[发明专利]一种带臂球形探测机器人系统及变形方法

说明书

本发明涉及一种带臂球形探测机器人系统及变形方法，其至少包括球形壳体(1)，所述球形壳体(1)内设置有变形组件(2)、驱动组件(5)和控制单元(6)，所述变形组件(2)，其用于调节所述球形壳体(1)的形态，使得所述球形壳体(1)根据探测需求展开或闭合，所述驱动组件(5)，其用于在所述球形壳体(1)内产生驱动力，从而驱动球形壳体(1)能够进行定向滚动，所述控制单元(6)能够接收操作方发送的操作信息并根据接收的操作信息向所述变形组件(2)和/或驱动组件(5)发出不同的驱动指令，使得所述球形壳体(1)能够根据所受到的驱动力而进行运动或变形。

技术领域

本发明涉及球形机器人技术领域，尤其涉及一种带臂球形探测机器人系统及变形方法。

背景技术

及时有效的灾后搜救是在自然灾害面前能够有效降低人员伤亡的方式，并已经得到了世界各国的高度重视和越来越多人的关注。为了使灾后的损失降到最小，在后的搜救行动刻不容缓。然而灾后的环境十分复杂，一方面潜藏着烟尘、毒气、坍塌和爆炸等未知的危险因素，一方面要对危害源进行准确定位处理，及时地对受伤人员运送重要物资，在这种不确定的和复杂的环境中，有效的时间内执行搜救工作是十分困难的，搜救队员的生命安全得不到保证，搜救工作的不易快速展开。因此，使用搜救机器人代替人们对灾后搜救目标进行搜寻和操作，已经成为了当前机器人技术研究的一大热点问题。由此可见，发明一种即可以执行搜寻任务和操作任务的变结构球形搜救机器人，有着极其重要的意义。

为了能够提升灾后救援的侦测能力，解决信息获取问题，给救援人员搜集提供更多更具体的救援信息，以制定科学高效的救援方案，目前相关的研究机构以开发出了多种多样的后搜救机器人。最常见的搜救机器人主要分为履带式搜救机器人、轮式机器人、腿式机器人和球形机器人几种。其中履带机器人应用最为广泛，具有越障能力强和对地面压强小的特点，但是移动速度慢，运动效率不高。轮式搜救机器人具有，运动效率高，运动速度快和结构简单的特点，但是越障能力较弱。腿式搜救机器人具有越障能力强特点，但是机械结构设计和控制复杂，可靠性较低和稳定性差。球形搜救机器人虽然运动灵活，自保护性好，但是对外操作能力差。此外，目前的球形机器人的应用主要为在其内部搭载摄像设备和传感器等装置实现侦测功能，绝大部分球形机器人不具备任何的对外操作能力。对于带臂球形机器人的研究工作尚未充分展开，而日益增加的对于特殊环境探测侦察机器人的需求，正急切地需要带臂球形机器人相关技术的研究与发展。

中国专利CN107150727BA公开了一种球形机器人，包括球壳及驱动组件。所述驱动组件包括连接部、驱动臂和两个控制力矩陀螺系统。所述驱动臂包含驱动轮和驱动电机。所述驱动轮与所述球壳内壁相接触，驱动所述球形机器人行走。所述两个控制力矩陀螺系统之间设有一组反向同步齿轮组，以带动所述两个控制力矩陀螺系统反向同步偏摆。所述球形机器人受到干扰力矩干扰时，通过控制所述控制力矩陀螺系统偏摆来产生进动力矩以克服所述干扰力矩及提高所述球形机器人的稳定性，从而平衡所述球形机器人的姿态。该专利虽然一定程度上提高了球形机器人的爬坡能力但是其内驱动结构复杂且空间占用大，不利于其他检测机构的安装，且球壳无法根据需求任意打开，也不存在机械臂结构的设置，无法满足日益增加的对于特殊环境探测侦察机器人的需求，此外，该专利仍存在可靠性较低和稳定性差的问题。