CN103231746B - 一种球形叶轮机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球形叶轮机器人，包括：两个相对设置的半球形叶轮装置；穿设在两个半球形叶轮装置上的中心轴；位于两个半球形叶轮装置之间的障碍翻越辅助机构，障碍翻越辅助机构包括转接在中心轴上的中间箱体、固定安装在中间箱体上并相对设置的两个导向轨道、与两个导向轨道配合的滑动横杆、与滑动横杆固定的丝杆、与丝杆配合的螺母、驱动螺母转动的螺母驱动机构以及丝杆固定的底部支撑机构。本发明球形叶轮机器人，可通过履带行走，特别适合用于搜救，该机器人提供多种运动方式，且转向灵活，准确，防震抗摔，能更好的获取外部环境信息，并对各种复杂环境都有较强的适应能力，遇到一定高度的障碍时，也能顺利通过。

Description

一种球形叶轮机器人

技术领域

本发明涉及球形机器人领域，尤其是涉及一种可对周围环境探测的、可用于搜救的球形叶轮机器人。

背景技术

近年来，矿难、地震等灾害时有发生，对人类的生命安全造成了巨大的威胁。由于灾难发生后的废墟下通道狭窄，并且存在二次倒塌的危险，救援人员无法深入进行救援工作，但是人们又急需探知灾难现场的内部情况，因此，人们开始借助于使用各种类型的搜救机器人。

目前国内外已有多所高校和研究机构开展了搜救机器人的研究，已研制出若干种不同结构类型的搜救机器人。我国的搜救机器人技术起步较晚，但是近年来引起了越来越多的关注，并取得了一定的成果，沈阳自动化研究所、哈尔滨工业大学、国防科技大学、上海交通大学、广东富卫公司等机构都研制了搜救机器人。

哈尔滨工业大学的翻滚式机器人具有一定的维持运动能力：当机器人发生倾覆后，可依靠特殊的驱动轮分布形式维持运动能力。同时在平衡架的作用下，可将车载仪器俯仰角维持在一定的范围内，为车载仪器提供一个稳定平台，但翻滚式机器人存在防侧翻能力低、越障性能差、驱动效率低等缺点。

中国矿业大学研制的矿难探险搜救机器人类似于普通坦克式机器人，有一定的越障能力和爬坡能力，但存在创新性不大、体积大、灵活性差、受复杂路况影响大等缺点，特别是矿井这些下坡度很大的复杂路面具有很大的局限性。

公开号为CN1373029A（申请号为02109369.5）的中国专利申请公开了一种蛇形机器人，通过加热和冷却安装在机器上的形状记忆合金弹簧来完成机器人的运动，机器体积小，运动灵活，能在灾害事故中完成搜救工作，但其在高温状况下，形状记忆合金容易产生变形，从而影响机器人的搜救工作。

目前，国内外兴起并迅速发展起来了一种球形机器人，由于其特殊结构，相比其他移动机器人有着很多的优点，如运动灵活、抗倾倒、抗环境干扰等，但由于球形机器人大多是由球体内两个或多个重块来回的变换位置来实现整个机器人的滚动，其结构复杂﹑转动的灵活性不高﹑完成的动作单一，没有特殊的功能。例如：美国喷气推进实验室推出一种用内部四个活塞来驱动球体重心，实现重心的三维移动，从而使球形机器人行走。这种由多个重块的变换位置来改变重心实现整个机器人的滚动，为此要设多个驱动装置来驱动这些重块移动，这样球内机械结构更为复杂。

又如北京邮电大学机器人实验室研制的球形机器人采用内驱动方式，能够完成直线和圆弧运动，能够爬上20°的斜坡，摆脱了平面运动，但存在陷入低处无法出来的状况。

此外，现有球形机器人几乎都采用全封闭结构，使得传感器对外部信息的获取能力受到很大限制。另外，其特殊的形体结构，也使得机器人在灾难发生后复杂路面上的运动能力受到了限制。

授权公告号为CN202080360U（申请号为201120148210.7）的中国实用新型专利公开了一种半球形叶轮装置，包括支撑板，所述支撑板的底部安装有多个支架，所述支架上安装有同步轴，所述同步轴穿设在支撑板上，所述同步轴上安装有同步轮，所述同步轮外套装有履带；其中，一个所述同步轴通过第一齿轮传动机构与滚动轴连接，所述滚动轴安装在支撑板上，所述滚动轴通过第二齿轮传动机构与动力输入装置连接；支撑板上安装有半球形叶轮机构，所述半球形叶轮机构包括半球形叶轮，半球形叶轮由多个弹性叶片组成，所述弹性叶片一端固定在叶片固定器上，另一端固定在支撑板上，呈弧度设置；所述弹性叶片呈中心对称均匀分布。该半球形叶轮装置可替代传统的汽车轮子、传统的坦克上的履带传动装置，能够防止侧翻和翻滚。

发明内容

本发明提供了一种球形叶轮机器人，两个相对设置的半球形叶轮装置，组成机器人的球形外壳，可通过履带行走，障碍翻越辅助机构能够在遇到障碍时，能够顺利翻越。

一种球形叶轮机器人，包括：

两个相对设置的半球形叶轮装置；

穿设在两个半球形叶轮装置上的中心轴；

位于两个半球形叶轮装置之间的障碍翻越辅助机构，所述障碍翻越辅助机构包括转接在所述中心轴上的中间箱体、固定安装在所述中间箱体上并相对设置的两个导向轨道、与所述两个导向轨道配合的滑动横杆、与所述滑动横杆固定的丝杆、与所述丝杆配合的螺母、驱动所述螺母转动的螺母驱动机构以及与所述丝杆固定的底部支撑机构。

本发明球形叶轮机器人中，两个相对设置的半球形叶轮装置，组成机器人的球形外壳，其可以通过履带行走，当碰到障碍时，障碍翻越辅助机构开始工作，螺母驱动机构驱动螺母旋转，使得螺母与丝杆发生相对运动。当螺母驱动机构驱动螺母正转，螺母与丝杆发生相对运动，使得丝杆向下（即向地面方向）运动，进而使得底部支撑机构向下（即向地面方向）运动，从而将本发明球形叶轮机器人撑起，发生向前倾斜，并且加上履带与障碍之间的摩擦力共同作用下翻越障碍。翻越障碍之后，螺母反转，使得丝杆向上（即背离地面方向）运动，回到初始位置。

作为优选，所述丝杆的一端与所述滑动横杆固定，所述丝杆的另一端与所述底部支撑机构固定，所述螺母和螺母驱动机构安装在所述两个导向轨道靠近所述底部支撑机构的端部，使得丝杆和螺母有足够长的配合距离，并有利于本发明球形叶轮机器人内部组件的合理布设，该障碍翻越辅助机构能够使得本发明球形叶轮机器人上升到理想高度，发生向前倾斜，通过障碍翻越辅助机构和履带的共同作用，从而更好地翻越障碍。

作为优选，所述中心轴上位于所述中间箱体和半球形叶轮装置之间设有压缩弹簧，即设置两个压缩弹簧，两个压缩弹簧都被适当压缩相同的距离，当本发明球形叶轮机器人受到冲击时，压缩弹簧的存在，可以减少对中间箱体的冲击，使得本发明球形叶轮机器人能够更好地运行。

作为优选，所述中间箱体与所述两个导向轨道平行的侧面安装有用于固定中间箱体的伸缩固定装置，所述伸缩固定装置与所述滑动横杆之间通过传动部件相连。通过伸缩固定装置对中间箱体适时固定。进一步优选，所述伸缩固定装置包括固定安装在所述中间箱体的侧面上的伸缩固定杆导轨、设置在所述伸缩固定杆导轨内并相对设置的两根伸缩固定杆、设置在所述两根伸缩固定杆之间的复位弹簧、连接所述两根伸缩固定杆的伸缩固定杆钢丝以及与所述伸缩固定杆钢丝连接的拉紧钢丝，所述两根伸缩固定杆滑动安装在两个半球形叶轮装置上，所述拉紧钢丝的一端与所述伸缩固定杆钢丝连接，所述拉紧钢丝的另一端绕过所述滑动横杆的顶部后固定在所述中间箱体的侧面。丝杆在螺母的旋转作用下，丝杆向上运动将拉紧钢丝往上顶起，拉紧钢丝拉紧伸缩固定杆钢丝，使得两根伸缩固定杆之间的距离减小，使得原本架设在两个半球形叶轮装置上的两根伸缩固定杆缩回，中间箱体可以在绕中心轴旋转；当丝杆在螺母的驱动下向下（即朝向地面方向）运动时，拉紧钢丝放松伸缩固定杆钢丝，使得两根伸缩固定杆之间的距离增大，两根伸缩固定杆又架设在两个半球形叶轮装置上，从而将中间箱体固定，此时中间箱体不可以旋转。

进一步优选，所述底部支撑机构包括与所述丝杆端部固定的基板以及固定安装在所述基板上的四个支撑脚，底部支撑机构随着丝杆的运动而运动，当丝杆向下运动后，底部支撑机构也向下运动，将本发明球形叶轮机器人撑起，发生向前倾斜，并且加上履带与障碍之间的摩擦力共同作用下翻越障碍。更进一步优选，所述四个支撑脚呈矩形分布，其中，所述四个支撑脚中靠近所述伸缩固定装置一侧的两个支撑脚要短于另两个支撑脚，从而使得本发明球形叶轮机器人撑起后，能够更好地发生前倾，进而更有利于障碍的翻越。

进一步优选，所述中间箱体所述伸缩固定装置所在的侧面上设置有摄像模块，本发明球形叶轮机器人通过摄像模块获取外部环境信息，根据本发明球形叶轮机器人捕获的外部环境信息，进行搜救。更进一步优选，所述摄像模块的一端通过同轴相连的滚珠轴承和支撑轴安装在所述中间箱体所述伸缩固定装置所在的侧面上，所述摄像模块的另一端带有重力块，在本发明球形叶轮机器人在运动过程中，无论本发明球形叶轮机器人左右倾斜多少角度，在重力块和摄像模块本身的重力作用下，摄像模块始终位于下端，即使本发明球形叶轮机器人是前后倾斜和左右倾斜共同存在，也能使摄像头正常工作，对前方场面进行正常拍摄，并且能分辨路面的倾斜状况，及时把画面传给后方，方便搜救工作的展开。

所述半球形叶轮装置可采用现有技术，具体可采用授权公告号为CN202080360U（申请号为201120148210.7）的中国实用新型专利公开的半球形叶轮装置。

所述球形叶轮机器人，还包括电源模块和控制电路模块，电源模块为各部件进行供电，控制电路模块控制各部件的工作，外部控制端与控制电路模块无线连接，从而使得外部控制端将控制信号发送给控制电路模块。通过采用无线信号控制方式，可方便地远程实时控制本发明球形叶轮机器人的前进，获取探测区域的信息，并将信息返还给后方工作人员，进行相应的工作。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明球形叶轮机器人，两个相对设置的半球形叶轮装置，组成机器人的球形外壳，可通过履带行走，障碍翻越辅助机构能够在遇到障碍时，顺利翻越。采用半球形叶轮装置，不仅防震，抗摔，机器不会侧翻，而且前进速度快，运动灵活，可以实现零转弯半径，更重要的是在下坡路面能利用独特的结构滚动前进，大大提高前进的速度，减小能源的消耗。本发明球形叶轮机器人，特别适合用于搜救，该机器人提供多种运动方式，且转向灵活，准确，防震抗摔，能更好地获取外部环境信息，并对各种复杂环境都有较强的适应能力，遇到一定高度的障碍时，也能顺利通过，结构简单，控制容易。

本发明球形叶轮机器人，通过障碍翻越辅助机构的设计，使丝杆一直竖直向下，有利于在上坡路面上向上翻越障碍；同时，在优选技术方案中，加上摄像模块独特的设计，不管机器是左右倾斜或者前后倾斜，摄像头一直朝向正前方，实现水平拍摄，不影响对前方场面的拍摄效果，并且能分辨路面的倾斜状况。

附图说明

图1是本发明球形叶轮机器人的整体结构示意图；

图2是本发明球形叶轮机器人的正视图；

图3是本发明球形叶轮机器人的后视图；

图4是本发明的履带动力机构的示意图；

图5是本发明的半球形叶轮装置的结构示意图；

图6是本发明的障碍翻越辅助机构的结构示意图；

图7是本发明的障碍翻越辅助机构的正视结构示意图。

图8是本发明的探测模块与中间箱体的前板的结构示意图；

图中，1为中心轴，2为半球形叶轮机构，3为左箱体，4为六角板，5为中间箱体，6为右箱体，7为电机，8为圆锥齿轮，9为滚动轴，10为轴承座，11为圆锥齿轮，12为直齿轮，13为直齿轮，14为同步轮轴，15为同步轮，16为履带，17为同步轮支架，18为弹性球形叶片，19为减震弹簧，20为叶片固定器，21为小链轮，22为链条，23为大链轮，24为下轴套，25为下支撑轴承，26为下底板，27为螺母，28为上轴套，29为上支撑轴承，30为压盖板，31为丝杆，32为滑动横杆，33为两个导向轨道，34为拉紧钢丝，35为伸缩固定杆，36为复位弹簧，37为伸缩固定杆钢丝，38为伸缩固定杆导轨，39为压缩弹簧，40为基板，41为短螺栓，42为长螺栓，43为摄像模块，44为滚针轴承，45为支撑轴，46为前板，47为重力块。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，球形叶轮机器人，包括：两个相对设置的半球形叶轮装置；穿设在两个半球形叶轮装置上的中心轴1；位于两个半球形叶轮装置之间的障碍翻越辅助机构。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，半球形叶轮装置可参照授权公告号为CN202080360U的中国实用新型专利公开的半球形叶轮装置。半球形叶轮装置包括六角板4、安装在六角板4上的半球形叶轮机构2，六角板4作为支撑板。中心轴1贯穿整个球形叶轮机器人，在中心轴1的最外两端分别与半球形叶轮机构2相连，在两个半球形叶轮机构2内部，中心轴1上分别连接着左箱体3和右箱体6，在左箱体3和右箱体6内各安装有相同的球形叶轮驱动模块，左箱体3和右箱体6又分别与六角板4相连，六角板4又分别与半球形叶轮机构2相连，六角板4的中心又与上述中心轴1相连，中心轴1的中间还连接有中间箱体5，障碍翻越辅助机构包括中间箱体5以及安装在中间箱体5内的各部件，探测模块位于中间箱体5的前端。

半球形叶轮机构2包括：叶片固定器20、减震弹簧19、弹性球形叶片18和同步机构。叶片固定器20的中间固定连接上述中心轴1，在叶片固定器20的内部安装有上述减震弹簧19，减震弹簧19又与弹性球形叶片18一端接触，弹性球形叶片18的另一端固定在六角板4上。同步机构包括同步轮支架17，同步轮支架17安装在六角板4上，在同步轮支架17与六角板4之间安装有同步轮轴14，在同步轮轴14上安装有同步轮15，在同步轮15外安装有履带16。

上述弹性球形叶片18在叶片固定器20中不固定，通过减震弹簧19的压紧力使弹性球形叶片18的一端相对固定。当本发明球形叶轮机器人滚下斜坡或从高处摔落时，着地点若是在弹性球形叶片18上，由于弹性球形叶片18采用弹簧钢材料，再加上减震弹簧19的作用，使弹性球形叶片18可以上下浮动，因此，大大减少了地面对本发明球形叶轮机器人的冲击，从而起到防震抗摔作用。

半球形叶轮机构2对称布置在两侧，每个半球形叶轮机构2上安装有6个弹性球形叶片，弹性球形叶片18沿圆周均匀分布，即两个弹性球形叶片18之间呈60度夹角，其中有1个弹性球形叶片与其它叶片不同，它的一端固定在轴承座10上，轴承座10下面为履带动力机构。本发明球形叶轮机器人不管在什么路面上行走，都可以保证其中至少有4个同步轮通过履带16与地面接触，维持机器人的运行能力。侧面六边形结构，可以使本发明球形叶轮机器人在一定斜度的上坡上停止，克服一般纯球形机器人不能停止在上坡上的弊端。

履带动力机构包括：电机7和传动模块，电机7与传动模块相连。传动模块包括圆锥齿轮8、滚动轴9、圆锥齿轮11、直齿轮12以及直齿轮13，圆锥齿轮8固定安装在电机7的电机轴上，同时圆锥齿轮8与另一圆锥齿轮11相啮合，圆锥齿轮11固定安装在滚动轴9上，滚动轴9的一端安装在轴承座10上，另一端安装在六角板4上，轴承座10与箱体（即左箱体3或右箱体6）相连，在六角板4和圆锥齿轮11之间还固定安装有与滚动轴9同轴心的直齿轮12，直齿轮12与另一直齿轮13相啮合，直齿轮13固定安装在上述同步机构中的同步轴14上，同步机构有6个，在整个圆周上均匀分布，只有一个同步机构的同步轴上安装有直齿轮13，与传动模块上的直齿轮12相啮合，用来传递动力，使同步轮作为驱动轮带动履带16工作，其他5个同步轮均为从动轮。为了调节履带的松紧，在上述六角板4上安装有预紧轮，在本实例中，将上述除驱动轮外的5个同步轮中的一个作为预紧轮，通过沿径向调节预紧轮的位置来实现履带的张紧程度。

本发明球形叶轮机器人驱动过程如下：通过电机7输出动力，经过锥齿轮传动改变转动方向，将动力经滚动轴9传给一对直齿轮，直齿轮13再通过同步轮轴14将动力传给同步轮15，从而带动履带16运动。当控制左右电机（即左箱体3和右箱体6中电机）同向同速转动时，本发明球形叶轮机器人可以沿直线前进或后退；当控制左右电机以不同速度同向转动时，本发明球形叶轮机器人将实现差速转弯动作；当控制左右电机反向同速转动时，本发明球形叶轮机器人可以实现零半径的原地旋转。

如图1、图6、图7所示，障碍翻越辅助机构包括转接在中心轴1上的中间箱体5、固定安装在中间箱体5上并相对设置的两个导向轨道33、与两个导向轨道33配合的滑动横杆32、与滑动横杆32固定的丝杆31、与丝杆31配合的螺母27、驱动螺母27转动的螺母驱动机构以及与丝杆31固定的底部支撑机构。中心轴1上位于中间箱体5和半球形叶轮装置之间设有压缩弹簧39，中间箱体5与两个导向轨道33平行的侧面安装有用于固定中间箱体5的伸缩固定装置，伸缩固定装置包括固定安装在中间箱体5的侧面上的伸缩固定杆导轨38、设置在伸缩固定杆导轨38内并相对设置的两根伸缩固定杆35、设置在两根伸缩固定杆35之间的复位弹簧36、连接两根伸缩固定杆35的伸缩固定杆钢丝37（即短钢丝）以及与伸缩固定杆钢丝37连接的拉紧钢丝34，两根伸缩固定杆35分别架设（即滑动安装）在两个半球形叶轮装置上，拉紧钢丝34的一端与伸缩固定杆钢丝37连接，拉紧钢丝34的另一端绕过滑动横杆32的顶部后固定在中间箱体5的侧面（即中间箱体5的后板上）。底部支撑机构包括与丝杆31端部固定的基板40以及固定安装在基板40上的四个支撑脚，其中，四个支撑脚呈矩形分布，四个支撑脚中靠近伸缩固定装置一侧的两个支撑脚（即为短螺栓41）要短于另两个支撑脚（即为长螺栓42）。

中间箱体5通过轴承安装于中心轴1上，这样中间箱体5可以相对中心轴1任意转动。通过对中间箱体5内各个元器件的位置进行合理布置，使中间箱体5上轻下重，中间箱体5的重心位于中心轴1的正下方，在本发明球形叶轮机器人运动过程中，遇到前后倾斜时，无论半球形叶轮机构2怎么转动，由于重力的作用，中间箱体5都会保持一开始设计的状态，使安装于中间箱体5上部的摄像头一直朝向正前方，拍摄前方场面。

中间箱体5与左右两个六角板4之间各安装有一个压缩弹簧39，本发明球形叶轮机器人装配完成后，这两个压缩弹簧39都可以被适当压缩相同的距离，当本发明球形叶轮机器人上的半球形叶轮机构2受到冲击时，由于压缩弹簧39的存在，因此，可以减少对中间箱体5的冲击。

螺母驱动机构包括：螺母驱动电机和传动机构。螺母驱动电机与传动机构相连，传动机构与螺母27相连。传动机构为链传动机构，包括小链轮21，小链轮21同轴固定在上述螺母驱动电机的电机轴上，小链轮21与链条22相连，链条22与大链轮23相连。螺母驱动机构还包括下轴套24，下轴套24的下凸台位于下支撑轴承25内，下支撑轴承25固定在中间箱体5的下底板26上，下轴套24的上表面与上述大链轮23的下表面同轴固定，大链轮23的上表面又与螺母27同轴固定，螺母27与丝杆31以螺纹方式连接，螺母27的上方同轴有一上轴套28，上轴套28的上凸台位于上支撑轴承29内，上支撑轴承29又与压盖板30固定，压盖板30将上述上升螺旋机构压紧，压盖板30通过螺栓与中间箱体5的两侧面连接。上下支撑轴承29的作用是减少大链轮23转动时的摩擦。

滑动横杆32的中心与丝杆31的上端通过螺栓固定，滑动横杆32的两端位于两个导向轨道33的中间，滑动横杆32的两端与两个导向轨道33滑动配合，两个导向轨道33分别固定在中间箱体5的侧壁上，使得丝杆31在升降时，不能旋转，只能直线运动。拉紧钢丝34的一端与中间箱体5的后板固定，一端绕过滑动横杆32的顶部，再穿过中间箱体5前板46上的孔与位于伸缩固定杆导轨38内的伸缩固定杆钢丝37连接，伸缩固定杆导轨38与中间箱体5的前板46固定，其内部有2根伸缩固定杆35，伸缩固定杆钢丝37将2根伸缩固定杆35连接在一起，复位弹簧36被压缩在2根伸缩固定杆35之间，当球形叶轮机器人没有上升时，拉紧钢丝34与滑动横杆32的表面接触，拉紧钢丝34往上顶起，拉紧钢丝34拉紧伸缩固定杆钢丝37，使得两根伸缩固定杆35之间的距离减小，使得原本架设在两个半球形叶轮装置上的两根伸缩固定杆35缩回，伸缩固定杆35不与六角板4接触，中间箱体5可以在绕中心轴1自由转动。当丝杆31向下运动，与滑动横杆32接触的拉紧钢丝34松弛，伸缩固定杆35在复位弹簧36的作用下沿伸缩固定杆导轨38向外运动，伸缩固定杆35的外端卡在六角板4的凹槽内，使中间箱体5不能相对六角板4转动。在本发明球形叶轮机器人正常行驶时，中间箱体5能自由转动，只有本发明球形叶轮机器人上升（即丝杆31向下运动）时，才固定中间箱体5，更好地实现翻越障碍的功能。

丝杆31通过螺母与基板40的中心固定，基板40为长方形，其四个角上各安装一个螺栓，其中前面2个螺栓为相同规格的短螺栓41，后面2个螺栓为相同规格的长螺栓42。

采用偏心丝杆伸缩结构，丝杆31的轴线位于中间箱体5的几何轴线后面，呈偏心状态，使丝杆31的轴线始终垂直于中间箱体5的底板，整个本发明球形叶轮机器人的重心位于丝杆31轴线的前面，产生一个前倾的力矩，当本发明球形叶轮机器人升到一定高度，就会倒下，实现障碍的翻越。

如图1、图2、图3、图9所示，探测模块包括摄像模块43，摄像模块43的上端中心安装有一滚针轴承44，滚针轴承44与支撑轴45同轴相连，支撑轴45的后端与中间箱体5的前板46固定，摄像模块43的下端背面装有重力块47，摄像模块43可绕支撑轴45转动。在本发明球形叶轮机器人运动过程中，无论本发明球形叶轮机器人左右倾斜多少角度，在重力块47和摄像模块43本身的重力作用下，摄像模块43始终位于下端。在中间箱体5和探测模块的共同作用下，即使机器人是前后倾斜和左右倾斜共同存在，也能使摄像头正常工作，对前方场面进行正常拍摄，并且能分辨路面的倾斜状况，及时把画面传给后方，方便搜救工作的展开。

上述所有的电机都分别与电源模块和控制电路模块相连，通过外部控制端上的无线发射模块与控制电路模块上的无线接收模块相连，控制电机的运转，从而控制本发明球形叶轮机器人的运行。

本发明球形叶轮机器人翻越障碍过程如下：螺母驱动电机转动，带动小链轮21一起转动，通过链条22的作用，带动大链轮23转动，大链轮23带动螺母27转动，带动丝杆31沿着两个导向轨道33向下运动，接着中间箱体5固定，然后底部支撑机构着地，由于底部支撑机构独特的设计，后面的螺栓比前面的长，再加上偏心丝杆伸缩结构，因此，使整个球形叶轮机器人向前倾斜，在重力距的作用下，实现障碍的翻越，有时可以在翻越时加上履带16一起工作，使本发明球形叶轮机器人在由丝杆31产生的斜向上运动和履带16与障碍之间的摩擦力共同作用下翻越障碍，翻越完成后，螺母驱动电机反转，使丝杆31向上运动回到初始位置。

Claims (9)

1.一种球形叶轮机器人，其特征在于，包括：

两个相对设置的半球形叶轮装置；

穿设在两个半球形叶轮装置上的中心轴；

位于两个半球形叶轮装置之间的障碍翻越辅助机构，所述障碍翻越辅助机构包括转接在所述中心轴上的中间箱体、固定安装在所述中间箱体上并相对设置的两个导向轨道、与所述两个导向轨道配合的滑动横杆、与所述滑动横杆固定的丝杆、与所述丝杆配合的螺母、驱动所述螺母转动的螺母驱动机构以及与所述丝杆固定的底部支撑机构。

2.根据权利要求1所述的球形叶轮机器人，其特征在于，所述丝杆的一端与所述滑动横杆固定，所述丝杆的另一端与所述底部支撑机构固定，所述螺母和螺母驱动机构安装在所述两个导向轨道靠近所述底部支撑机构的端部。

3.根据权利要求1所述的球形叶轮机器人，其特征在于，所述中心轴上位于所述中间箱体和半球形叶轮装置之间设有压缩弹簧。

4.根据权利要求1所述的球形叶轮机器人，其特征在于，所述中间箱体与所述两个导向轨道平行的侧面安装有用于固定中间箱体的伸缩固定装置，所述伸缩固定装置与所述滑动横杆之间通过传动部件相连。

5.根据权利要求4所述的球形叶轮机器人，其特征在于，所述伸缩固定装置包括固定安装在所述中间箱体的侧面上的伸缩固定杆导轨、设置在所述伸缩固定杆导轨内并相对设置的两根伸缩固定杆、设置在所述两根伸缩固定杆之间的复位弹簧、连接所述两根伸缩固定杆的伸缩固定杆钢丝以及与所述伸缩固定杆钢丝连接的拉紧钢丝，所述两根伸缩固定杆滑动安装在两个半球形叶轮装置上，所述拉紧钢丝的一端与所述伸缩固定杆钢丝连接，所述拉紧钢丝的另一端绕过所述滑动横杆的顶部后固定在所述中间箱体的侧面。

6.根据权利要求4所述的球形叶轮机器人，其特征在于，所述底部支撑机构包括与所述丝杆端部固定的基板以及固定安装在所述基板上的四个支撑脚。

7.根据权利要求6所述的球形叶轮机器人，其特征在于，所述四个支撑脚呈矩形分布，其中，所述四个支撑脚中靠近所述伸缩固定装置一侧的两个支撑脚要短于另两个支撑脚。

8.根据权利要求4所述的球形叶轮机器人，其特征在于，所述中间箱体所述伸缩固定装置所在的侧面上设置有摄像模块。

9.根据权利要求8所述的球形叶轮机器人，其特征在于，所述摄像模块的一端通过同轴相连的滚珠轴承和支撑轴安装在所述中间箱体所述伸缩固定装置所在的侧面上，所述摄像模块的另一端带有重力块。