CN208914090U - 一种球形勘探机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种球形勘探机器人及基于该机器人的勘探系统，其中，所述球形勘探机器人包括外球壳、内球壳、第一支撑模块、信息采集模块、重心驱动模块和第二支撑模块，其中，第一支撑模块支撑连接外球壳和内球壳，信息采集模块采集机器人所处环境的环境信息，第二支撑模块支撑重心驱动模块和内球壳，且可沿内表面滑动，重心驱动模块按照控制指令沿内球壳内表面运动，从而改变机器人重心，带动机器人运动。本实用新型适用于信号微弱、环境恶劣的情境下的勘探，可减少人员安全隐患。

Description

一种球形勘探机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术，尤其涉及一种球形勘探机器人。

背景技术

电力电缆由于具备受天气和外部环境影响小、可提高系统功率因数、维护工作方便、有利于城市规划和环保等优点，逐渐取代架空线路成为城市配电网络的主导。由于电缆通道环境密闭，通风不畅，炎热、潮湿或者积水的情况下易积聚甲烷、一氧化碳、硫化氢等可燃、有毒、有害气体，易引起电缆通道火灾甚至爆炸事件。电缆外护套破损、接地系统损坏时，易造成放电现象，以致电缆绝缘层由于温度过高逐渐焦化、燃烧，引起电缆着火事故。电缆通道着火时，因空间狭窄密闭，安全风险高，人员不便进入，因而亟需一种可实现无人员下井作业的电缆通道火情勘查技术。但是，电缆通道内部信号较弱，检测设备在通道内信号采集后难以完成地面通信，因此如何稳定地实现电缆通道内采集信号无线传输至地面的传输模式设计尤为迫切。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型针对现有技术存在的问题，提供一种球形勘探机器人，本实用新型的球形勘探机器人结构简单，控制方便，适用于电缆通道等环境恶劣、信号微弱的环境中。

技术方案：本实用新型所述的球形勘探机器人包括外球壳、内球壳、第一支撑模块、信息采集模块、重心驱动模块和第二支撑模块，其中，所述内球壳位于外球壳内部，所述第一支撑模块位于外球壳和内球壳之间，用于支撑连接外球壳和内球壳，所述信息采集模块位于外球壳和内球壳之间，用于采集机器人所处环境的环境信息，所述第二支撑模块一端与所述重心驱动模块连接，另一端与内球壳内表面接触，且可沿内球壳内表面滑动，所述重心驱动模块一端与第二支撑模块连接，另一端与内球壳内表面接触，所述重心驱动模块用于接收自身信息采集模块采集的环境信息并进行无线传输，以及沿内球壳内表面运动，从而改变机器人重心，带动机器人运动。

其中，所述重心驱动模块包括配重块、安装有zigbee芯片的条形板、若干电机单元和若干滚轮单元，所述配重块位于重心驱动模块的中间位置，所述安装有zigbee芯片的条形板与所述电机单元电连接，所述滚轮单元与所述内球壳内表面接触，一个电机单元连接一个滚轮单元，用于驱动对应的滚轮单元进行滚动。其中，配重块用于增加述重心驱动模块的重量，使得机器人重心位于重心驱动模块，电机单元驱动滚轮单元沿内球壳内表面进行滚动，使得机器人重心偏离，机器人在重力作用下进行运动，类似不倒翁。

其中，所述信息采集模块包括气体传感器、温度传感器、感烟传感器和图像采集器，所述气体传感器、温度传感器和感烟传感器固定于外球壳内表面或内球壳外表面上，所述图像采集器固定于外球壳内表面上，外球壳与图像采集器的固定处设有小孔，以使图像采集器透过小孔采集到外界图像。各个传感器分别采集对应的信息，从而得到全面的环境信息。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，其显著优点是：

1、本实用新型提供的球形勘探机器人各部件均安装在球壳内部，密闭外壳可以为内部运动结构提供保护，使得机器人自身的安全性和可靠性更高，更适用于电缆通道火情勘查、着火房屋勘探、下水道等等恶劣环境中；本实用新型通过采用重心驱动模块使得机器人重心偏离，从而带动机器人滚动，由于球体滚动的阻力相对较小，所以本实用新型具有运动效率高、能量损耗小的特点，而且机器人整体结构简单，成本低廉，控制方便，可以有效地节省开支，适合较大规模地使用。

2、本实用新型可将球形机器人置于危险环境中勘查，减少了人员安全隐患，球形机器人到达指定位置后，采集周围环境信息，并通过zigbee自组网逐跳发送采集的环境信息至总控机，完成勘探工作，由于通过无线逐跳传输信息，因此本实用新型在信号微弱的环境中也适用。

附图说明

图1是本实用新型提供的球形勘探机器人的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型提供的球形勘探机器人的另一实施例的结构示意图.

具体实施方式

实施例1

本实施例公开了一种球形勘探机器人，如图1所示，包括外球壳1、内球壳2、第一支撑模块3、信息采集模块4、重心驱动模块5和第二支撑模块6。其中，内球壳2位于外球壳1内部，两者球心重合，外球壳2采用防火防水防腐蚀材料制成。第一支撑模块3位于外球壳1和内球壳2之间，第一支撑模块3具体包括两根刚性支撑杆，两根刚性支撑杆的延长线都经过球心，且延长线重合，使得机器人外球壳和内球壳之间的重量分布均匀，从而使得运动时更容易控制方向。信息采集模块4位于外球壳1和内球壳2之间，用于采集机器人所处环境的环境信息，具体包括气体传感器401、温度传感器402、感烟传感器403和图像采集器404，气体传感器401、温度传感器402和感烟传感器403可固定于外球壳1内表面上，也可固定于内球壳2外表面上，图像采集器404固定于外球壳1内表面上，外球壳1与无线图像采集器404的固定处设有小孔，以使图像采集器404透过小孔采集到外界图像，气体传感器401、温度传感器402、感烟传感器403和图像采集器404优选为无线传感器。第二支撑模块6具体为一根刚性支撑杆，其一端与重心驱动模块5连接，另一端与内球壳2内表面接触，且可沿内球壳2内表面滑动。重心驱动模块5一端与第二支撑模块6固定连接，另一端与内球壳2内表面接触。重心驱动模块5包括一个配重块501、一个安装有zigbee芯片的条形板502、2个电机单元503和2个滚轮单元504，安装有zigbee芯片的条形板502与电机单元503电连接，下面固定有电机单元503和配重块501，配重块501位于2个电机单元503的中心线上，一个电机单元502连接一个滚轮单元504，滚轮单元504与内球壳2内表面接触。重心驱动模块5的中心线和第二支撑模块6的中心线重合，且该中心线经过球心。重心驱动模块5和第二支撑模块6固定为一个整体，在电机单元503驱动滚轮单元504滚动时，第二支撑模块6会沿着内球壳2内表面滑动，机器人中心偏离，带动机器人滚动。

安装有zigbee芯片的条形板502用于接收自身信息采集模块4发送的环境信息和其他机器人发送的数据信息，该数据信息可能是总控机的控制命令或其他球形机器人采集的环境信息，并按照需求向其他机器人或总控机进行传输，还用于接收总控机发送的控制指令并控制电机运作，工作模态具体包括：第一个电机单元正转、第二个电机单元停转；第一个电机单元正转、第二个电机单元正转；第一个电机单元正转、第二个电机单元反转；第一个电机单元停转、第二个电机单元正转；第一个电机单元停转、第二个电机单元停转；第一个电机单元停转、第二个电机单元反转；第一个电机单元反转、第二个电机单元正转；第一个电机单元反转、第二个电机单元停转；第一个电机单元反转、第二个电机单元反转。如果仅仅勘测信息，不长距离传输，可以不设置安装有zigbee芯片的条形板502。

本实施例的勘探系统工作过程如下所示：

1)总控机位于地面，向机器人发射运动控制指令和环境信息采集类型；

2)机器人进入所需勘探环境中，当机器人运行范围接近脱离总控机控制范围时，机器人开始自组网，临近机器人之间相互传递数据，通过多跳最终传输到目的机器人；

3)采集信息的机器人采集所需环境信息，向附近机器人进行数据交换；

4)附近机器人通过多跳最终反馈数据至总控机，总控机处通过采集的环境信息判定环境情况。

实施例2

本实施例提供了一种球形勘探机器人，与实施例1不同之处在于：本实施例的第一支撑模块3具体包括4根刚性支撑杆，4根刚性支撑杆均匀放置在外球壳和内球壳之间，且每根刚性支撑杆的延长线都经过球心，使得机器人外球壳和内球壳之间的重量分布均匀，从而使得运动时更容易控制方向。

实施例3

本实施例提供了一种球形勘探机器人，与实施例1不同之处在于：本实施例的第一支撑模块3具体包括8根刚性支撑杆，8根刚性支撑杆均匀放置在外球壳和内球壳之间，且每根刚性支撑杆的延长线都经过球心，使得机器人外球壳和内球壳之间的重量分布均匀，从而使得运动时更容易控制方向。

实施例4

本实施例提供了一种球形勘探机器人，如图2所示，与实施例1不同之处在于：重心驱动模块5包括一个配重块501、一个安装有zigbee芯片的条形板502、3个电机单元503和3个滚轮单元504，配重块501、安装有zigbee芯片的条形板502、电机单元503和滚轮单元504从上到下依次固定，且四个单元的中心线重合，重量对称分布。安装有zigbee芯片的条形板502具体为板状，与电机单元503电连接，电机单元502驱动滚轮单元504，滚轮单元504与内球壳2内表面接触。重心驱动模块5的中心线和第二支撑模块6的中心线重合，且该中心线经过球心。重心驱动模块5和第二支撑模块6固定为一个整体，在电机单元503驱动滚轮单元504滚动时，第二支撑模块6会沿着内球壳2内表面滑动，机器人中心偏离，带动机器人滚动。因为只有一个电机单元和一个滚轮单元，因此，工作模态只有电机单元正转、反转和停止三种情况。

实施例5

本实施例提供了一种球形勘探机器人，与实施例1不同之处在于：重心驱动模块5包括一个配重块501、一个安装有zigbee芯片的条形板502、1个电机单元503和1个滚轮单元504，安装有zigbee芯片的条形板502与电机单元503电连接，具体为板状，下面固定有电机单元503和配重块501，配重块501位于3个电机单元503所形成的正三角形的中心点上，一个电机单元502连接一个滚轮单元504，滚轮单元504与内球壳2内表面接触。重心驱动模块5的中心线和第二支撑模块6的中心线重合，且该中心线经过球心。重心驱动模块5和第二支撑模块6固定为一个整体，在电机单元503驱动滚轮单元504滚动时，第二支撑模块6会沿着内球壳2内表面滑动，机器人中心偏离，带动机器人滚动。因为有3个电机单元和3个滚轮单元，因此，按照每个电机单元可以单独正转、反转和停止3种工作方式，那么工作模态有3*3*3＝27种。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种球形勘探机器人，其特征在于：包括外球壳(1)、内球壳(2)、第一支撑模块(3)、信息采集模块(4)、重心驱动模块(5)和第二支撑模块(6)，其中，所述内球壳(2)位于外球壳(1)内部，所述第一支撑模块(3)位于外球壳(1)和内球壳(2)之间，用于支撑连接外球壳(1)和内球壳(2)，所述信息采集模块(4)位于外球壳(1)和内球壳(2)之间，所述第二支撑模块(6)一端与所述重心驱动模块(5)连接，另一端与内球壳(2)内表面接触，且可沿内球壳(2)内表面滑动，所述重心驱动模块(5)一端与第二支撑模块(6)连接，另一端与内球壳(2)内表面接触，所述重心驱动模块(5)可沿内球壳内表面运动，从而改变机器人重心，带动机器人运动。

2.根据权利要求1所述的球形勘探机器人，其特征在于：所述重心驱动模块(5)包括配重块(501)、安装有zigbee芯片的条形板(502)、若干电机单元(503)和若干滚轮单元(504)，所述配重块(501)位于重心驱动模块(5)的中间位置，所述安装有zigbee芯片的条形板(502)与所述电机单元(503)电连接，所述滚轮单元(504)与所述内球壳(2)内表面接触，一个电机单元(503)连接一个滚轮单元(504)，用于驱动对应的滚轮单元(504)进行滚动。

3.根据权利要求1所述的球形勘探机器人，其特征在于：所述信息采集模块(4)包括气体传感器(401)、温度传感器(402)、感烟传感器(403)和图像采集器(404)，所述气体传感器(401)、温度传感器(402)和感烟传感器(403)固定于外球壳(1)内表面或内球壳(2)外表面上，所述图像采集器(404)固定于外球壳(1)内表面上，外球壳(1)与图像采集器(404)的固定处设有小孔，以使图像采集器(404)透过小孔采集到外界图像。

4.根据权利要求1所述的球形勘探机器人，其特征在于：所述第一支撑模块(3)包括多根刚性支撑杆，刚性支撑杆的一端固定在内球壳(2)外表面，另一端固定在外球壳(1)内表面。

5.根据权利要求1所述的球形勘探机器人，其特征在于：所述第二支撑模块(6)具体为一根刚性支撑杆。