[发明专利]一种环境信息采集空陆两栖球形机器人在审
申请号: | 201910301959.1 | 申请日: | 2019-04-15 |
公开(公告)号: | CN110171260A | 公开(公告)日: | 2019-08-27 |
发明(设计)人: | 战强;鲍新宇;田新扬;张印;陈祥臻;许钦桓;曹秀洁 | 申请(专利权)人: | 北京航空航天大学 |
主分类号: | B60F5/02 | 分类号: | B60F5/02;B64C27/08;G01N33/00;G01N1/14;B25J15/10 |
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地址: | 100191*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 环境信息采集 球形机器人 外框 气体检测装置 多轴飞行器 安装空间 便于携带 拆装方便 地面移动 电源系统 动力系统 环境探测 空中飞行 控制系统 扩展模块 内部系统 人本发明 柔性抓手 土壤采集 相机模块 液体采集 移动机器 远程控制 载荷模块 转速控制 遥操作 横梁 挂架 倾转 悬停 旋翼 云台 转弯 机器人 星球 回收 检测 灵活 支撑 应用 探索 | ||
本发明公开了一种环境信息采集空陆两栖球形机器人,包括球形外框、机架、横梁、挂架、气体检测装置、云台相机模块、动力系统、控制系统和电源系统。该空陆两栖球形机器人兼具移动机器人和多轴飞行器特性,通过遥操作结合图传模块可对其进行远程控制,通过对四个旋翼的倾转方向和转速控制可实现空中飞行、悬停、地面移动、零半径转弯等运动。球形外框对内部系统起支撑和保护作用的同时提供了充裕的载荷模块安装空间,可根据实际检测需要柔性抓手模块、液体采集模块或安装土壤采集模块,极大地提高了该机器人的实用性。本发明结构紧凑、运动灵活、扩展模块拆装方便、便于携带和回收,可广泛应用于环境探测、星球探索等领域。
技术领域
本发明涉及机器人技术和自动化领域,涉及一种特种机器人,更具体地,涉及一种可用于环境探测、信息采集的空陆两栖球形机器人。
背景技术
随着科学技术的发展,机器人在人类生活和工作中扮演着越来越重要的角色。其中,移动机器人作为机器人领域的一个重要分支,已经在星球探索、军事侦察、自动化生产、消防等领域得到广泛的应用。从移动方式上来说,移动机器人可分为轮式、履带式、腿式等。其中,轮式和履带式对工作环境的要求较低,可在诸如野外山地等恶劣环境中使用。腿式或足式虽然对复杂环境具有较好的适应能力,但存在自身结构复杂、自由度多、控制难度大、运动缓慢等缺点。
球形机器人是近二十年才出现的一种新型移动机器人,它是一种将驱动机构和控制系统都安装在一个球形壳体内,并利用球形外壳进行运动的机器人系统。这种机器人最大的特点就是不存在侧翻问题,球壳与地面接触小,且球壳阻止了外部环境对内部结构的破坏,因此环境适应能力强,在反恐防暴、环境探测等领域具有显著优势和应用前景。
随着近些年无人机技术的日益发展,无人机在航拍、环境探测等领域的应用逐渐增多,但无人机飞行速度快,在复杂地形环境中起降受限,因此无法对地面物体进行采样或信息采集。空陆两栖球形机器人兼具无人机的空中飞行能力以及地面机器人的机动性,适用于空中、地面两种环境下执行任务,极大扩展了球形机器人的应用领域。
目前,国内外专家和学者相继开展了球形飞行机器人和空陆两栖球形机器人的研究。
2011年,日本防卫省与美国某研究机构合作研制出了一个球形飞行机器人。该机器人采用单桨提供升力,内置相机,可实现空中飞行、悬浮等动作,其外壳只起保护作用,并不能在地面滚动。
2013年,瑞士洛桑联邦理工学院的Adrien Briod等人研制出了一种共轴双旋翼球形机器人。该机器人采用类似足球的外壳结构,内部动力由两个共轴旋翼提供,可以实现空中飞行和简单的地面转动动作。
2013年,伊利诺伊大学机器人实验室基于四旋翼构型,设计出了一种混合运动模式的机器人HyTAQ。该机器人通过四旋翼装置提供动力,既能够完成空中飞行,也能够完成地面滚动。但HyTAQ的圆筒形外壳与地面是接触,因此只能在较为平坦的地面上行走。
2015年,李涛、刘效等研制了一种四旋翼两栖机器人球形机构。该机构将两个旋翼放在横轴上,两个旋翼放在纵轴上,通过对四个旋翼的转动速度和方向进行控制,使机器人实现空中飞行和地面滚动。
2018年,战强、马逸君等人研制了一种空陆两栖球形机器人。该机器人采用两个可倾转的旋翼和球形外框,兼具球形机器人和多轴飞行器的特点,可实现机器人在地面上的直线运动、原地转向和在空中的起飞降落等运动。
综上所述,目前空陆两栖球形机器人存在的主要问题有:
(1)球形外壳多用作无人机的保护外壳,本质上仍属于飞行器,并没有球形机器人的运动功能;
(2)现有空陆两栖球形机器人大多只有空中飞行和地面行走功能,几乎没有携带其他载荷的能力,实用性较低。
发明内容
鉴于此,本发明提供一种用于环境信息采集的空陆两栖球形机器人。
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