CN105564523A - 复杂地形探索机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复杂地形探索机器人，包括空心滚球，以及覆盖于该空心滚球上方的躯体，所述躯体上设有摄像头；所述躯体的下方形成开口球形腔，所述开口球形腔与所述空心滚球形成球连接副，使空心滚球可在该开口球形腔内自由滚动，且所述球形腔的开口平面呈圆形；所述躯体的重心落于所述开口平面的中心垂线上、且落于所述空心滚球的球心之下；所述躯体的开口球形腔的圆形开口周围均布一周电磁体，各电磁体分别耦合于所述躯体内的同一个励磁控制器，所述励磁控制器可对各所述电磁体分别进行通断；所述空心滚球内设有由软磁体构成的滚珠。该机器人不仅可以适应各种复杂地形的探索任务，并且结构简单，难以损坏。

Description

复杂地形探索机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别地，是一种探索机器人。

背景技术

在通行区域较为复杂的工况下，目前通常采用机器人小车进行探索作业；而目前的机器人小车或者只能适应较平坦的路面，或者结构较为复杂，容易损坏。典型地，为了凹凸不平的复杂地形，所采用的机器人小车的各车轮均可在较大的范围内独立上下运动，为了适应这种特大自由度的车轮的传动，所需的传动系统往往十分复杂，不仅机械效率低，而且涉及关节多，容易损坏。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种复杂地形探索机器人，该机器人不仅可以适应各种复杂地形的探索任务，并且结构简单，难以损坏。

本发明实现技术目的所采用的技术方案是：该复杂地形探索机器人包括空心滚球，以及覆盖于该空心滚球上方的躯体，所述躯体上设有摄像头；所述躯体的下方形成开口球形腔，所述开口球形腔与所述空心滚球形成球连接副，使空心滚球可在该开口球形腔内自由滚动，且所述球形腔的开口平面呈圆形；所述躯体的重心落于所述开口平面的中心垂线上、且落于所述空心滚球的球心之下；所述躯体的开口球形腔的圆形开口周围均布一周电磁体，各电磁体分别耦合于所述躯体内的同一个励磁控制器，所述励磁控制器可对各所述电磁体分别进行通断；所述空心滚球内设有由软磁体构成的滚珠。

作为优选，所述躯体包括主体和头部；所述主体为旋转体；所述头部通过转轴或环槽配合于主体上部；且所述头部由设于主体内的微型电机驱动，使头部可绕主体的轴线旋转；所述摄像头设于所述头部；从而实现全方位探索摄像。

作为优选，所述躯体内还包括有无线收发模块，以实现远程控制。

作为优选，所述躯体内还包括有GPS定位芯片、运算器；所述运算器根据指定的探索目标坐标，及所述GPS定位芯片返回的当前坐标，计算出前进方向，并据此对所述励磁控制器发出指令，使励磁控制器根据需要控制各所述电磁体的通断。

作为优选，所述空心滚球内还设有一个陀螺仪支架；所述陀螺仪支架的中心设有一根竖直杆，所述竖直杆的下端连接有配重体，上端连接有永磁条；所述配重体的重量大于所述竖直杆与永磁条的总和；所述永磁条的一个磁极竖直朝上；所述躯体内固定一个与所述永磁条同极相对的躯体永磁体；按照该方案，由于所述陀螺仪支架的特性，无论空心滚球如何滚动，使所述永磁条的一个磁极始终保持竖直朝上，从而始终与所述躯体永磁体保持斥力，这使得所述空心滚球与躯体之间保持斥力，以使空心滚球的球面与躯体的开口球形腔的内表面之间具有极小的表面压力，大幅降低了空心滚球与开口球形腔之间的摩擦力。

本发明的有益效果在于：该复杂地形探索机器人在探索作业时，首先，由于仅通过唯一的空心滚球与地面接触，不受制于其它部件的牵制，因此可通过任意复杂地貌而不发生搁浅；其次，由于所述躯体的重心落于所述空心滚球的球心之下，而躯体又以空心滚球的球心为旋转中心，可知，躯体从平衡位置向任意方向偏转时，躯体的重心必将上升，故必在重力作用下恢复至平衡位置，即躯体始终具有稳定的平衡位置，无论如何颠簸，也不会倾倒；另一方面，通过所述励磁控制器，对任一所述电磁体通电时，处于所述空心滚球底部的滚珠在磁吸力的牵引下，沿着空心滚球内壁向上爬升，此过程中对空心滚球施加倾斜向前的压力，使空心滚球向前滚动；再由所述励磁控制器逐渐断开所述电磁体，即，使励磁电流逐渐较小至零，则所述滚珠逐渐向下回落，此过程中，滚珠仍然为空心滚球提供向前滚动的动力，直至滚珠回落到空心滚球的底部；因此，只要对任意方向的电磁体通电，则空心滚球就向该方向滚动，以使该探索机器人向该方向前进；可见，该探索机器人可以轻易实现向任意方向移动。

附图说明

图1是本复杂地形探索机器人实施例一的结构示意图。

图2是本复杂地形探索机器人实施例二的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例一：

在图1所示的实施例一中，该复杂地形探索机器人包括空心滚球1，以及覆盖于该空心滚球1上方的躯体2；所述躯体2包括主体21和头部22；所述主体21为旋转体；所述头部22通过转轴或环槽配合于主体21上部；且所述头部22由设于主体21内的微型电机驱动，使头部22可绕主体21的轴线旋转；所述头部22设有摄像头3，通过头部22的旋转，实现全方位探索摄像。

所述躯体2的下方形成开口球形腔20，所述开口球形腔20与所述空心滚球1形成球连接副，使空心滚球1可在该开口球形腔20内自由滚动，且所述球形腔的开口平面呈圆形；所述躯体2的重心落于所述开口平面的中心垂线上、且落于所述空心滚球1的球心o‘之下；所述躯体2的开口球形腔20的圆形开口周围均布一周电磁体4，各电磁体4分别耦合于所述躯体内的同一个励磁控制器（未图示），所述励磁控制器可对各所述电磁体4分别进行通断；所述空心滚球1内设有由软铁构成的滚珠5。

上述的复杂地形探索机器人，所述躯体内还可设置无线收发模块，以实现远程控制。再可设置GPS定位芯片、运算器；所述运算器根据指定的探索目标坐标，及所述GPS定位芯片返回的当前坐标，计算出前进方向，并据此对所述励磁控制器发出指令，使励磁控制器根据需要控制各所述电磁体4的通断。

上述复杂地形探索机器人在探索作业时，首先，由于仅通过唯一的空心滚球1与地面接触，不受制于其它部件的牵制，因此可通过任意复杂地貌而不发生搁浅；其次，由于所述躯体2的重心落于所述空心滚球1的球心之下，而躯体2又以空心滚球1的球心o‘为旋转中心，可知，躯体2从平衡位置向任意方向偏转时，躯体2的重心必将上升，故必在重力作用下恢复至平衡位置，即躯体2始终具有稳定的平衡位置，无论如何颠簸，也不会倾倒；另一方面，通过所述励磁控制器，对任一所述电磁体4通电时，处于所述空心滚球1底部的滚珠5在磁吸力的牵引下，沿着空心滚球1内壁向上爬升，此过程中对空心滚球1施加倾斜向前的压力，使空心滚球1向前滚动；再由所述励磁控制器逐渐断开所述电磁体4，即，使励磁电流逐渐较小至零，则所述滚珠5逐渐向下回落，此过程中，滚珠5仍然为空心滚球提供向前滚动的动力，直至滚珠5回落到空心滚球1的底部；因此，只要对任意方向的电磁体4通电，则空心滚球1就向该方向滚动，以使该探索机器人向该方向前进；可见，该探索机器人可以轻易实现向任意方向移动。

实施例二：

在图2所示的实施例二中，与实施例一的不同之处在于：所述空心滚球1内还设有一个陀螺仪支架11；所述陀螺仪支架11的中心设有一根竖直杆12，所述竖直杆12的下端连接有配重体13，上端连接有永磁条14；所述配重体13的重量大于所述竖直杆12与永磁条14的总和，以此实现所述竖直杆12的竖直状态；所述永磁条14的一个磁极竖直朝上；所述躯体2内固定一个与所述永磁条14同极相对的躯体永磁体24。

根据实施例二的方案，由于所述陀螺仪支架11的特性，无论空心滚球1如何滚动，使所述永磁条14的一个磁极始终保持竖直朝上，从而始终与所述躯体永磁体24保持斥力，这使得所述空心滚球1与躯体2之间保持斥力，以使空心滚球1的球面与躯体的开口球形腔20的内表面之间具有极小的表面压力，大幅降低了空心滚球1与开口球形腔20之间的摩擦力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种复杂地形探索机器人，其特征在于：包括空心滚球（1），以及覆盖于该空心滚球上方的躯体（2），所述躯体（2）上设有摄像头（3）；所述躯体（2）的下方形成开口球形腔（20），所述开口球形腔（20）与所述空心滚球（1）形成球连接副，使空心滚球（1）可在该开口球形腔（20）内自由滚动，且所述球形腔的开口平面呈圆形；所述躯体（2）的重心落于所述开口平面的中心垂线上、且落于所述空心滚球（1）的球心之下；所述躯体（2）的开口球形腔的圆形开口周围均布一周电磁体（4），各电磁体（4）分别耦合于所述躯体内的同一个励磁控制器，所述励磁控制器可对各所述电磁体（4）分别进行通断；所述空心滚球（1）内设有由软磁体构成的滚珠（5）。

2.根据权利要求1所述的复杂地形探索机器人，其特征在于：所述躯体包括主体（21）和头部（22）；所述主体（21）为旋转体；所述头部（22）通过转轴或环槽配合于主体（21）上部；且所述头部（22）由设于主体内的微型电机驱动，使头部（22）可绕主体（21）的轴线旋转；所述摄像头（3）设于所述头部（22）。

3.根据权利要求1所述的复杂地形探索机器人，其特征在于：所述躯体（2）内还包括有无线收发模块，以实现远程控制。

4.根据权利要求1所述的复杂地形探索机器人，其特征在于：所述躯体（2）内还包括有GPS定位芯片、运算器；所述运算器根据指定的探索目标坐标，及所述GPS定位芯片返回的当前坐标，计算出前进方向，并据此对所述励磁控制器发出指令，使励磁控制器根据需要控制各所述电磁体（4）的通断。

5.根据权利要求1所述的复杂地形探索机器人，其特征在于：所述空心滚球（1）内还设有一个陀螺仪支架（11）；所述陀螺仪支架（11）的中心设有一根竖直杆（12），所述竖直杆（12）的下端连接有配重体（13），上端连接有永磁条（14）；所述配重体（13）的重量大于所述竖直杆（12）与永磁条（14）的总和；所述永磁条（14）的一个磁极竖直朝上；所述躯体（2）内固定一个与所述永磁条（14）同极相对的躯体永磁体（24）。