；

图11为本发明所述的滑块与轮轴的组装过程结构示意图；

图12为本发明所述的滑块与电机的组装过程结构示意图；

图13为本发明所述的滑块与主安装架的组装过程结构示意图；

图14为本发明所述的滑块与主安装架的组装完成后的结构示意图；

图15为本发明所述的粘结电路和接收机的结构示意图；

图16为本发明所述的扭簧和尾撑的结构示意图；

图17为本发明所述的壳体机构的结构示意图；

图18为本发明所述的壳体机构与轮轴的安装过程结构示意图；

图19为本发明所述的摄像头支架的结构示意图一；

图20为本发明所述的摄像头支架与摄像头固定框轴承的组装过程示意图；

图21为本发明所述的摄像头固定框的结构示意图；

图22为本发明所述的摄像头固定框的耳轴的结构示意图；

图23为本发明所述的摄像头固定框和摄像头的组装过程示意图；

图24为本发明所述的摄像头机构与主安装架的组装过程示意图；

图25为本发明所述的连杆的结构示意图；

图26为本发明所述的直线舵机与主安装架和摄像结构的组装过程示意图；

图27为本发明所述的壳体机构闭合状态的结构示意图。

   附图中主要标记含义如下：

1、主安装架       2、导轨        3A、左弹簧     3B、右弹簧

4、摄像头支架     5、摄像头缓冲垫      6、摄像头固定框轴承

7、摄像头         8、摄像头固定框      9、滑块

12、轮轴          13、轮轴带轮         14、轮轴止动端

15A、滑轮A       15B、滑轮B          16、电机带轮

17、同步带        18、电机缓冲垫        19、电机

20、滑块止动端    21、直线舵机          22、连杆

23、充电电池      24、电池缓冲垫        25、控制电路

26、接收机        27、扭簧              28、尾撑

29、半球形壳体    30、垫片              31、缓冲垫。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

图1为本发明一实施例的整体结构示意图一；图2为本发明一实施例的整体结构示意图二；

如图1和图2所示：一种微型可抛掷变形机器人，包括：主安装架1；设置于主安装架1顶部的摄像机构；对称设置于主安装架1两侧、实现机器人变形的两个滑块9；包括电机19和充电电池23的驱动机构；壳体机构，

所述的主安装架1在水平方向上设置有导轨2和弹性部件，所述的滑块9套装在导轨2上，同时与弹性部件连接，此外，滑块9在水平方向上还设置有通过电机19驱动而进行旋转的轮轴12，而轮轴12在临近主安装架1的端部还设置有闭锁机构，所述的闭锁机构与主安装架1配合连接，而轮轴12在远离主安装架1的另一端部则与壳体机构固定连接，所述的壳体机构包括与轮轴12同步旋转的半球形壳体和缓冲壳31，所述的缓冲壳31粘结在半球形壳体上。

图3为本发明所述的主安装架的结构示意图；图4为本发明所述的导轨的结构示意图；图5为本发明所述的主安装架与导轨和弹性部件连接的分体结构示意图。

如图3-图5所示：上述的主安装架1在水平方向上设置有电机通孔、导轨通孔、弹簧通孔和电池固定孔107，其中，所述的电池固定孔107设置在主安装架1的中间位置，而所述的电机通孔、导轨通孔、弹簧通孔则分别设置有两个，即：左电机通孔101和右电机通孔102、左导轨通孔103和右导轨通孔104、左弹簧通孔105和右弹簧通孔106，其中，所述的左电机通孔101和右电机通孔102、左导轨通孔103和右导轨通孔104、左弹簧通孔105和右弹簧通孔106两两对称设置于电池固定孔107的两侧，所述的导轨2设置在导轨通孔内，即左导轨通孔103和右导轨通孔104内分别穿入左导轨2A和右导轨2B，其中，所述的导轨2中央开有轴向固定用的凹槽201，在导轨2穿入导轨通孔后，从主安装架1上穿入螺丝顶住导轨2上的轴向固定用的凹槽201，实现导轨2与主安装架1的固定连接，而在导轨2的两端还设置有滑块止动端20，用于滑块9的移动限位。而所述的弹性部件为弹簧，也具有两根，左弹簧3A和右弹簧3B，分别对应设置于左弹簧通孔105和右弹簧通孔106内。

图6为本发明所述的主安装架与充电电池连接的分体结构示意图；图7为本发明所述的电池缓冲垫的结构示意图。

如图6和图7所示：而电池固定孔107中则设置有充电电池23，充电电池23与电池固定孔107之间还设置有电池缓冲垫24，在实际的安装过程中，首先将电池缓冲垫24装入主安装架1上的电池固定孔107内，且通过粘结方式固定，然后将充电电池23插入电池缓冲垫24中，两者也以粘结方式固定。 

图8为本发明所述的滑块的结构示意图一；图9为本发明所述的滑块的结构示意图二。

如图8和图9所示：所述的滑块9的中部位置设置有轮轴孔901，轮轴孔901的两侧对称设置有电机孔、导轨孔、弹簧孔，所述的电机孔、导轨孔、弹簧孔也分别为两个，即为左电机孔903和右电机孔904、左导轨孔905和右导轨孔906、左弹簧孔907和右弹簧孔908，所述的左电机孔903和右电机孔904、左导轨孔905和右导轨孔906、左弹簧孔907和右弹簧孔908两两对称设置，其中，所述的弹簧孔为盲孔，且所述的电机孔、导轨孔、弹簧孔分别与所述的主安装架1上的电机通孔、导轨通孔、弹簧通孔一一对应，即，导轨同时穿过主安装架1上的导轨通孔，同时穿过滑块9上的导轨孔，在导轨孔和导轨2之间还设置有直线轴承，即左直线轴承11A和右直线轴承11B，此外，弹簧同时穿过主安装架上的弹簧通孔，同时顶入滑块9上的弹簧孔内。

图10为本发明所述的滑块与法兰轴承和直线轴承的组装过程结构示意图；图11为本发明所述的滑块与轮轴的组装过程结构示意图；图12为本发明所述的滑块与电机的组装过程结构示意图；图13为本发明所述的滑块与主安装架的组装过程结构示意图；图14为本发明所述的滑块与主安装架的组装完成后的结构示意图。

如图10-图14所示：所述的轮轴孔901内设置有轮轴12，首先，在轮轴孔901的前后两端以过硬配合的方式固定前法兰轴承10B和后法兰轴承10A，然后，将轮轴12穿过后法兰轴承10A、然后再穿过一轮轴带轮13后，再穿过前法兰轴承10B，其中，轮轴带轮13是通过顶丝与轮轴12固定连接的，然后，在轮轴12的后端还通过螺钉固定有轮轴止动端14，实现轮轴12的轴向固定，此外，所述的闭锁机构包括滑轮A15A和滑轮B15B，所述的滑轮A15A和滑轮B15B通过螺丝同轴固定在轮轴12临近主安装架1的端部，滑轮A15A和滑轮B15B可绕螺丝转动。

所述的电机孔内固定有外部包覆电机缓冲垫18的电机19，即首先将电机缓冲垫18通过粘结方式固定在滑块9的电机孔内，然后，将电机19以粘结方法固定在电机缓冲垫18中，而所述的电机轴上还以焊接的方式固定有电机带轮16，电机带轮16与所述的轮轴带轮13通过同步带17连接，电机19启动后，其通过电机带轮16带动轮轴带轮13转动，进而带动轮轴12转动，而轮轴12末端的滑轮A15A和滑轮B15B一并跟随轮轴12转动，同时，滑轮A15A和滑轮B15B也可绕螺丝转动。

图15为本发明所述的粘结电路和接收机的结构示意图；图16为本发明所述的扭簧和尾撑的结构示意图。

如图15和图16所示：所述的两个滑块9中其中一个滑块的顶端以粘结方式固定有控制电路25，而另一滑块的顶端则以粘结方式固定有接收机26。

此外，上述的主安装架1的底部一侧还设置有扭簧27，所述的扭簧27通过一螺钉安装在主安装架1的底部一侧，所述的扭簧27的末端固定有尾撑28，所述的尾撑28与扭簧27的末端过盈配合。

图17为本发明所述的壳体机构的结构示意图；图18为本发明所述的壳体机构与轮轴的安装过程结构示意图。

如图17-18所示：壳体机构中的半球形壳体29与轮轴12固定连接，即轮轴12的末端为六角形固定端1201，所述的半球形壳体29的中心开有六角形安装孔2901，所述的轮轴12的六角形固定端1201插入半球形壳体29的六角形安装孔2901中，然后通过螺丝将垫片30与轮轴12固定，从而在外部用垫片30压紧半球形壳体29与轮轴12，实现轮轴12与半球形壳体29的轴向和周向固定，轮轴12通过相互配合的六角形固定端1201和六角形安装孔2901带动半球形壳体29转动。此外，在半球形壳体29的外部通过粘结方式固定缓冲壳31，此外，上述的缓冲壳31的外表面上还设置有指示标志3101，所述的指示标志3101向轮轴做垂线，则该垂线应与轮轴12上的滑轮A15A和滑轮B15B的轴向旋转的转轴线平行，在粘结时，确保缓冲壳31外表面上的指示标志3101正对轮轴12上的滑轮A15A和滑轮B15B的旋转轴，即螺丝，指示标志3101能指示滑轮A15A、滑轮B15B的在圆周上的转动方向。

图19为本发明所述的摄像头支架的结构示意图一；图20为本发明所述的摄像头支架与摄像头固定框轴承的组装过程示意图；图21为本发明所述的摄像头固定框的结构示意图；图22为本发明所述的摄像头固定框的耳轴的结构示意图；图23为本发明所述的摄像头固定框和摄像头的组装过程示意图；图24为本发明所述的摄像头机构与主安装架的组装过程示意图；图25为本发明所述的连杆的结构示意图；图26为本发明所述的直线舵机与主安装架和摄像结构的组装过程示意图。

如图19-26所示：上述的摄像机构包括两个摄像头支架4、摄像头7、摄像头固定框8和直线舵机21，两摄像头支架4分别位于摄像头固定框8的两侧，与摄像头固定框8轴接，且两摄像头支架4固定在主安装架1顶部，所述的摄像头7固定在摄像头固定框8中，此外，所述的直线舵机21设置在摄像头固定框8背面的主安装架1的上表面上，其输出端2101通过连杆22与摄像头固定框8背面上端轴接。

具体为：摄像头支架4上设置有耳轴通孔401，其内部通过胶粘方式固定有摄像头缓冲垫5，而摄像头固定框轴承6以胶粘的方式固定在摄像头缓冲垫5中，而在摄像头固定框8的两侧设置有左耳轴801和右耳802，左耳轴801和右耳轴802分别插入两个摄像头支架4的耳轴通孔401的摄像头固定框轴承8内，实现摄像头支架4和摄像头固定框6之间的轴接，摄像头支架4通过螺钉固定在主安装架1上，而摄像头7以胶粘的方式固定在摄像头固定框8中。

此外，直线舵机21以粘接的方式固定在摄像头固定框8背部的主安装架1上，其输出端2101安装孔与连杆22的下光孔2202通过螺丝和螺母轴向固定，而上述的摄像头固定框8的后面上部还设置有左安装孔804和右安装孔803，连杆22的上光孔2201设置在左安装孔804和右安装孔803中间，并通过螺丝和螺母轴向固定，且连杆22的上光孔2201和下光孔2202分别与各自的螺丝之间形成间隙配合。

本发明工作过程为：

当本发明由两轮状态变为球形状态时：首先转动两个半球形壳体29，即左半球形壳体和右半球形壳体，直到左半球形壳体和右半球形壳体各自的缓冲壳31上的指示标志3101分别位于主安装架1的前方和后方，然后用手按压左半球形壳体和右半球形壳体上的缓冲壳31，使它们彼此向中央的主安装架1方向移动，直至闭合；在半球形壳体29闭合前，按压尾撑28使扭簧27折叠，并使尾撑28的末端撑在左半球形壳体和右半球形壳的内表面；此时开始将左半球形壳体和右半球形壳以相反方向转动，直至它们各自的缓冲壳31上的指示标志3101转动至机器人下方并大致处于一条直线。在转动左半球形壳体和右半球形壳的过程中，由于转动它们的力矩方向相反，因此可保证主安装架1保持不动；在此过程中，左半球形壳体和右半球形壳体分别带动各自固定连接的滑块9上的轮轴12转动，轮轴12的转动使得位于其末端的滑轮A15A、滑轮B15B也一起旋转，当缓冲壳31上的指示标志3101转动至机器人下方时，滑轮A15A、滑轮B15B将钩住主安装架1，滑轮A15A、滑轮B15B将钩住主安装架1后形成的支持力可以抵消弹簧因压缩而产生的弹力，从而形成闭锁。

机器人由球形状态变形为两轮状态时：两个滑块9上的电机19分别通过电机带轮16、同步带17，轮轴带轮13驱动轮轴12，带动两根轮轴12旋转，因此使得轮轴12末端的滑轮A15A、滑轮B15B不再钩住主安装架1，此时由于受弹簧的弹力作用，两个方向相反的滑块9向导轨2的末端滑动，直至为滑块止动端20限位，从而完成变形。

图27为本发明所述的壳体机构闭合状态的结构示意图。

如图27所示：在两个滑块9的的滑动过程中，尾撑28失去左半球形壳体和右半球形壳体的支撑，扭簧27将在弹力作用下使之弹出并接地，使机器人具备第三接地点，在变形过程中，两个电机19的旋转方向相同或不同都能实现机器人的解锁和变形。

机器人的行走原理是：当两个滑块9上的电机19分别通过电机带轮16、同步带17、轮轴带轮13带动轮轴12旋转，并由此驱动左半球形壳体和右半球形壳体转动，实现机器人的运动，由于机器人在两轮状态时具有第三接地点，因此机器人能平稳运动。

机器人摄像头上下仰俯的原理是：直线舵机21的输出端2101沿直线前后移动，通过连杆22带动摄像头7实现上下仰俯运动。

本发明的体积小、在抛掷变形的过程中，抗冲击性能强，且具有很好的结构强度，增强了本发明所述机器人的使用范围。

上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。 

Claims (9)

1.一种微型可抛掷变形机器人，其特征在于，包括：

主安装架；

设置于主安装架顶部的摄像机构；

对称设置于主安装架两侧、实现机器人变形的两个滑块；

包括电机和充电电池的驱动机构；

壳体机构，

所述的主安装架在水平方向上设置有导轨和弹性部件，所述的滑块套装在导轨上，同时与弹性部件连接，此外，滑块在水平方向上还设置有通过电机驱动而进行旋转的轮轴，而轮轴在临近主安装架的端部还设置有闭锁机构，所述的闭锁机构与主安装架配合连接，而轮轴在远离主安装架的另一端部则与壳体机构固定连接，所述的壳体机构包括与轮轴同步旋转的半球形壳体和缓冲壳，所述的缓冲壳粘结在半球形壳体上。

2.根据权利要求1所述的一种微型可抛掷变形机器人，其特征在于，所述的主安装架在水平方向上设置有电机通孔、导轨通孔、弹簧通孔和电池固定孔，其中，所述的电池固定孔设置在主安装架的中间位置，而所述的电机通孔、导轨通孔、弹簧通孔则分别设置有两个，且对称设置于电池固定孔的两侧，所述的导轨对应设置在导轨通孔内，而所述的弹性部件为弹簧，也分别对应设置于弹簧通孔内，而电池固定孔中则设置有充电电池，充电电池与电池固定孔之间还设置有电池缓冲垫。

3.根据权利要求2所述的一种微型可抛掷变形机器人，其特征在于，所述的导轨的两端还设置有滑块止动端。

4.根据权利要求2所述的一种微型可抛掷变形机器人，其特征在于，所述的滑块的中部位置设置有轮轴孔，轮轴孔的两侧对称设置有电机孔、导轨孔、弹簧孔，所述的电机孔、导轨孔、弹簧孔分别与所述的主安装架上的电机通孔、导轨通孔、弹簧通孔一一对应，所述的轮轴孔内设置有轮轴，且在轮轴上还固定有轮轴带轮，所述的电机孔内固定有外部包覆电机缓冲垫的电机，而所述的电机轴上还固定有电机带轮，电机带轮与所述的轮轴带轮通过同步带连接，所述的导轨孔内穿入主安装架上的导轨，而所述的弹簧孔内顶入主安装架上的弹簧。

5.根据权利要求4所述的一种微型可抛掷变形机器人，其特征在于，所述的两个滑块中其中一个滑块的顶端固定有控制电路，而另一滑块的顶端则固定有接收机。

6.根据权利要求1所述的一种微型可抛掷变形机器人，其特征在于，所述的主安装架的底部一侧还设置有扭簧，所述的扭簧的末端固定有尾撑，所述的尾撑与扭簧的末端过盈配合。

7.根据权利要求1所述的一种微型可抛掷变形机器人，其特征在于，所述的闭锁机构包括滑轮A和滑轮B，所述的滑轮A和滑轮B同轴固定在轮轴临近主安装架的端部。

8.根据权利要求7所述的一种微型可抛掷变形机器人，其特征在于，所述的缓冲壳的外表面上还设置有指示标志，所述的指示标志向轮轴方向的垂线与轮轴上的滑轮A和滑轮B的轴向旋转的转轴线平行。

9.根据权利要求1所述的一种微型可抛掷变形机器人，其特征在于，所述的摄像机构包括两个摄像头支架、摄像头、摄像头固定框和直线舵机，两摄像头支架分别位于摄像头固定框的两侧，与摄像头固定框轴接，且两摄像头支架固定在主安装架顶部，所述的摄像头固定在摄像头固定框中，此外，所述的直线舵机设置在摄像头固定框背面的主安装架的上表面上，其输出端通过连杆与摄像头固定框背面上端轴接。

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