[发明专利]一种具备跳跃能力的球形机器人

说明书

本发明公开了一种具备跳跃功能的球形机器人，包括球壳（15）及所述球壳（15）内的内部小车，在所述内部小车的顶板（2）上设置有若干拉力弹簧（17），在所述拉力弹簧（17）下方连接有拉伸释放所述拉力弹簧（17）使得所述内部小车获得反作用力的拉伸释放装置；所述内部小车通过所述反作用力撞击所述球壳（15）使得球形机器人获得初始速度实现跳跃。本发明中的球壳能够很好的隔离外部环境，延长内部机构的寿命，提高了机器人适应外部环境的能力。在原有球形机器人的基础上实现了跳跃功能，提高了机器的越障能力。

技术领域

本发明涉及一种新型带跳跃机构的球形机器人，该球形机器人主要包括前进、后退、零半径转向和跳跃的动作。

背景技术

智能移动机器人，是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。

大部分移动型机器人都不是封闭式的，而且容易产生倾翻，不能很好的适应复杂的环境。鉴于此，诞生了球形机器人这种新型移动机器人，其发展历史相比其他类型机器人短得多。目前国内外对球形机器人的研究工作已经有20年左右，但是大部分球形机器人都是由求体内两个或者多个重块来回的位置变换来实现的机器人的滚动，机构复杂、转动的灵活性不高、完成的动作比较单一，没有特殊的功能。例如芬兰研制第一台球型球形机器人。该球形机器人内部安装了一个单轮机构，通过该单轮机构来改变球体重心，产生驱动力矩，从而驱动球体运动。又如美国喷气推进实验室提出一种利用内部四个活塞来驱动球体重心，从而通过改变球体重心来驱动机器人。

在国内，北京邮电大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学及西安电子科技大学等高校和研究所研制了几种不同的球形机器人。其中北京邮电大学研制的Ⅲ星球形机器人通过电机驱动配重绕2个相互垂直的轴转动来提供机器人的直线运动和转弯时的驱动力；西安电子科技大学研制的球形机器人则是在球内安装四个成一定角度的直流电机，通过改变配重在四个方向的位置来改变机器人的重心以提供驱动力。

上述几种球形机器人虽然实现了简单的前进后退以及转向动作，但这些都是在地面的二维运动，当遇到有稍高点的障碍物时则不能很好的越过。

发明内容

发明目的：

本发明要解决的技术问题在于，针对上述球形机器人动作单一、越障能力欠佳的情况，在前进、后退以及转向的基础上实现了跳跃功能，提高球形机器人的越障能力。

技术方案：

为实现以上功能，本发明的一种具有跳跃功能的球形机器人，包括球壳及所述球壳内的内部小车，在所述内部小车的顶板上设置有若干拉力弹簧，在所述拉力弹簧下方连接有拉伸释放所述拉力弹簧使得所述内部小车获得反作用力的拉伸释放装置；所述内部小车通过所述反作用力撞击所述球壳使得球形机器人获得初始速度实现跳跃；

所述拉伸释放装置包括与所述拉力弹簧连接的撞击块、嵌在所述撞击块内的拉块以及用于推拉所述拉块实现所述拉块与所述撞击块的连接与分离的的推拉装置；

所述拉块通过其两侧设置的可伸缩的拉块锲形块嵌入所述撞击块；在所述撞击块两侧设置有挤压所述拉块锲形块使得所述拉块与所述撞击块分离的撞击块锲形块；在所述撞击块下方两侧设置有挤压所述撞击块锲形块的左右挡板；

所述推拉装置包括安装在所述内部小车底板上的导轨、在所述导轨上滑动的两个滑块以及分别与所述两个滑块连接的两根连杆；所述连杆与所述拉块底部连接且绕与拉块所述连接的点在竖直面上转动；两个所述滑块上开设有相互反向的螺纹且通过具有相同螺纹的丝杆连接；所述丝杆一端连接有用于驱动所述丝杆转动的丝杆驱动电机。

在所述导轨上两端位置和中间位置分别设置有用于限制所述滑块运动的限位开关。