[发明专利]一种多模式运动的球形机器人

说明书

本发明公开了一种多模式运动的球形机器人，包括：滚动驱动模块、跳跃驱动模块、球形壳体，所述滚动驱动模块及所述跳跃驱动模块均设于所述球形壳体内部；所述球形壳体包括主体球壳及跳跃球壳，所述主体球壳的设有第一敞口端，所述跳跃球壳活动的罩设于所述第一敞口端处；所述跳跃驱动模块包括弹性蓄能组件，所述弹性蓄能组件与所述跳跃球壳连接，所述弹性蓄能组件蓄能时，所述跳跃球壳向球心的方向收拢，所述弹性蓄能组件释放弹性势能时，所述跳跃球壳向远离所述球心的方向弹出。该球形机器人不仅可以在水平地面上行驶，而且在落入低洼处，无法通过滚动行驶出来时，可转换成跳跃行进模式跳出低洼。

技术领域

本发明涉及球形机器人领域，尤其涉及一种多模式运动的球形机器人。

背景技术

随着科技的迅速发展，越来越多性能优异的机器人被投入到生活生产中，代替人们完成一些危险、高精密和重复性高的工作。随着机器人技术的发展，对机器人的要求也不断提高，对于探测型运动平台，高度灵活性是其未来的必然发展趋势。目前，陆地运动平台主要以轮式、履带式和足式为主，轮式和履带式运动速度快、承载能力强，但稳定性和对环境的适应性较差；足式虽然几何通过性强，但控制复杂。因此，具有运动速度快、稳定性强和控制简单等优点的运动平台将拥有极高的研究价值和应用前景。于是，球形机器人应运而生。

球形机器人是指一类驱动系统位于球壳(或球体)内部，通过内驱动方式实现球体运动的机器人。球形外壳使机器人具有天然的抗翻倒能力、稳定性强和几何通过性良好等特点；球体运动为点接触运动，运动阻力小，机器人运动效率高，能耗低；密封性的结构，对其中的金属零件和电子器件都有良好的保护性，可以行驶在沙尘、潮湿和腐蚀性的恶劣环境中，可应用于军事侦察和环境监测等领域。

球形机器人驱动方式主要分为偏心力矩驱动和角动量驱动，同时也衍生出一些特殊驱动形式的球形机器人，如弹跳式、外部轮廓上的变异型以及风力驱动式。芬兰赫尔辛基理工大学A.Halme等人研制的单轮驱动式、西安电子科技大学李团结教授等人研制的移动质量驱动式、北京航空航天大学战强教授等人研制的万向轮驱动式和北京邮电大学孙汉旭等人研制的偏心质量驱动式等滚动式球形机器人，都具有高度灵活性，在大部分地形可以运动自如，但遇到低洼和障碍物较多的环境下行进困难；哈尔滨工业大学研究设计的一款跳跃式球形机器人，其虽然具有极强的几何通过性，但在普通地形环境中行进速度较低，运动连续性较差，运动耗能高，续航能力弱。

发明内容

为解决上述技术问题之一，本发明提供一种多模式运动的球形机器人，该球形机器人不仅可以在水平地面上行驶，而且在落入低洼处，无法通过滚动行驶出来时，可转换成跳跃行进模式跳出低洼。

本发明是通过以下技术方案实现的，一种多模式运动的球形机器人，包括：滚动驱动模块，用于驱动所述球形机器人前进、后退及转向；跳跃驱动模块，用于驱动所述球形机器人跳跃；球形壳体，所述滚动驱动模块及所述跳跃驱动模块均设于所述球形壳体内部；所述球形壳体包括主体球壳及跳跃球壳，所述主体球壳的设有第一敞口端，所述跳跃球壳活动的罩设于所述第一敞口端处；所述跳跃驱动模块包括弹性蓄能组件，所述弹性蓄能组件与所述跳跃球壳连接，所述弹性蓄能组件蓄能时，所述跳跃球壳向球心的方向收拢，所述弹性蓄能组件释放弹性势能时，所述跳跃球壳向远离所述球心的方向弹出。

本发明所提供的一种多模式运动的球形机器人，通过安装于球体内部的滚动驱动模块，可以实现前进、后退及转向动作，当遇到障碍或在低洼处时，可以通过跳跃驱动模块弹出。具体的，通过跳跃球壳内的弹性蓄能组件，当在水平路面行驶或不需要跳起时，跳跃球壳保持紧贴主体球壳，此时弹性蓄能组件保持蓄能状态，当需要跳跃时，弹性蓄能组件释放弹性势能，由于跳跃球壳活动安装于主体球壳的外部，所以可以在弹性蓄能组件的弹性作用下瞬间击地，进而将整个球体弹起越过障碍。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的改进方案。