CN203698464U - 具有不倒翁特性的类球型侦测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有不倒翁特性的类球型侦测机器人，包括两个半球形滚轮、球形外壳、主体平台、两个电动机、无线通信模块和电源。通过采用底部配重的方式实现不倒翁性质，利用电动机转动实现不倒翁的全方位运动，采用无线通信模块进行远程控制。本实用新型既具有不倒翁特性，同时兼有移动、摄像、听声及无线传输功能，并具有水陆两栖能力。

Description

具有不倒翁特性的类球型侦测机器人

技术领域

本实用新型涉及具有移动、摄像、听声及无线传输功能的类球型机器人。 

背景技术

本实用新型着眼于在外界干扰强、具有一定危险性的场合下的摄像、听声以及信息传输问题。例如地震救援、野外环境以及人质解救时的信息收集及传输。 

目前国内外在涉及这一问题时使用的典型装置有轮式机器人及履带式机器人两种。他们存在着运动受限较多、会出现翻覆现象并很难复原等问题。同时在非典型装置方面，球型机器人是其中一类。 

人们已经做了一些努力以创作非典型设计的移动车，例如，在Koshiyama,A.and Yamafuji,K.,“Design and Control of an All-Direction Steering Type Mobile Robot”,International Joumal of Robotics Research,voI.12,no.5,pp.441-419,1993,hereinafter“Koshiyama et al.”【Koshiyama，A，Yamafuji，K，“全方向操舵型可移动机器人的设计和控制”，机器人学研究国际刊物，卷12，号5，页码411-419，1993】中描述了仅具有单个球形轮子的车的一个例子，在下文中被称为“Koshiyama等”。在Koshiyama等中，单轮式移动的机器人包括位于轮子上方的紧凑“弧形体”，该弧形体通过计算机直接的稳定性控制保持非常稳定，以使“放置在此机器人弧形体顶部的水杯可以被携带而没有任何溢出”(Koshiyama等，左栏，第418页)。Koshiyama等的机器人以其单轮和两各传感器臂接触地面，其中，传感器臂在球形轮子的轮轴端部从球形轮子的侧部伸出.并拖在地面上。 

具有典型设计的又一种车是“平行双轮车”，如近来广为宣传的“Segway”车，该车在使用期间将其车身仅平衡在两个共用普通旋转轴的平行轮子上。在 被驱动时，“Segway”车的车身本质上是不稳定的，由于有源的计算机控制的稳定性控制，所以车身才保持相对直立的状态。在此稳定性控制下，电子计算机接收位置传感器的反馈，并在此基础上，将快速和频繁的驱动力微脉冲(包括反转或者制动动力)提供给轮子以维持一种不稳定的平衡。此平衡是不稳定的以至于在此车没有动力之后不久，其车身将失去平衡并翻倒以为了直接的支撑而接触地面，例如，如果车身的撑脚架伸开，则以该撑脚架支撑。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供具有移动、摄像、听声及无线传输功能的并具有水陆两栖能力的移动侦测装置。 

本实用新型提供了具有不倒翁特性的类球型侦测机器人，包括两个半球形滚轮、球形外壳、主体平台、两个电动机、无线通信模块和电源；所述主体平台包括轴线中心相互垂直的空心主轴和内腔，在所述内腔的底部设置有配重；所述两个电动机分别位于空心主轴的两端，电动机的转轴位于空心主轴的轴线上，穿过所述球形外壳，并与所述半球形滚轮固定连接；所述无线通信模块分别与两个电动机相连接，所述电源为无线通信模块和两个电动机供电，无线通信模块和电源均位于所述内腔中。 

上述类球形侦测机器人可以用于在地面上移动。 

进一步地，本实用新型还包括视频采集装置和/或音频采集装置，通过所述无线通信模块传输采集到的视频和/或音频信号。 

进一步地，所述两个半球形滚轮和球形外壳均为透明结构。 

进一步地，在所述球形外壳与电动机转轴之间设置有防水胶圈。 

进一步地，所述两个电动机的转轴连线经过所述两个半球形滚轮确定的球形中心，且垂直于所述半球形滚轮边缘所在的平面。 

本实用新型还提供了具有不倒翁特性的类球型侦测机器人，包括两组由多个叶片构成的水上移动装置、球形外壳、主体平台、两个电动机、无线通信模块和电源；所述主体平台包括轴线中心相互垂直的空心主轴和内腔，在所述内腔的底部设置有配重；所述两个电动机分别位于空心主轴的两端，电动机的转轴位于空心主轴的轴线上，穿过所述球形外壳，并与所述水上移动装置固定连接以驱动其转动；所述无线通信模块分别与两个电动机相连接，所述电源为无线通信模块和两个电动机供电，无线通信模块和电源均位于所述内腔中。 

上述类球形侦测机器人可以用于在水面上移动。 

本实用新型的技术效果是：通过底部配重的方式实现不倒翁性质，利用球型不倒翁内部两个电动机实现不倒翁的全方位运动，在搭载音视频采集装置后可以实现视频和音频传输。通过内部封闭后，外部再连接传动装置(如半球形滚轮或水上移动装置)的方式使其具有水陆两栖能力。本实用新型实现了全方位运动，具有摄像、听声及无线传输等功能，并可根据需求即时更换，可以广泛用于人质劫持现场的信息收集与传输以及管道探测、家庭监护、海防监测等诸多领域。 

附图说明

为了更充分地描述本发明的一些实施方式，将参照附图。这些附图不应认为是对本发明范围的限制，而仅仅用于说明。 

图1是本实用新型的第一个实施例的示意图； 

图2是第一个实施例中主体平台的结构示意图。 

图3是本实用新型的第二个实施例的示意图。 

图中标号：101、102为半球形滚轮；2为球形外壳；301、302为电动机；4为主体平台；401为空心主轴；402为内腔；403为配重；501、502为水上移动 装置；6为叶片。 

具体实施方式

如图1、图2所示，101、102即为两个触地的半球形滚轮。2为球形外壳，主要起防水作用。301、302为驱动本实用新型运动的电动机。4为主体平台，包括空心主轴401，内腔402以及配重403，用于实现不倒翁性质。空心主轴401与内腔402的轴线中心相互垂直，配重403位于内腔402的底部。电动机301与302分别固连在空心主轴401左右两侧，电动机301、302的转轴位于空心主轴401的轴线上，并且穿过球形外壳2，与半球形滚轮101、102固定连接。无线通信模块和电源均位于内腔之中，无线通信模块分别与两个电动机相连接，电源为无线通信模块和两个电动机供电。 

根据需要，还可以在内腔中设置视频采集装置和音频采集装置，以传输采集到的视频和音频信号。在安装视频采集装置(如摄像头)时，可以将其设置在高于主体平台4的位置，便于获得合适的视角。 

本实用新型中电动机301、302的转轴与球形外壳2之间可为相对转动结构，也可固定连接。在可相对转动时，电动机转轴穿过球形外壳2两侧相应位置的小孔，小孔中均放置有防水胶圈，以获得更好的防水效果。 

本实用新型中无线通信模块可以采用市场上常用的现有产品，例如采用蓝牙技术、无线路由器等方式实现，需要说明的是，无线通信模块与电动机之间的连接、通信以及控制均为现有技术，本领域技术人员均能获知并且实现。因此，通过无线通信模块，就可以采用通讯网络(例如，局域网或因特网)进行远程控制，在个人电脑、平板电脑以及手机上收到本实用新型传输的即时画面以及音频。 

本实施例中该装置在运动时，有直行和转弯两种状态。直行状态下，电动机301、302分别带动半球形滚轮101、102以相同速率同时向前或向后运动，实现装置整体的直行运动。转弯时，通过左右两个半球形滚轮一边比另一边更快地旋转或两滚轮反方向同时旋转，即可实现任意半径的转弯运动，其半径最 小可为0，即可实现原地转弯。 

如果本实施例中两个半球形滚轮101、102之间的缝隙足够小(但至少满足两轮同时触地，以保证可以运动)则在电动机转轴方向上可以实现左右摇晃，即两个轮子仍然可以表现得与单个球型类似。如此可以实现全方位的不倒翁性质，并且不失全方位的运动性质。一般来说，当两个半球形滚轮101、102之间的缝隙宽度为半球形滚轮半径的1/15至1/10时，本实用新型的不倒翁特性保持良好。 

图3是本实用新型的第二个实施例。与第一个实施例不同的是，该实施例中采用了水上移动装置501、502替了半球形滚轮，以实现在水面上的运动。水上移动装置501、502由多个叶片(如6)组成，电动机转轴转动带动水上移动装置501、502相应转动，叶片(如6)通过与水面的相互作用从而使本实用新型在水面上运动。 

Claims (6)

1.一种具有不倒翁特性的类球型侦测机器人，其特征在于：包括两个半球形滚轮、球形外壳、主体平台、两个电动机、无线通信模块和电源；所述主体平台包括轴线中心相互垂直的空心主轴和内腔，在所述内腔的底部设置有配重；所述两个电动机分别位于空心主轴的两端，电动机的转轴位于空心主轴的轴线上，穿过所述球形外壳，并与所述半球形滚轮固定连接；所述无线通信模块分别与两个电动机相连接，所述电源为无线通信模块和两个电动机供电，无线通信模块和电源均位于所述内腔中。

2.根据权利要求1所述的具有不倒翁特性的类球型侦测机器人，其特征在于：还包括视频采集装置和/或音频采集装置，通过所述无线通信模块传输采集到的视频和/或音频信号。

3.根据权利要求2所述的具有不倒翁特性的类球型侦测机器人，其特征在于：所述两个半球形滚轮和球形外壳均为透明结构。

4.根据权利要求1所述的具有不倒翁特性的类球型侦测机器人，其特征在于：在所述球形外壳与电动机转轴之间设置有防水胶圈。

5.根据权利要求1所述的具有不倒翁特性的类球型侦测机器人，其特征在于：所述两个电动机的转轴连线经过所述两个半球形滚轮确定的球形中心，且垂直于所述半球形滚轮边缘所在的平面。

6.一种具有不倒翁特性的类球型侦测机器人，其特征在于：包括两组由多个叶片构成的水上移动装置、球形外壳、主体平台、两个电动机、无线通信模块和电源；所述主体平台包括轴线中心相互垂直的空心主轴和内腔，在所述内腔的底部设置有配重；所述两个电动机分别位于空心主轴的两端，电动机的转轴位于空心主轴的轴线上，穿过所述球形外壳，并与所述水上移动装置固定连接以驱动其转动；所述无线通信模块分别与两个电动机相连接，所述电源为无线通信模块和两个电动机供电，无线通信模块和电源均位于所述内腔中。