CN108515821A - 一种内部旋转式球形机器人 - Google Patents

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60F—VEHICLES FOR USE BOTH ON RAIL AND ON ROAD; AMPHIBIOUS OR LIKE VEHICLES; CONVERTIBLE VEHICLES
    • B60F5/00—Other convertible vehicles, i.e. vehicles capable of travelling in or on different media
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Abstract

一种内部旋转式球形机器人，目的在于实现将海陆空三种功能融合于一体，由球形机壳、涵道风扇、环形齿轮、内部旋转架、驱动电机、小齿轮、电池控制组件组成。需要在陆地运动时，内部旋转架的三个驱动电机同时同速度旋转，由于电池控制组件重量较重，电池控制组件始终向下，球形机壳与地面发生相对运动，实现陆地上的滚转。当需要转向时，在涵道风扇喷口相下时，一侧涵道风扇输出一个推力实现转向。需要在水中运动时，内部旋转架旋转，使得四台涵道风扇有两台侵入水中，通过侵入水中的涵道风扇的推动实现在水中的运动。需要在空中运动时，内部旋转架旋转，使得四台涵道风扇垂直于地面，通过控制四台涵道风扇实现飞行。

Description

一种内部旋转式球形机器人
技术领域
本发明属于一种机器人设计，尤其属于一种三栖球形机器人。
背景技术
目前，陆地无人侦察车，水下、水面的无人侦察机器人大量应用，空中无人机更是普及式应用，为了满足侦察、巡查等要求，在很多领域中，一次任务往往需要携带多种不同类型的设备，以适应不同的环境要求，而后，出现水路两用无人车，实现了陆地与水中的结合，但在实际使用中，由于水路交接地带的路况恶劣，在实际使用时经常发生侦察车被困住的境况，而单纯的飞行式侦察机对能量的消耗速率快，无法实现长时间侦察使用的需求，所以需要一种结合海陆空三种功能的载具，实现将三种载具优势结合的目的。
发明内容
本发明的目的在于实现将海陆空三种功能融合于一体的目的，为实现上述目的，本发明由球形机壳、涵道风扇、环形齿轮、内部旋转架、驱动电机、小齿轮、电池控制组件组成。该装置利用球形机壳，通过重心调节实现滚动前进，通过涵道风扇的推力调节实现转向与飞行。球形机壳包括两个半球形，以两个半球形的分割平面为参考面，参考平面垂直于地面，以垂直于地面同时垂直于参考平面的面为垂直面，对称于垂直面远离参考面一定距离的位置布置两个管道，用于安装涵道风扇，管道内有涵道风扇电机安装支架，半球形内部掏空，在参考面的垂直方向被环形圆柱切出一个环形槽，用于安装环形齿轮；环形齿轮为一内啮合齿轮组的外齿轮，环形齿轮的外环与球形机壳切出的环形槽相吻合，环形齿轮内侧为齿，用于与小齿轮啮合；内部旋转架主体为两片通过中间轴连接的三叉形结构，三叉的顶端有开孔，用于与驱动电机的轴紧配合，三叉的其中两个叉中间有下延平板，下延平板的底部通过上下两个连接板相连，下延平板以及上下两个连接板形成的空腔用于安放电池控制组件；球形机壳的尺寸大小应当满足排水量的大小是重量的两倍以上。
球形机壳的两个半球形通过胶合或者螺丝连接，在两个半球形的中间安装环形齿轮，环形齿轮中间安装内部旋转架，内部旋转架的顶端分别安装驱动电机，驱动电机的外壳安装小齿轮，小齿轮恰好与环形齿轮内侧的齿啮合，电池控制组件较重，安放于内部旋转架下延平板以及连接板形成的空腔内；四台涵道风扇安装于球形机壳的四个管道内；其余电气接插、换向环等电气设计被忽略。
需要在陆地运动时，内部旋转架的三个驱动电机同时同速度旋转，由于电池控制组件重量较重，所以三个驱动电机旋转时，内部旋转架相对地面是静止的，电池控制组件始终向下，球形机壳与地面发生相对运动，实现陆地上的滚转。当需要转向时，通过内部三轴陀螺测得姿态，在涵道风扇喷口相下时，一侧涵道风扇输出一个推力实现转向。
需要在水中运动时，内部旋转架旋转，使得四台涵道风扇有两台侵入水中，此时的装置与设有两台螺旋桨的船等同，通过侵入水中的涵道风扇的推动实现在水中的运动。
需要在空中运动时，内部旋转架旋转，使得四台涵道风扇垂直于地面，此时的装置与四轴飞行器等同，通过控制四台涵道风扇实现飞行。
采用上述设计方案以后，实现了集合海陆空三栖功能的目的，在使用过程中可以随时转换，无需改变外部轮廓，提高了设计的可靠性。
附图说明
图1是本发明一种内部旋转式球形机器人的球形机壳其中一个半球形的三维图。
图2是本发明一种内部旋转式球形机器人的球形机壳其中一个半球形第二个视角的三维图。
图3是本发明一种内部旋转式球形机器人的环形齿轮的三维图。
图4是本发明一种内部旋转式球形机器人的内部旋转架的三维图。
图5是本发明一种内部旋转式球形机器人的略去其中一个半球形的装配图。
图6是本发明一种内部旋转式球形机器人的略去球形外壳的装配图。
图7是本发明一种内部旋转式球形机器人的总装图。
其中，上述附图包括以下附图标记：1、半球形；2、环形槽；3、管道；4、安装支架；5、环形齿轮；6、内部旋转架；7、中间轴；8、孔；9、下延平板；10、连接板；11、驱动电机；12、小齿轮；13、涵道风扇；14、电池控制组件。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明由球形机壳、涵道风扇13、环形齿轮5、内部旋转架6、驱动电机11、小齿轮12、电池控制组件14组成。该装置利用球形机壳，通过重心调节实现滚动前进，通过涵道风扇13的推力调节实现转向与飞行。
参见图1-图2，本发明一种内部旋转式球形机器人的球形机壳；球形机壳包括两个半球形1，以两个半球形1的分割平面为参考面，参考平面垂直于地面，以垂直于地面同时垂直于参考平面的面为垂直面，对称于垂直面远离参考面一定距离的位置布置两个管道3，用于安装涵道风扇13，管道内有涵道风扇13电机安装支架4，半球形1内部掏空，在参考面的垂直方向被环形圆柱切出一个环形槽2，用于安装环形齿轮5。
参见图3，本发明一种内部旋转式球形机器人的环形齿轮5；环形齿轮5为一内啮合齿轮组的外齿轮，环形齿轮5的外环与球形机壳切出的环形槽2相吻合，环形齿轮5内侧为齿，用于与小齿轮12啮合。
参见图4，本发明一种内部旋转式球形机器人的内部旋转架6；内部旋转架6主体为两片通过中间轴7连接的三叉形结构，三叉的顶端有开孔8，用于与驱动电机11的轴紧配合，三叉的其中两个叉中间有下延平板9，下延平板9的底部通过上下两个连接板10相连，下延平板9以及上下两个连接板10形成的空腔用于安放电池控制组件14。
球形机壳的尺寸大小应当满足排水量的大小是重量的两倍以上。
参见图5-图7，本发明一种内部旋转式球形机器人的装配图；球形机壳的两个半球形1通过胶合或者螺丝连接，在两个半球形1的中间安装环形齿轮5，环形齿轮5中间安装内部旋转架6，内部旋转架6的顶端分别安装驱动电机11，驱动电机11的外壳安装小齿轮12，小齿轮12恰好与环形齿轮5内侧的齿啮合，电池控制组件14较重，安放于内部旋转架6下延平板9以及连接板10形成的空腔内；四台涵道风扇13安装于球形机壳的四个管道3内；其余电气接插、换向环等电气设计被忽略。
需要在陆地运动时，内部旋转架的三个驱动电机11同时同速度旋转，由于电池控制组件14重量较重，所以三个驱动电机11旋转时，内部旋转架6相对地面是静止的，电池控制组件14始终向下，球形机壳与地面发生相对运动，实现陆地上的滚转。当需要转向时，通过内部三轴陀螺测得姿态，在涵道风扇13喷口相下时，一侧涵道风扇13输出一个推力实现转向。
需要在水中运动时，内部旋转架6旋转，使得四台涵道风扇13有两台侵入水中，此时的装置与设有两台螺旋桨的船等同，通过侵入水中的涵道风扇13的推动实现在水中的运动。
需要在空中运动时，内部旋转架6旋转，使得四台涵道风扇13垂直于地面，此时的装置与四轴飞行器等同，通过控制四台涵道风扇13实现飞行。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种内部旋转式球形机器人，其特征在于：由球形机壳、涵道风扇、环形齿轮、内部旋转架、驱动电机、小齿轮、电池控制组件组成；该装置利用球形机壳，通过重心调节实现滚动前进，通过涵道风扇的推力调节实现转向与飞行。
2.如权利要求1所述的一种内部旋转式球形机器人，其特征在于：球形机壳包括两个半球形，以两个半球形的分割平面为参考面，参考平面垂直于地面，以垂直于地面同时垂直于参考平面的面为垂直面，对称于垂直面远离参考面一定距离的位置布置两个管道，用于安装涵道风扇，管道内有涵道风扇电机安装支架，半球形内部掏空，在参考面的垂直方向被环形圆柱切出一个环形槽，用于安装环形齿轮。
3.如权利要求1所述的一种内部旋转式球形机器人，其特征在于：环形齿轮为一内啮合齿轮组的外齿轮，环形齿轮的外环与球形机壳切出的环形槽相吻合，环形齿轮内侧为齿，用于与小齿轮啮合。
4.如权利要求1所述的一种内部旋转式球形机器人，其特征在于：内部旋转架主体为两片通过中间轴连接的三叉形结构，三叉的顶端有开孔，用于与驱动电机的轴紧配合，三叉的其中两个叉中间有下延平板，下延平板的底部通过上下两个连接板相连，下延平板以及上下两个连接板形成的空腔用于安放电池控制组件。
5.如权利要求1所述的一种内部旋转式球形机器人，其特征在于：球形机壳的尺寸大小应当满足排水量的大小是重量的两倍以上。
6.如权利要求1所述的一种内部旋转式球形机器人，其特征在于：球形机壳的两个半球形通过胶合或者螺丝连接，在两个半球形的中间安装环形齿轮，环形齿轮中间安装内部旋转架，内部旋转架的顶端分别安装驱动电机，驱动电机的外壳安装小齿轮，小齿轮恰好与环形齿轮内侧的齿啮合，电池控制组件较重，安放于内部旋转架下延平板以及连接板形成的空腔内；四台涵道风扇安装于球形机壳的四个管道内；其余电气接插、换向环等电气设计被忽略。
7.如权利要求1所述的一种内部旋转式球形机器人，其特征在于：需要在陆地运动时，内部旋转架的三个驱动电机同时同速度旋转，由于电池控制组件重量较重，所以三个驱动电机旋转时，内部旋转架相对地面是静止的，电池控制组件始终向下，球形机壳与地面发生相对运动，实现陆地上的滚转；当需要转向时，通过内部三轴陀螺测得姿态，在涵道风扇喷口相下时，一侧涵道风扇输出一个推力实现转向。
8.如权利要求1所述的一种内部旋转式球形机器人，其特征在于：需要在水中运动时，内部旋转架旋转，使得四台涵道风扇有两台侵入水中，此时的装置与设有两台螺旋桨的船等同，通过侵入水中的涵道风扇的推动实现在水中的运动。
9.如权利要求1所述的一种内部旋转式球形机器人，其特征在于：需要在空中运动时，内部旋转架旋转，使得四台涵道风扇垂直于地面，此时的装置与四轴飞行器等同，通过控制四台涵道风扇实现飞行。
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