[发明专利]一种水陆两栖球形探察机器人

权利要求书

1.一种水陆两栖球形探察机器人，包括球壳、桨叶、内驱动机构组件和连接件；球壳由左半球壳和右半球壳两部分组成，将内驱动机构组件和连接件包容在球壳内部；采用透明球壳，内部可安装摄像头；

在左半球壳外部，有N(N＞1)个桨叶与其固连，桨叶为轻质薄板，形状近似三角形，其最长边有一定弧度，曲率半径与球壳曲率半径相同，最长边长度小于1.57倍球壳半径，桨叶垂直于球壳外表面安装，最长边与球壳外表面贴合；这些桨叶关于横向中心线呈均匀放射性分布，任意两个桨叶间角度为360/N度，且靠近横向中心线与球壳相交点；右半球壳桨叶的布置同左半球壳；固连在左半球壳和右半球壳上的桨叶呈对称分布；水陆两栖球形机器人在陆地运动时，桨叶任意部分都高于地面，不会和地面发生碰撞，在水面运动时，水陆两栖球形机器人下方的桨叶会浸入水中一定深度；

内驱动机构组件由一个直线运动驱动电机、一个转向运动驱动电机、配重块和支撑部分(含矩形框、配重支撑架、环形支撑架、中空短轴、配重支撑轴、底部推力球轴承、底部推力球轴承座)组成，其中矩形框底部和环形支撑架上部固定在一起，构成了内驱动机构组件的支撑框架；矩形框是一个薄壁槽状长方体结构件，槽开口向上；矩形框沿球壳横向中心线安置，左侧与中空短轴固连，右侧与右侧轴承座固连，直线运动驱动电机定子部分和转向运动驱动电机定子部分均固定在矩形框上；矩形框上可以安置摄像头，摄像头透过透明球壳能采集所处环境的图像信息，实施环境探察任务；

连接件包括左连接件和右连接件两个部分，左连接件包括左侧轴承座和左侧角接触球轴承，右连接件包括右侧支撑圆盘和右侧角接触球轴承；左侧轴承座与左半球壳连接，左侧角接触球轴承安装在左侧轴承座中，同时左侧角接触球轴承安装在中空短轴上；右侧支撑圆盘的外侧与右半球壳相连，内侧凸台上安装右侧角接触球轴承，同时右侧角接触球轴承安装在右侧轴承座中；直线运动驱动电机转子部分与右侧支撑圆盘内侧凸台固连，在直线运动驱动电机的作用下，内驱动机构组件可以绕球壳横向中心线转动，改变球体内重心的位置，驱动球形机器人实现前后直线运动；

配重支撑架左视图呈口字形，其上平面与转向运动驱动电机转子部分固定，下平面与配重支撑轴固定；底部推力球轴承安装在配重支撑轴上，同时底部推力球轴承安装在底部推力球轴承座内；底部推力球轴承座与环形支撑架固定在一起；配重块固定在配重支撑架前后两侧平面上；转向运动驱动电机转动时，带动配重块绕纵向中心线加速旋转，据动量矩守恒原理，球壳会做反向旋转，从而实现球形机器人的原地转向运动。

2.根据权利要求1所述的一种水陆两栖球形探察机器人，其特征在于：所述的桨叶形状为矩形、扇形或不规则多边形，可以是平面薄板、V字形薄板或波浪形薄板。

3.根据权利要求1所述的一种水陆两栖球形探察机器人，其特征在于：配重块采用螺纹连接的方法固定在配重支撑架周边，不同配重块上螺纹孔的位置相同，因此可以在配重支撑架上固定一块或者多块配重块，据此可以调节配重的质量，从而能够改变水陆两栖球形机器人浸入水中的深度。

4.根据权利要求1所述的一种水陆两栖球形探察机器人，其特征在于：矩形框凹槽内部可以安放电池和电路板，矩形框槽壁上可以安置摄像头和距离探察传感器；矩形框的结构为两个驱动电机提供了支撑，同时有效降低了球体的重心位置。

5.根据权利要求1所述的一种水陆两栖球形探察机器人，其特征在于：直线运动驱动电机输出轴处利用角接触球轴承加轴承座承受内驱动机构组件重力，使直线运动驱动电机径向不承受内驱动机构组件重力的作用；转向运动驱动电机输出轴处利用推力球轴承、轴承座加环形支撑架承受配重重力，使转向运动驱动电机轴向不承受配重重力作用。