[实用新型]球形跳跃机器人系统

说明书

技术领域：

本实用新型涉及的是一种球形跳跃机器人系统，属于机器人技术领域。 

背景技术：

随着机器人技术的不断发展，机器人的应用扩展到灾后救援、星际探测、军事侦察及反恐等领域。与之对应的是对机器人的要求也越来越高。 

球形机器人以其灵活度高、抗冲击性强等优点，在许多领域应用较为广泛。目前球形机器人多采用内部驱动即重力矩进行驱动，重力矩在具体实现形式上一般是设法使机器人重心偏离球体的几何形中心，从而决定了这种球形机器人只能采用滚动的运动方式，因此其爬坡和越障能力不足，不能适应较为复杂的地形环境。同时该类球形机器人还存在以下缺点和问题： 

1、运动过程较难控制；球形机器人在运动过程中球壳完全闭合，球体与接触面发生近似的点接触，因此其运动过程较难控制、稳定性较差，在爬坡、越障过程中受外界干扰后，很难恢复原来的运动轨迹。 

2、整体功能较弱；由于机器人以球体滚动为主要运动方式，而由于球壳存在使机器人内部整体相对于外界具有封闭性，因此不便于安装对应的传感器进行相应的勘探和测量。 

3、研究及分析困难；球形运动机器人的控制涉及到是一个非完整系统，由于非完整系统在减少机械结构复杂性的同时，对系统的分析和控制带来了很大的难度。 

专利申请号为“200710192461.3”名称为“多运动态球形机器人”的发明专利，公开了一种球形弹跳机器人，其包括两个半球形壳体和驱动半球形壳体展开和闭合的螺旋伸缩机构，螺旋伸缩机构上装设有弹跳机构。该多运动态球形机器人具有球态、两轮态和弹跳三种运动形态，便于携带、运输和投放，可在多种复杂地形环境中运动。该种机器人从根本上摆脱了依靠重力矩驱动的球形机器人的相对固定的模式，同时由于其可以实现两轮态的运动，转向时具有独特的优势，比其他运动方式能更灵活地转向；配合对应的弹跳装置 和控制系统，使机器人具有一定的越障功能，并可以实现机器人不同的运动状态之间的切换。 

该方案存在以下缺点： 

（1）越障能力不足；由于其弹跳动力来源于机器人下所安装的板簧，而板簧的形变较小且较难控制，导致其弹跳能力不足，因此其弹跳高度有限且不可控制。同时由于弹跳能力较弱，因此各个部分之间无法完全实现协调控制，整体控制效果不好。 

（2）机械本体结构较为复杂；由于跳跃机器人自身运动方式的特殊性，跳跃机器人需要具有较好的抗冲击性，虽然该结构外部有球壳保护，可以减缓部分冲击力，但由于而该机器人内部许多部件之间依靠较为复杂的机构传动，因此在一定程度上限制了其运动状态的持续性。 

（3）弹跳过程较为繁琐；机器人的弹跳能量来自电机对板簧的收缩，整个过程实施和实现较为复杂。 

本实用新型主要对球壳可展开呈两轮态的球形机器人进行研究，在机械方面设计简单实用，便于分析和研究，在控制方面，实现了智能化、自动化，在很大程度上扩展了球形机器人的应用范围和适应领域。并可为以后各类别机器人的设计和研究提供一定的参考。 

发明内容：

为了解决球形机器人运动方式及状态单一，运动能力弱、适应性和灵活性差的缺点，本实用新型提供了一种球壳可展开呈两轮态的球形跳跃机器人系统，该球形跳跃机器人系统具有结构简单，多运动态、适应能力强和可控性能好等优点。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 

球形跳跃机器人系统，其特征在于：包括机械本体和控制系统两部分组成； 

机械本体包括有两个气缸固定框架，每个气缸固定框架由一个固定框架外侧板11与一个固定框架内侧板12固定连接，双作用气缸9上部由锁紧扣10固定于固定框架内侧板12和固定框架外侧板11之间，锁紧扣10包括双作用气缸下部的锁紧扣以及双作用气缸上部的锁紧扣；气缸活塞杆的下部安装有气缸脚垫24；所述的两个气缸固定框架均有固定框架光轴穿过；且所述的气缸固定框架均与固定框架光轴14固连，两个固定框架内侧板12 相对，两个固定框架外侧板11均位于外侧；