CN103912624B - 一种适用于空投微小型机器人的仿刺猬减震外壳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于空投微小型机器人的仿刺猬减震外壳。包括仿刺猬橡胶外层、硬铝合金层、支撑柱缓冲层、缓冲弹簧、电磁锁、固定铁片、硬橡胶座、控制电路板等。该减震外壳可以装载有微小型探测机器人，起到抗落地过载、缓冲保护的作用，在空中投放的过程中，外壳电路板上的加速度传感器实时监测加速度值，当达到所设定阈值时，启动延时程序；落地过程中减震外壳通过多级缓冲方式吸收地面冲击，保护内部载体；落地一定时间t后，控制电路对电磁锁断电，减震外壳分解为四瓣，多个压缩的固定弹簧将外壳和两侧的硬橡胶座向外弹出，微小型机器人可驶出进行探测侦察活动。

Description

一种适用于空投微小型机器人的仿刺猬减震外壳

技术领域

本发明涉及机器人减震外壳，特别涉及一种适用于空投微小型机器人的仿刺猬减震外壳。

背景技术

对于通过空中抛撒投放、快速到达目标现场进行探测和侦察任务的微小型机器人，由于内部所搭载的传感器、电子器件等在巨大的落地冲击中容易损坏失效，要求机器人具备较强的全方位抗落地过载能力，保证其落地后功能的完整性。但微小型探测机器人本体的抗过载能力有限，不能够满足空投任务的需要，所以需要设计一种成本低廉、结构简单、有效增强机器人抗冲击能力的减震装置。在减震装置落地后，还需要具备有效、快速释放机器人的功能，保证机器人顺利驶出执行任务。

发明内容

本发明的目的是：为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种适用于空投微小型机器人的仿刺猬减震外壳，该防护装置搭载微小型机器人后可通过空投的方式介入目标区域，能够有效的抗落地过载冲击，保证落地后其搭载的机器人功能完整性。着陆后，外壳控制电路实现壳体的自动解体，快速释放出机器人，使其在目标区域进行活动侦察。

本发明所采用的技术方案是：一种适用于空投微小型机器人的仿刺猬减震外壳，包括：仿刺猬椽胶外层，落地过程中其最先触地，利用多个毛刺的形变吸收初始撞击能量；硬铝合金层，保持外壳具备一定刚度，使装置不发尘较大形变，进而保护内部机器人；支撑柱缓冲层，二次吸收撞击能量，主要负责机器人的径向抗震；硬橡胶座，吸收轴向的冲击能量，并作为电路板和电磁锁的固定减震平台；缓冲弹簧，起到固定支撑和减震作用，吸收大部分撞击能量，并在外壳解体时将各部分外壳向外弹出；控制电路板，对电磁锁的通电断电进行控制，从而实现减震外壳的固定与自动解体。

本发明的工作原理是：所述仿刺猬减震外壳由多瓣壳体结构与所述硬橡胶座构成，可在落地后自动解体弹开，释放内部机器人；所述仿刺猬橡胶外层位于所述装置最外部，采用仿刺猬外形设计，利用多根毛刺的形变，在触地瞬间能够接收来自各个方向的撞击能量，为第一级缓冲措施；所述硬铝合金层位于所述缓冲装置次外层，用于安装固定仿刺猬橡胶外层，并使所述外壳保持一定刚度，确保外壳在撞击过程中不发生较大形变，有效保护内置机器人；所述支撑柱缓冲层为第二级缓冲结构，采用多阵列弹性圆柱设计，能够实现大面积的支撑和减震，吸收大量径向撞击能量；所述缓冲弹簧位于装置最内层，起到对机器人的支撑固定和减震作用，弹簧的压缩形变，能够吸收来自各个撞击方向的大部分撞击能量；所述控制电路板可实时对加速度值进行监测，到达阈值后启动延时程序；所述电磁锁在所述减震外壳落地前具有强磁性，保证各个组成部分的连接，落地一定时间t后断电，强磁力消失，多瓣外壳部分与所述硬橡胶座分解，并被压缩弹簧向外弹出。

本发明的有益效果是：相比现有技术，本发明所述仿刺猬减震外壳，能够提高机器人抗跌落高度，扩展机器人的快速布设、目标介入的方式，因此可通过无人机在目标区域上方低空抛撒，或者通过地面人力或发射装置抛射进入目标区域，拓宽了侦察、探测机器人的应用场合；相比现有技术，本发明所述多瓣外壳解体结构可以有效保证减震装置的安全打开与机器人的快速驶出，提高现场作业效率；相比现有技术，本发明所述仿刺猬减震外壳构成部分无一次性材料，设计具备结构简单、体积较小、抗过载能力强、可多次重复利用、节省一定成本等诸多优点，能够成为搭载各种微小型、小型机器人的抗过载防护装备。

附图说明

图1为本发明所述的一种适用于空投微小型机器人的仿刺猬减震外壳整体外形示意图；图2为本发明所述的一种适用于空投微小型机器人的仿刺猬减震外壳剖视位置示意图；图3为本发明所述的一种适用于空投微小型机器人的仿刺猬减震外壳内部结构剖视图。

其中各附图标记含义如下：

1.仿刺猬减震外壳；2.仿刺猬橡胶外层；3.硬铝合金层；4.支撑柱缓冲层；5.缓冲弹簧；6.电磁锁；7.固定铁片；8.硬橡胶座；9.控制电路板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方案对本发明做进一步说明，但不作为本发明的限定。

参照附图1、2、3，一种适用于空投微小型机器人的仿刺猬减震外壳1，它包括：仿刺猬橡胶外层2、硬铝合金层3、支撑柱缓冲层4、缓冲弹簧5、电磁锁6、固定铁片7、硬橡胶座8、控制电路板9与电池；

其中，所述控制电路板载有加速度传感器，实时监测防护壳体的加速度值，并与设定阈值进行比较；所述仿刺猬减震外壳1主要由四瓣多层结构缓冲外壳部分与两端所述硬橡胶座8，通过多个所述电磁锁6与所述固定铁片7之间的强磁力连接成一体；

每瓣缓冲外壳均由所述仿刺猬橡胶外层2、所述硬铝合金层3与所述支撑柱缓冲层4从外至内固定连接而成，并固定有所述电磁锁6和所述固定铁片7，四瓣缓冲外壳部分通过磁力连接固定；每瓣减震外壳内层固定有多个所述缓冲弹簧5，用于对内部搭载的微小型机器人的固定支撑和吸收剩余冲击能量；每个所述硬橡胶座8的外侧安装所述电磁锁6，与安装在缓冲外壳的所述固定铁片7相配合，内层端面固定所述控制电路板9；电池安装在减震壳体内部，为所述控制电路板9与所述电磁锁6供电。

本发明可通过无人机、直升飞机等飞行器空中抛撒的方式落至目标区域，可装载两轮或者多轮微小型探测机器人的所述仿刺猬减震外壳1，能够保证着陆后机器人功能的完整性；在空中下落的过程中，减震外壳内安装的控制电路板9实时读取板载加速度传感器的采样值，并与设定阈值比较，目的是感知外壳在空中自由落体的状态，当达到阈值时启动延时子程序，在空中落下后一段时间t，即已可确保为着陆状态后，自动切断电磁锁6的供电，与固定铁片7之间磁力消失，四瓣壳体与两侧的硬橡胶座自动分离，其中，延时时长t根据不同的空降高度进行不同的软件设置；在减震外壳落地过程中，采用仿刺猬外形设计的仿刺猬橡胶外层2利用多根弹性毛刺的形变，在触地瞬间能够吸收来自各个方向的撞击能量，为第一级缓冲措施；缓冲装置次外层的硬铝合金层3，主要起到支撑、固定仿刺猬橡胶外层2，并使仿刺猬减震外壳1具备一定刚度，确保外壳在受到落地冲击或者外部尖物撞击过程中不发生较大形变，有效保护内置机器人；支撑柱缓冲层4为第二级缓冲结构，采用多阵列弹性圆柱设计，能够实现大面积的支撑和减震，吸收大量径向撞击能量；缓冲弹簧5位于装置最内层，通过压缩形变吸收、消耗来自轴向和径向的大部分撞击能量，起到对机器人的支撑固定和减震保护作用，此外，当落地后仿刺猬减震外壳1各部分自动解体时，压缩的弹簧释放形变能量，快速地将多瓣解体外壳与硬橡胶座8向外弹出，释放内部机器人，保证其顺利驶出执行探测任务，实现机器人的快速布设。

Claims (7)

1.一种适用于空投微小型机器人的仿刺猬减震外壳，其特征是，包括：仿刺猬橡胶外层、硬铝合金层、支撑柱缓冲层、缓冲弹簧、电磁锁、固定铁片、硬橡胶座、控制电路板和电池；其整体连接关系为：整个减震外壳主要由四瓣减震壳体与两端的硬橡胶座组成，它们通过固定铁片与电磁锁进行连接与分解；每瓣减震壳体均由仿刺猬橡胶外层、硬铝合金层与支撑柱缓冲层组成，并固定有固定铁片与电磁锁；每瓣减震壳体上均固定有多个缓冲弹簧；硬橡胶座上固定有控制电路板和电磁锁；电池安装在仿刺猬减震外壳内部，为控制电路板与电磁锁供电；

功能描述：所述仿刺猬橡胶外层最先触地，利用毛刺的形变吸收初始的撞击能量，所述硬铝合金层，使外壳具备一定刚度，使装置不发生较大形变，进而保护内部机器人；所述支撑柱缓冲层，轻质夹层结构能够二次吸收径向的撞击能量，同时可以减轻材料重量；所述硬橡胶座能够吸收轴向的冲击能量；所述缓冲弹簧，起到固定机器人和缓冲作用，卸载大部分撞击能量；所述控制电路板利用加速度传感器的信息对所述电磁锁的通电断电进行控制，从而实现所述的仿刺猬减震外壳的固定和自动分解。

2.根据权利要求1所述的仿刺猬减震外壳，其特征在于：所述仿刺猬橡胶外层位于所述仿刺猬减震外壳最外部，采用仿刺猬设计，利用多根毛刺的形变，在触地瞬间能够接收来自各个方向的撞击能量，为第一级缓冲。

3.根据权利要求1所述的仿刺猬减震外壳，其特征在于：所述硬铝合金层位于所述仿刺猬减震外壳次外层，用于安装固定仿生橡胶外层，并使权利要求1所述的仿刺猬减震外壳保持一定刚度，确保落地撞击过程中不发生较大形变，保护内置机器人。

4.根据权利要求1所述的仿刺猬减震外壳，其特征在于：所述支撑柱缓冲层为第二级缓冲结构，采用多个弹性支撑圆柱设计，可以在动态冲击的环境下，吸收大量撞击能量，实现大面积的支撑和减震。

5.根据权利要求1所述的仿刺猬减震外壳，其特征在于：所述缓冲弹簧位于减震外壳最内层，起到对机器人的固定支撑和减震作用，由于弹簧的大形变，能够卸载来自各个撞击方向的大部分撞击能量，确保机器人安全。

6.根据权利要求1所述的仿刺猬减震外壳，其特征在于：所述硬橡胶座能够吸收外壳轴向的落地冲击，并作为电磁锁和控制电路板的固定和减震装置。

7.根据权利要求1所述的仿刺猬减震外壳，其特征在于：所述四瓣减震壳体、硬橡胶座和固定铁片在所述电磁锁通电后通过强磁力固定在一起，并且在检测到达设定加速度阈值后，通过控制电路板延时程序断电后消磁，分解为多个部分，通过压缩弹簧向外弹出，有效释放机器人。